新疆南疆地区气温和降水时空演变格局

热伊莱·卡得尔

摘 要：本文选取南疆地区40个气象站点1980—2019年的主要气候要素数据（气温、降水），采用趋势分析、克里金插值法和线性回归分析方法，对南疆地区近40年的气温和降水时空演变格局进行分析。结果表明：南疆地区近40年的气温年际变化呈现出明显的上升趋势;近40年的降水量呈现出增加的趋势;气温在空间上呈现出自西北向南逐渐上升的趋势，降水量在空间上呈现出自东向西逐渐增加的趋势。

关键词：南疆地区;气温;降水;时空变化

Abstract： Based on the data of main climatic factors （temperature and precipitation） of 40 meteorological stations in southern Xinjiang from 1980 to 2019， the temporal and spatial evolution patterns of temperature and precipitation in southern Xinjiang in recent 40 years were analyzed by trend analysis， Kriging interpolation and linear regression analysis. The results show that the interannual variation of temperature in southern Xinjiang in recent 40 years shows an obvious upward trend. The precipitation in recent 40 years showed an increasing trend. The temperature is increasing from northwest to south， and the precipitation is increasing from east to west.

Keywords： southern xinjiang region; temperature; precipitation; space time change

20世紀80年代以来，气候变化成为全球关注的热点问题。根据2013年IPCC AR5（IPCC第五次评估报告）报告，1951—2012年，全球平均地表温度上升率为0.08～0.14 ℃/10 a，平均为0.12 ℃/10 a，21世纪第一个10年是最热的10年，全球气候变暖已是不可争辩的事实[1-3]。秦大河和冉津江等的研究表明，我国近100年升温率为0.9～1.52 ℃，平均为1.20 ℃[4-5]。

新疆地处我国西北边陲，地域辽阔，具有复杂的地形地貌特征，山脉与盆地相间排列，盆地被高山环抱，北部是阿尔泰山，南部是昆仑山系，天山横亘于新疆中部，把新疆分为南北两半，南部是塔里木盆地，北部是准噶尔盆地。习惯上称天山以南为南疆，天山以北为北疆。新疆是我国离海洋最遥远的省份，深居内陆，四周有高山阻隔，也是生态脆弱区和气候敏感地带。本文基于南疆地区40个气象站点1980—2019年的主要气候要素数据（气温、降水），探讨南疆地区气温和降水时空演变格局。

1 研究区概况

南疆是指新疆天山以南的部分，地域辽阔，自然条件复杂，四周高山环绕，北有天山，西有帕米尔高原，南有昆仑山脉，形成一个大盆地——塔里木盆地。绿洲和荒漠交错分布是该区域的主要景观格局特征，地理位置为34°49′—43°22′N，73°27′—93°00′E，全区总面积为1 039 121 km2。南疆地区深居内陆，距海遥远，属典型的大陆性干旱气候，全年降水稀少、蒸发强烈，夏季日照时间长，太阳辐射几乎全部用来加热地面土壤和空气，因此成为全国夏季炎热中心。因地形复杂，气候差异较大，平原地区年平均气温在10～13 ℃，多年平均降水量仅为20～100 mm，昼夜温差大，四季分明。南疆盆地主要包括喀什、阿克苏、和田、阿图什、库尔勒等区域。

2 研究方法

为研究气温、降水变化特征，分别对长序列年际平均气温、季节平均气温和年际累计降水量进行线性回归分析，以探讨不同时间尺度上气温和降水的时空演变趋势。为进一步研究南疆地区气温和降水的时空变化特征，使用ArcGIS软件，采用空间克里金插值法和趋势分析方法，绘制南疆地区气温和降水时空变化、趋势分布图，趋势分析方法具体如下：借鉴线性倾向计算每个像元1980—2019年的气温和降水时间线性倾向率（[S]）：

3 结果与分析

3.1 南疆地区气温的时间变化特征

3.1.1 气温年际变化特征。图1为南疆地区1980—2019年近40年气温的年际变化过程。从图1可得知，1980—2019年，南疆地区的气温年际变化呈现出逐渐上升的趋势，近40年的波动范围为9.65～11.73 ℃，变化率为0.035 ℃/年，多年平均气温为10.69 ℃。年平均气温超出多年平均气温的年份有1997—2002年、2004年、2006—2011年、2013年和2015—2018年，其他年份的年平均气温均小于多年平均气温，其中，1996年的年平均气温最低，2016年的年平均气温最高。

3.1.2 气温季节变化特征。通过研究可知，近40年南疆地区春季平均气温变化呈现出显著的上升趋势，上升率为0.058 8 ℃/年，多年春季平均气温为13.40 ℃，波动范围是11.58～15.24 ℃。春季气温最高值出现在2008年，最低值出现在1988年。

近40年夏季气温也呈现出上升趋势，上升率为0.03 ℃/年，波动范围在22.55～24.78 ℃，最高值出现在2016年，最低值出现在1989年，多年夏季平均气温为23.90 ℃。

近40年秋季气温上升率为0.03 ℃/年，多年秋季平均气温为10.30 ℃，最高值出现在2006年，最低值出现在2008年。

近40年冬季气温上升率为0.006 ℃/年，多年冬季平均气温为-5.06 ℃，最高气温出现在2010年，最低气温出现在2008年。

3.2 南疆地区气温的空间变化特征

以40个国家基本气象站的数据为基础，采用克里金插值法，对南疆地区近40年来的年均平均气温、季节平均气温、最高、最低平均气温进行空间插值，得到对应的空间分布，如图2所示。

从图2可以看出，南疆地区年平均气温都在0 ℃以上。年平均气温在3.5～7.2 ℃的地区是南疆北部、西部山地;年平均气温在7.2～10.3 ℃的地区主要为山地，包括阿克苏、巴音郭楞蒙古自治州的北部、克州、喀什地区的西部、和田地区的南部等;年平均气温在10.3～11.2 ℃的地区主要是南疆地区的平原，主要是喀什、克州、和田等地区，平原地区的气温比较平稳;年平均气温在11.2 ℃以上的地区是塔克拉玛干沙漠。总体来说，南疆地区的年平均气温呈现出北部和西部低（低温区面积约占总面积的37%）、中部和南部高（高温区面积约占总面积的63%）的分布特征。

3.3 南疆地区气温的空间变化趋势分析

本文采用趋势分析方法，利用1980—2019年平均气温数据对南疆地区气温年际变化趋势进行分析。从年平均气温空间变化趋势可以看出，南疆地区近40年来气温变化总体上呈上升趋势，气温变化范围在-0.01～0.05 ℃，气温呈增加趋势的地域面积占总面积的98%，其中南疆部形成高温带，和田、喀什南部为主要代表的区域，年均气温变化趋势约为0.04 ℃/年。巴州西南、和田北部和喀什中部地区的气温变化趋势也明显较高，年均气温变化趋势约为0.035 ℃/年。克州北部、阿克苏地区、喀什地区北部的年均气温变化趋势为0.02～0.03 ℃/年，气温升高不太明显。这主要是因为山区和接近山区的区域气温升高速率较低。阿克苏地区阿拉尔市西部气温下降趋势小于0 ℃。

3.4 南疆地区降水年际变化特征

图3为南疆地区近40年降水年际变化过程。从图3可知，1980—2019年，南疆地区降水量年际变化呈现出逐渐增加的趋势，近40年的波动范围在35.81～158.8 mm，变化率为0.80 mm/年，多年平均降水量为88.16 mm。年平均降水量超出多年平均降水量的年份有1981—1982年、1987—1988年、1991—1993年、1996年、1998年、2002—2003年、2005年、2010年、2012—2013和2015—2018年，其他年份的年平均降水量均小于多年平均降水量。其中，1985年的年平均降水量最低，2010年的年平均降水量最高。

3.5 南疆地区降水的空间变化特征

通过分析南疆地区1980—2019年多年平均降水量空间分布可知，南疆地区多年平均降水量空间分布呈现出自西北向东南递减的阶梯性变化。其中，降水分布最高阶梯出现在克州和巴州的西北部，多年平均降水量为145～215 mm;第二阶梯是克州东南部、阿克苏地区拜城县及巴州地区巴音布鲁克草原中部，多年平均降水量在110～145 mm;第三阶梯主要在喀什地区西北部、阿克苏地区中部和巴音布鲁克草原下部，多年平均降水量为85～110 mm;第四阶梯主要在克州东南部、喀什地区中部、和田地区西北部、阿克苏地区东南部以及巴州地区中部和东部，多年平均降水量在60～85 mm;第五阶梯主要分布在喀什地区、和田地区、塔里木盆地东南部，多年平均降水量在35～60 mm。

4 结论

①南疆地区近40年的多年平均气温为10.69 ℃，年际变化范围在9.65～11.73 ℃，年际变化呈现明显的上升趋势;近40年降水量呈现出增加的趋势，年际变化范围在35.81～158.8 mm，多年平均降水量为88.16 mm。

②气温在空间上呈现出自西北向南逐渐上升的趋势，其中，和田地区和喀什地区的南部升高趋势较明显。降水量在空间上呈现出自东向西逐渐增加的趋势。

参考文献：

[1]STOCKER T F，QIN D，PLATTNER G k，et al. Climate change 2013： The Physical Science Basis[C]//Contribution of Working Group I to the Fifth Report of IPCC the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge：Cambridge University Press，2014：159-254.

[2]沈永平，王国亚.IPCC第一工作组第五次评估报告对全球气候变化认知的最新科学要点[J].冰川冻土，2013（5）：1068-1076.

[3]秦大河，THOMAS S.IPCC第五次评估报告第一工作组报告的亮点结论[J].气候变化研究进展，2014（1）：1-6.

[4]丁一汇，王会军.近百年中国气候变化科学问题的新认识[J].科學通报，2016（10）：1029-1041.

[5]丁一汇，戴晓苏.中国近百年来的温度变化[J].气象，1994（12）：19-26.