近50年来塔里木盆地西缘绿洲气候变化分析

蒋军新，刘新华，薛 梦，刘云飞

(1.新疆塔里木河流域阿克苏管理局，新疆 阿克苏 843000；2.中国科学院新疆生态与地理研究所，新疆 乌鲁木齐 830000)

1 研究背景

近年来，全球变暖带来的各种气候因素的变化引起了广泛关注[1-5]。干旱区由于地理位置和环境因素的特殊性，对全球气候变化的响应在时间和空间分布上与其他地区相比具有一定的差异[6]。塔里木盆地西缘的绿洲区属于我国的极端干旱区域，风沙灾害严重，生态环境脆弱。在全球气候变化的背景下，对该区域进行气候因素变化分析，有助于干旱区绿洲环境气候演变趋势的分析研究，对于干旱区绿洲长期规划和可持续发展能够提供一定的参考和理论依据。

目前有许多学者对于塔里木盆地的多年气候因素变化进行了分析，并获得了很多成果。郑奕等对塔里木盆地25个气象站点近56 a的最高、最低和平均气温进行了分析，发现了气温随纬度的下降呈加速增加趋势，并且在1993年前后为平均气温和最高气温的气候突变年份[7]；殷刚等对1979—2013年南疆塔里木盆地气候区的多年平均降水量进行了研究，发现该区域多年平均降水量为66.03 mm，并且降水呈现出夏季多，冬季少的特点[8]；耿庆龙等对塔里木盆地近55 a的降水和气温进行了分析，发现了年平均降水量和气温均有显著增加[9]；史玉光等对1961—2000年的新疆地区的大气可降水量进行分析时发现，在塔里木盆地的大气中夏季可降雨量最高，冬季最少[10]；杨莲梅等对1961—2000年塔里木盆地的21个站点不同季节的降水和温度进行分析后认为塔里木盆地冬季气温和年平均降水量呈现上升趋势[11]。基于以上前人的研究结果，本文选取塔里木盆地绿洲的典型代表区域阿克苏河流域绿洲进行研究，对其温度、降水量和相对湿度的变化进行了分析，以进一步探究该地区的气候变化发展趋势。

2 研究方法

2.1 数据来源

数据来源主要为阿克苏市气象站提供的1966—2010年，共45 a的月气温、月降水和月相对湿度数据。

2.2 处理方法

为了便于对数据结果进行计算和分析，对数据进行了标准化处理，标准化的计算如式(1)～式(3)所示：

(1)

(2)

(3)

式(1)为标准化的计算公式，式(2)和式(3)为标准化计算公式中的参数计算方法。

3 结果与分析

3.1 年降水变化特征

图1为经过标准化处理后阿克苏河流域绿洲区1966—2010年间的年降水量变化趋势图。经计算分析，阿克苏河流域绿洲区的年平均降水量为78.9 mm。由图1可以看出，降水量呈微弱的线性增加趋势，增加率为0.2 mm/10 a，1966—2010年间该地区的降水量大致可以分为2个阶段：1966—1985年为偏少阶段，1986—2010年为偏多阶段，但在1995—2000年间的降水量较少。根据5 a滑动趋势，1966—1985年降水量呈现年际波动，但波动幅度较小。1985—1988年开始出现明显上升，在1995—2000年间出现下降，而后再次出现明显上升。降水量最大出现在2010年，为135.4 mm，最小出现在1986年，为8.4 mm。1987—2010年的年平均降水量比1966—1986年增加了13.59 mm，增幅为42.3%。2001—2010年洛浦地区降水量增幅占总降水增加量的38.67%。在不同的季节降水方面，除冬季呈现略微的减小趋势，其他季节均呈现出较为明显的增加趋势。其中春季降水量增加速率最大，为2.09 mm/10 a，夏季和秋季的增加速率分别为1.52 mm/10 a和1.47 mm/10 a，冬季减少了0.40 mm/10 a。

图1 研究区1966—2010年年平均降水量变化趋势

3.2 年气温变化特征

图2为经过标准化处理后阿克苏河流域绿洲区1966—2010年的年均气温变化趋势图。经计算，阿克苏河流域绿洲区年平均气温为11.8 ℃。由图2可以看出，研究区气温呈线性上升趋势，上升速率为0.38 ℃/10 a。尤其从1997年开始研究区变暖趋势明显，年平均气温连续17 a持续偏高，是1966—2010年间最暖的14 a。在1967年整体最冷，在2004年整体气温最高。根据5 a滑动趋势可以看出，该区域的气温变化分为两个阶段：1966—1993年气温处于低位波动，1993年以后出现明显的上升趋势，在1997年上升速率开始加快。另外，2001—2010年比1966—1975年年平均气温上升了0.74 ℃，2001—2010年研究区气温增幅占45 a间气温增幅量的3.64%。在不同季节的气温变化方面，平均气温均呈上升趋势，春季升温速率最大，0.39 ℃/10 a，其次是冬季，为0.33 ℃/10 a。

图2 研究区1966—2010年年平均气温变化趋势

3.3 年相对湿度变化特征

图3为经过标准化处理的阿克苏河流域绿洲区1966—2010年间的年平均相对湿度变化趋势图。由图3可以看出，近45 a来阿克苏河流域绿洲区年平均相对湿度与温度和降水的线性变化趋势相一致，呈线性上升趋势，上升速率为0.40/10 a。根据5 a滑动趋势线可以看出，该区域相对湿度的变化出现过明显的三次升高趋势，分别为1966—1976年间、1980—1993年间和1998年以后。其中1966—1988年绝大部分的相对湿度均低于平均值，属于偏干阶段，从1989年开始，有68.2%的年份相对湿度在平均值以上[12-15]。2001—2010年的年平均相对湿度比1966—1975年增加了3.6%。阿克苏河流域绿洲区2001—2010年相对湿度增幅占45 a间气温增幅量的3.53%。不同季节的平均相对湿度除冬季以外，均呈上升趋势，其中秋季增加速率最大，为2.73/10 a，其次是夏季，为2.20/10 a，冬季减少速率为-0.71/10 a。

图3 研究区1966—2010年年平均相对湿度变化趋势

4 结论与讨论

本文通过对塔里木盆地西缘阿克苏河流域绿洲区1966—2010年的气温、降水和相对湿度的趋势分析研究，结果发现：

(1)研究区1966—2010年的气温、降雨量和相对湿度均成增加趋势。其中，该地区在研究时段内的年平均降雨量为78.9 mm，年平均气温为11.8 ℃。

(2)1966—2010年间研究区的降水量大致可以分为2个阶段：1966—1985年为偏少阶段，1986—2010年为偏多阶段，1985年为年降水量变化的突变点，降水量的平均增加速率为0.2 mm/10 a。在季节方面，春季降水增加速度最快，夏季和秋季次之，冬季平均降水量呈减少的趋势。

(3)研究区气温上升速率为0.38 ℃/10 a，1997年左右该地区的气温有明显的增高趋势，并且研究时段内1997—2010年为气温最高的14 a。不同季节的增温速率表明，春季和冬季增温速率最大，夏季和秋季相对较小。

(4)相对湿度的上升速率为0.40/10 a，在1988年前后开始具有明显的增加趋势。不同季节相对湿度的增加速率也不同，其中秋季相对湿度的增加速率最大，其次是夏季和春季，冬季整体上相对湿度呈现减小趋势。

该研究结果与前人研究结果相近，均认为在整体上气温、降水量和相对湿度呈增加趋势。其中降水与相对湿度在1987—1988年开始出现明显的增加趋势，两者的突变点年份相近，而气温则相对滞后，在1997年前后出现突变。根据趋势变化，研究区降水量和相对湿度虽然呈现增加的趋势，但该地区处于极端干旱区，潜在蒸散发量远大于实际蒸散发量，因此温度的升高可能会导致区域内更加干旱。另外，根据不同季节的气候变化规律，随着夏季温度和降水量的增加，应采取一定的措施减少区域内夏秋季节水库的蒸发，以增加可利用的水资源量。