新疆博斯騰湖流域最高氣溫趨勢分析

劉強吉 武勝利

摘要 利用新疆博斯騰湖流域4個國家氣象地面基準站1961～2013年最高氣溫數據資料，通過累計距平法、一次線性回歸、5年滑動趨勢分析等方法對其最高氣溫變化趨勢進行分析，同時對最高氣溫進行M-K突變檢驗，以探討該流域氣溫變化的事實。結果表明，近53年來新疆博斯騰湖流域全年、春季、夏季、秋季、冬季最高氣溫均呈明顯的上升趨勢，變化傾向率分別為0.19、0.17、0.18、0.28和0.12 ℃/10a；從四季來看，秋季變化幅度最大，春夏季相當，冬季最小；流域最高氣溫出現在7月，8和6月次之，1月最小；除1月外，其余各月最高氣溫均呈明顯的上升趨勢，2月變化幅度最大，為0.36 ℃/10a，4月次之，為0.28 ℃/10a，12月最小，為0.05 ℃/10a；流域年最高氣溫突變發生在1996年。

關鍵詞 博斯騰湖流域；最高氣溫；趨勢分析；時空差異；M-K突變檢驗

中圖分類號 S161.2；P423.3+6 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）27-178-03

Trends Analysis for Maximum Temperature in the Bosten Lake Basin of Xinjiang

LIU Qiang-ji1，2， WU Sheng-li1，2* （1. College of Geographical Science and Tourism， Xinjiang Normal University， Urumqi， Xinjiang 830054； 2. Xinjiang Laboratory of Lake Environment and Resources， Urumqi， Xinjiang 830054）

Abstract Based on maximum temperature of the 4 weather stations in Bosten Lake Basin of Xinjiang from 1961-2013 and using the cumulative method， the methods of climate trending， 5 years running mean trend， Mann-Kendall mutation inspection to analyze the maximum temperature trends and study on the temperature changes trues. The main results are as follows： The annual average and season mean maximum temperature obviously elevated at the approximately respectively 0.19， 0.17， 0.18， 0.28 and 0.12 ℃/10a. In the four seasons， biggest variations in autumn， spring and summer， winter is minimal. The Bosten Lake Basin is the maximum temperature appears in the July， August and June second， January the lowest. In addition to the January， the rest of the months present obviously elevated. The largest variations in February （0.36 ℃/10a）， April second （0.28℃/10a）， minimum of December （0.05 ℃/10a）. The annual maximum temperature had mutations in 1996.

Key words Bosten Lake Basin； Maximum temperature； Trends analysis； Spatial and temporal variation； Mutations in the inspection

全球氣溫變暖已引起廣泛關注，過去100年全球地表氣溫升高0.74 ℃，IPCC報告預測未來100年全球氣溫可能升高1.1～4.6 ℃[1-5]。據統計，我國近百年氣溫上升0.4～0.5 ℃[1]，且氣溫變化存在明顯的空間差異。何清等研究表明新疆氣溫呈明顯升高趨勢[6]；20世紀80年代中期以來全疆各地氣候一致表現為氣溫升高、降水增多，北疆變化最為顯著[7]。已有的研究對平均氣溫關注的較多[7-9]，而對于最高氣溫以及極端氣溫關注較少。筆者在此利用新疆博斯騰湖流域4個國家氣象地面基準站1961～2013年最高氣溫數據資料，采用累計距平法、一次線性回歸、5年滑動趨勢分析等方法對其最高氣溫變化趨勢進行分析，同時對最高氣溫進行M-K突變檢驗，探討博斯騰湖流域氣溫變化趨勢，以期為該流域工農業生產、生態環境建設等提供科學的氣候變化背景。

1 資料與方法

1.1 研究區概括 博斯騰湖流域位于塔克拉瑪干沙漠北緣，天山南麓焉耆盆地東南部（40°～43°N、82°～90°E），深居內陸，屬于暖溫帶大陸性干旱氣候，春季氣候多變，干旱少雨，夏季干燥炎熱，秋季降溫迅速，冬季寒冷，蒸發量大，是氣候變化極度敏感區。

1.2 資料選取 選取博斯騰湖流域巴侖臺、巴音布魯克、庫爾勒和焉耆4個氣象站（表1）1961～2013年整編的最高氣溫數據資料，個別缺失的數據資料按照線性回歸法進行插補。在研究中采用春季（3～5月）、夏季（6～8月）、秋季（9～11月）、冬季（12月～翌年2月）為劃分原則，年均最高氣溫為每年12個月均值。

1.3 分析方法

1.3.1 一元線性回歸。利用直線回歸的方法對原時間序列擬合線性方程，消除其他成分變動，揭示出數列長期直線趨勢，公式為y=a+bt，式中，b×10為氣候傾向率，表征時間序列的變化趨勢。氣候傾向率的大小表征變化的速度，正負值表示變化方向。

1.3.2 Mann-Kendall突變檢驗法。在正序列曲線超過臨界值置信度的前提下，若正序列（UF曲線）與逆序列（UB曲線）在置信區間內有交叉點，則表明交叉點為突變點，且統計上顯著。在此給定顯著性水平α=0.05，即臨界值為±1.96。

2 結果與分析

2.1 年代際變化

表2顯示，博斯騰湖流域最高氣溫在20世紀60～90年代均為負距平，分別低于多年均值-0.21、-0.20、-0.33和-0.02 ℃，60和70年代相當，80年代下降迅速，90年代上升明顯，2000年以來為正距平，表明該時段最高氣溫偏高，2001～2013年最高氣溫高于多年均值0.60 ℃。春季最高氣溫60年代為正距平，高于多年均值0.04 ℃，70～90年代為負距平，分別低于多年均值-0.29、-0.54和-0.17 ℃，表明60～80年代一直下降，其中80年代下降最為明顯，90年代上升明顯，2000年以來為正距平，高于多年均值0.75 ℃；夏季與年變化一致，60～90年代均為負距平，分別低于多年均值-0.24、-0.24、-0.08和-0.19 ℃，表明60和70年代相當，80年代上升明顯，90年代有所下降，2000年以來上升明顯，為正距平，高于多年均值0.56 ℃；秋季最高氣溫60年代為負距平，低于多年均值-0.54 ℃，70年代為正距平，高于多年均值0.10 ℃，80年代為負距平，低于多年均值-0.68 ℃，90年代以來均為正距平，分別高于多年均值0.08和0.79 ℃，表明60～80年代先上升后下降，90年代以來上升明顯；冬季最高氣溫在60～80年代為負距平，分別低于多年均值-0.13、-0.38和-0.02 ℃，90年代以來為正距平，分別高于多年均值0.17和0.29 ℃，表明60～80年代先下降后上升，90年代以來上升明顯。

2.2 年際變化

由圖1可知，1961～2013年博斯騰湖流域年最高氣溫均值為12.95 ℃，最大值為14.58 ℃，出現在2007年，最小值為11.60 ℃，出現在1984年，極差為2.98 ℃；近53年來最高氣溫呈明顯的增溫趨勢，變化傾向率為0.19 ℃/10a。由5年滑動趨勢可知，最高氣溫20世紀60年代前期下降后期上升，70年代～80年代中期總體呈下降趨勢，80年代后期上升，90年代短暫下降后迅速上升，2007～2013年

有所下降但仍高于多年均值；最高氣溫在1961～1996年偏低（除1963、1965、1971、1973、1980、1989～1992年），在1997～

2013年偏高（除2000年）。

圖1 1961～2013年博斯騰湖流域最高氣溫年變化

2.3 季變化

由圖2可見，近53年來博斯騰湖四季最高氣溫均呈增溫趨勢，變化傾向率分別為0.17、0.18、0.28、0.12 ℃/10a，可見秋季變化幅度最大，春夏季相當，冬季最小，秋季最高氣溫變化對年最高氣溫變化的貢獻最大。春季最高氣溫均值為15.67 ℃，最大值為18.17 ℃，出現在2008年，最小值為13.04 ℃，出現在1988年，極差為5.13 ℃；20世紀60年代短暫下降后上升，70年代前期下降后期上升，1981～1985年下降明顯，1986～2005年持續上升，2006～2013年先下降后上升。夏季最高氣溫均值為26.31 ℃，最大值為27.38 ℃，出現在2008年，最小值為25.04 ℃，出現在1976年，極差為2.34 ℃；60年代呈下降趨勢，70年代～80年代中期持續上升，1986～1992年下降明顯，1993～2008年再次持續上升，且幅度較大，近幾年有所下降。秋季最高氣溫均值為13.83 ℃，最大值為16.11 ℃，出現在2006年，最小值為10.84 ℃，出現在1981年，極差為5.27 ℃；60年代前期緩慢下降后期上升，1970～1985年呈下降趨勢，之后呈波動上升。冬季最高氣溫均值為-3.99 ℃，最大值為-1.30 ℃，出現在2007年，最小值為-7.92 ℃，出現在1984年，極差為6.62 ℃；冬季變化幅度較大，60年代～70年代中期波動下降，1975～1989年波動上升，1990～1997年短暫下降后上升，1998～2013年波動下降。

2.4 月變化

由圖3可知，近53年來博斯騰湖流域最高氣溫最大值出現在7月，為26.96 ℃，8和6月次之，分別為26.49和25.47 ℃，最小值出現在1月，為-6.67 ℃，其余各月為-4.15～22.18 ℃；除1月外，各月最高氣溫均呈增溫趨勢，其中2月的變化幅度最大，為0.36 ℃/10a，4月次之，為0.28 ℃/10a，9和10月再次之，均為0.27 ℃/10a，12月變化幅度最小，為0.05 ℃/10a，其余各月為0.06～0.25 ℃/10a。

2.5 M-K突變檢驗

從圖4可以看出，UF曲線在20世紀60年代最高氣溫總體表現為負值，表明該時期最高氣溫偏低；70年代前期為正值，表明最高氣溫偏高；1975～1997年均為負值，表明該時期最高氣溫均偏低，1998年以后均為正值，表明最高氣溫偏高；UF和UB曲線在臨界值±1.96之間有個明顯的交點，之后UF曲線持續上升，并于2007年突破臨界值1.96，表明近53年來博斯騰湖流域最高氣溫發生了明顯的突變升高，突變點為1996年。研究發現，四季突變年限

各不相同，春季突變發生在2005和2009年，夏季發生在1999年，秋季發生在1991和1994年，冬季沒有明顯的突變現象發生。同時，流域各站點年最高氣溫突變年限也各不相同，巴侖臺突變發生在2001年，巴音布魯克突變發生在2002年，庫爾勒發生在1987年，焉耆發生在1996年。

3 結論

（1）1961～2013年博斯騰湖流域最高氣溫20世紀60～90年代為負距平，分別低于多年均值-0.21、-0.20、-0.33和-0.02 ℃，表明該時段氣溫偏低；2000年以來為正距平，高于多年均值0.60 ℃，表明該時期氣溫偏高。

（2）近53年來新疆博斯騰湖流域全年、春季、夏季、秋季、冬季最高氣溫均呈明顯的上升趨勢，變化傾向率分別為0.19、0.17、0.18、0.28和0.12 ℃/10a；從四季來看，秋季變化幅度最大，春夏季相當，冬季最小。

（3）近53年來博斯騰湖流域最高氣溫最大值出現在7月，為26.96 ℃，8和6月次之，分別為26.49和25.47 ℃，1月最小，為-6.67 ℃；除1月外，其余各月最高氣溫均呈明顯的上升趨勢，2月變化幅度最大，為0.36 ℃/10a，4月次之，為0.28 ℃/10a，12月最小，為0.05 ℃/10a。

（4）對博斯騰湖流域最高氣溫年、季變化進行突變分析發現，年最高氣溫突變發生在1996年，春季發生在2005和2009年，夏季為1999年，秋季為1991和1994年，冬季沒有突變現象發生。

參考文獻

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