格爾木地區氣溫和降水變化對氣候生產潛力的影響

王發科 雷玉紅 曾國云 都占良 顏亮東

摘要? ? 利用格爾木地區4個氣象站1961—2015年平均氣溫、降水量資料，分析了該區域氣溫、降水量及氣候生產潛力的時空變化特征，探討了氣候生產潛力對氣溫、降水量變化的響應。結果表明，格爾木地區年平均氣溫呈明顯升高趨勢，升溫率為0.47 ℃/10 a;年降水量呈略增加趨勢，增加傾向率為8.2 mm/10 a;格爾木地區氣候生產潛力增加趨勢明顯，增加傾向率為18.0 g/m2·10 a，2001年為增加突變點。格爾木地區氣溫、降水對氣候生產潛力均有正影響，氣溫升高、降水量增加有利于氣候生產潛力提高，降水量對氣候生產潛力影響較氣溫更明顯。

關鍵詞? ? 氣候生產潛力;氣溫;降水;格爾木地區

中圖分類號? ? S161.2;S161.6? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2020）14-0192-02

在全球氣候變化的背景下，各國各地區的氣象條件發生相應的改變。氣候生產潛力是指一個地區在一定的光、溫、水資源條件下，當土壤肥力、農業技術措施等處于最適宜條件下，作物利用光、溫、水資源可能獲得的最高生物學產量，它反映一個地區氣象因子之間的配合協調程度[1-2]。不同地區地形地貌、環境因子不同，其氣候生產潛力的時空變化各有差異[3-5]。

格爾木位于青藏高原東北部，由盆區和唐古拉山2種不同的地域組成。盆區位于柴達木盆地中南部，氣候干旱，降水稀少，光照充足，太陽輻射強，屬綠洲農業區;唐古拉山地區氣候寒冷，降水充沛，雨熱同期，屬天然草原牧業區。轄區地域遼闊，地形地貌復雜，生態環境脆弱，氣候類型復雜多樣，開展氣候變化對氣候生產潛力的影響對農牧業生產意義重大。本文以格爾木地區為研究區域，分析了該區域氣溫、降水量及氣候生產潛力的變化特征，探討氣溫、降水量變化對氣候生產潛力的影響，以期為合理利用氣候資源、提高農牧業生產潛力提供參考依據。

1? ? 資料與方法

1.1? ? 資料來源

本研究選取1961—2015年格爾木、小灶火、五道梁、沱沱河4個氣象站點的氣溫、降水氣象數據。

1.2? ? 研究方法

采用氣候傾向率、皮爾遜相關系數法等，分析氣象要素、氣候生產潛力等變化趨勢，相關數據的統計分析采用Excel 2010實現。

1.2.1? ? Thornthwaite Memorial模型[6-7]。該模型可反映氣象要素對生產潛力的綜合影響。計算方法如下：

式中，PV為氣候生產潛力（g/m2·a）;V為年平均實際蒸散量（mm）;R為年降水量;t為年平均氣溫;L為年平均最大蒸散量（mm）。

1.2.2? ? Mann-Kendall突變檢驗。Mann-Kendall法是一種非參數統計檢驗方法[8]，通過構造正序列（UF）和逆序列（UB），取α=0.05信度水平，依據正逆序列統計量曲線檢驗任意要素的變化趨勢。若UF>0，表示序列呈上升趨勢，UF<0表示下降趨勢。當超過臨界值線時，表示上升或下降趨勢顯著。如果UF和UB 2個曲線相交，且交叉點位于信度區間之間，該點即為突變點。

2? ? 結果與分析

2.1? ? 氣溫變化特征

2.1.1? ? 氣溫的時間變化。由圖1及表1可知，格爾木地區年平均氣溫呈升高趨勢，升溫率為0.47 ℃/10 a，通過0.01顯著檢驗，升溫幅度明顯。年平均氣溫20世紀60—80年代呈波動略升高趨勢，20世紀90年代至21世紀升溫明顯，21世紀以來較20世紀60年代年平均氣溫升高2.3 ℃。

2.1.2? ? 氣溫的空間變化。格爾木地區各地年平均氣溫均呈升高趨勢，升溫傾向率為0.35～0.64 ℃/10 a，通過0.01顯著檢驗，升溫幅度明顯。其中，盆區格爾木、小灶火兩地升溫顯著，升溫率均大于0.5 ℃/10 a;唐古拉山地區較盆區小，升溫率為0.35～0.36℃/10 a。

2.2? ? 降水量變化特征

2.2.1? ? 降水量的時間變化。由圖1、表1可知，格爾木地區年降水量呈略增加趨勢，增加傾向率為8.2 mm/10 a，通過0.05顯著檢驗，增加趨勢較明顯，年降水量最小值為90.0 mm，最大值為257.1 mm。各年代降水量呈波動略增加趨勢，其中21世紀以來增加較明顯，與20世紀60年代相比年降水量增加37.5 mm。

2.2.2? ? 降水量的空間變化。格爾木地區各地降水量呈波動略增加趨勢，增加傾向率為1.7～18.4 mm/10 a，降水量變化率唐古拉山區大于盆區，其中唐古拉山區降水量增加較明顯，通過0.05顯著檢驗，盆區降水量增加不明顯。

2.3? ? 氣候生產潛力變化特征

2.3.1? ? 氣候生產潛力的時間變化。格爾木地區年平均氣候生產潛力為350.1 g/m2·a，最高氣候生產潛力為505.5 g/m2·a，最低氣候生產潛力為197.0 g/m2·a。由圖2可以看出，55年平均氣候生產潛力呈增加趨勢，增加傾向率為18.0 g/m2·10 a，增加趨勢明顯，通過0.01顯著檢驗。氣候生產潛力20世紀60—80年代呈波動略增加趨勢，90年代以來呈持續增加趨勢，增加較明顯，21世紀以來較20世紀60年代相比年平均氣候生產潛力增加81.4 g/m2·a（表1）。

2.3.2? ? 氣候生產潛力空間變化。格爾木地區氣候生產潛力地區間差異明顯，唐古拉山區年平均氣候生產潛力明顯大于盆區，其中唐古拉山區年平均氣候生產潛力為334.8～391.9 g/m2，盆區為27.3～71.8 g/m2。55年來各地氣候生產潛力均呈增加趨勢，唐古拉山區增加傾向率17.4～22.2 g/m2·10 a，增加較明顯，通過0.05顯著檢驗;盆區增加傾向率為5.0～10.2 g/m2·10 a，增幅不明顯，未通過0.05顯著檢驗。

2.3.3? ? 氣候生產潛力突變檢驗。對格爾木地區年平均氣候生產潛力進行Mann-Kendall突變檢驗分析，可以看出，年平均氣候生產潛力從1961年開始UF值≥0，UF與UB曲線于2001年相交，2006年后UF線超過a=0.05的信度水平，并保持持續增加趨勢，說明格爾木地區年平均氣候生產潛力增加趨勢明顯，2001年為增加突變點（圖3）。

2.4? ? 氣候生產潛力對氣溫和降水的響應

由圖4可知，格爾木地區氣候生產潛力與氣溫、降水量均成正相關關系，當氣溫升高1 ℃時，氣候生產潛力增加34.8 g/m2;當降水增加10 mm時，氣候生產潛力增加18.2 g/m2。氣候生產潛力與年平均氣溫的相關系數為0.44，與年降水量的相關系數為0.992，均通過0.01顯著檢驗。表明氣溫、降水對氣候生產潛力均有正影響，氣溫升高、降水量增加有利于氣候生產潛力提高，降水量對氣候生產潛力影響較氣溫更顯著。

3? ? 結論

（1）格爾木地區年平均氣溫呈明顯升高趨勢，升溫率為0.47 ℃/10 a，21世紀以來較20世紀60年代相比年平均氣溫升高2.3 ℃;全區各地年平均氣溫均升高明顯，其中盆區升溫率大于唐古拉山地區。

（2）格爾木地區年降水量呈略增加趨勢，增加傾向率為8.2 mm/10 a，21世紀以來較20世紀60年代年降水量增加37.5 mm;全區各地降水量呈波動略增加趨勢，降水量變化率唐古拉山區大于盆區。

（3）格爾木地區氣候生產潛力呈增加趨勢，增加傾向率為18.0 g/m2·10 a，增加趨勢明顯，2001年為增加突變點，氣候生產潛力唐古拉山區明顯大于盆區。

（4）格爾木地區氣溫、降水對氣候生產潛力均有正影響，氣溫升高、降水量增加有利氣候生產潛力提高，降水量對氣候生產潛力影響較氣溫更明顯，當氣溫升高1 ℃時，氣候生產潛力增加34.8 g/m2;當降水量增加10 mm時，氣候生產潛力增加18.2 g/m2。

4? ? 參考文獻

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