近50年來塔里木盆地西緣綠洲氣候變化分析

蔣軍新，劉新華，薛 夢，劉云飛

(1.新疆塔里木河流域阿克蘇管理局，新疆 阿克蘇 843000；2.中國科學院新疆生態與地理研究所，新疆 烏魯木齊 830000)

1 研究背景

近年來，全球變暖帶來的各種氣候因素的變化引起了廣泛關注[1-5]。干旱區由于地理位置和環境因素的特殊性，對全球氣候變化的響應在時間和空間分布上與其他地區相比具有一定的差異[6]。塔里木盆地西緣的綠洲區屬于我國的極端干旱區域，風沙災害嚴重，生態環境脆弱。在全球氣候變化的背景下，對該區域進行氣候因素變化分析，有助于干旱區綠洲環境氣候演變趨勢的分析研究，對于干旱區綠洲長期規劃和可持續發展能夠提供一定的參考和理論依據。

目前有許多學者對于塔里木盆地的多年氣候因素變化進行了分析，并獲得了很多成果。鄭奕等對塔里木盆地25個氣象站點近56 a的最高、最低和平均氣溫進行了分析，發現了氣溫隨緯度的下降呈加速增加趨勢，并且在1993年前后為平均氣溫和最高氣溫的氣候突變年份[7]；殷剛等對1979—2013年南疆塔里木盆地氣候區的多年平均降水量進行了研究，發現該區域多年平均降水量為66.03 mm，并且降水呈現出夏季多，冬季少的特點[8]；耿慶龍等對塔里木盆地近55 a的降水和氣溫進行了分析，發現了年平均降水量和氣溫均有顯著增加[9]；史玉光等對1961—2000年的新疆地區的大氣可降水量進行分析時發現，在塔里木盆地的大氣中夏季可降雨量最高，冬季最少[10]；楊蓮梅等對1961—2000年塔里木盆地的21個站點不同季節的降水和溫度進行分析后認為塔里木盆地冬季氣溫和年平均降水量呈現上升趨勢[11]。基于以上前人的研究結果，本文選取塔里木盆地綠洲的典型代表區域阿克蘇河流域綠洲進行研究，對其溫度、降水量和相對濕度的變化進行了分析，以進一步探究該地區的氣候變化發展趨勢。

2 研究方法

2.1 數據來源

數據來源主要為阿克蘇市氣象站提供的1966—2010年，共45 a的月氣溫、月降水和月相對濕度數據。

2.2 處理方法

為了便于對數據結果進行計算和分析，對數據進行了標準化處理，標準化的計算如式(1)～式(3)所示：

(1)

(2)

(3)

式(1)為標準化的計算公式，式(2)和式(3)為標準化計算公式中的參數計算方法。

3 結果與分析

3.1 年降水變化特征

圖1為經過標準化處理后阿克蘇河流域綠洲區1966—2010年間的年降水量變化趨勢圖。經計算分析，阿克蘇河流域綠洲區的年平均降水量為78.9 mm。由圖1可以看出，降水量呈微弱的線性增加趨勢，增加率為0.2 mm/10 a，1966—2010年間該地區的降水量大致可以分為2個階段：1966—1985年為偏少階段，1986—2010年為偏多階段，但在1995—2000年間的降水量較少。根據5 a滑動趨勢，1966—1985年降水量呈現年際波動，但波動幅度較小。1985—1988年開始出現明顯上升，在1995—2000年間出現下降，而后再次出現明顯上升。降水量最大出現在2010年，為135.4 mm，最小出現在1986年，為8.4 mm。1987—2010年的年平均降水量比1966—1986年增加了13.59 mm，增幅為42.3%。2001—2010年洛浦地區降水量增幅占總降水增加量的38.67%。在不同的季節降水方面，除冬季呈現略微的減小趨勢，其他季節均呈現出較為明顯的增加趨勢。其中春季降水量增加速率最大，為2.09 mm/10 a，夏季和秋季的增加速率分別為1.52 mm/10 a和1.47 mm/10 a，冬季減少了0.40 mm/10 a。

圖1 研究區1966—2010年年平均降水量變化趨勢

3.2 年氣溫變化特征

圖2為經過標準化處理后阿克蘇河流域綠洲區1966—2010年的年均氣溫變化趨勢圖。經計算，阿克蘇河流域綠洲區年平均氣溫為11.8 ℃。由圖2可以看出，研究區氣溫呈線性上升趨勢，上升速率為0.38 ℃/10 a。尤其從1997年開始研究區變暖趨勢明顯，年平均氣溫連續17 a持續偏高，是1966—2010年間最暖的14 a。在1967年整體最冷，在2004年整體氣溫最高。根據5 a滑動趨勢可以看出，該區域的氣溫變化分為兩個階段：1966—1993年氣溫處于低位波動，1993年以后出現明顯的上升趨勢，在1997年上升速率開始加快。另外，2001—2010年比1966—1975年年平均氣溫上升了0.74 ℃，2001—2010年研究區氣溫增幅占45 a間氣溫增幅量的3.64%。在不同季節的氣溫變化方面，平均氣溫均呈上升趨勢，春季升溫速率最大，0.39 ℃/10 a，其次是冬季，為0.33 ℃/10 a。

圖2 研究區1966—2010年年平均氣溫變化趨勢

3.3 年相對濕度變化特征

圖3為經過標準化處理的阿克蘇河流域綠洲區1966—2010年間的年平均相對濕度變化趨勢圖。由圖3可以看出，近45 a來阿克蘇河流域綠洲區年平均相對濕度與溫度和降水的線性變化趨勢相一致，呈線性上升趨勢，上升速率為0.40/10 a。根據5 a滑動趨勢線可以看出，該區域相對濕度的變化出現過明顯的三次升高趨勢，分別為1966—1976年間、1980—1993年間和1998年以后。其中1966—1988年絕大部分的相對濕度均低于平均值，屬于偏干階段，從1989年開始，有68.2%的年份相對濕度在平均值以上[12-15]。2001—2010年的年平均相對濕度比1966—1975年增加了3.6%。阿克蘇河流域綠洲區2001—2010年相對濕度增幅占45 a間氣溫增幅量的3.53%。不同季節的平均相對濕度除冬季以外，均呈上升趨勢，其中秋季增加速率最大，為2.73/10 a，其次是夏季，為2.20/10 a，冬季減少速率為-0.71/10 a。

圖3 研究區1966—2010年年平均相對濕度變化趨勢

4 結論與討論

本文通過對塔里木盆地西緣阿克蘇河流域綠洲區1966—2010年的氣溫、降水和相對濕度的趨勢分析研究，結果發現：

(1)研究區1966—2010年的氣溫、降雨量和相對濕度均成增加趨勢。其中，該地區在研究時段內的年平均降雨量為78.9 mm，年平均氣溫為11.8 ℃。

(2)1966—2010年間研究區的降水量大致可以分為2個階段：1966—1985年為偏少階段，1986—2010年為偏多階段，1985年為年降水量變化的突變點，降水量的平均增加速率為0.2 mm/10 a。在季節方面，春季降水增加速度最快，夏季和秋季次之，冬季平均降水量呈減少的趨勢。

(3)研究區氣溫上升速率為0.38 ℃/10 a，1997年左右該地區的氣溫有明顯的增高趨勢，并且研究時段內1997—2010年為氣溫最高的14 a。不同季節的增溫速率表明，春季和冬季增溫速率最大，夏季和秋季相對較小。

(4)相對濕度的上升速率為0.40/10 a，在1988年前后開始具有明顯的增加趨勢。不同季節相對濕度的增加速率也不同，其中秋季相對濕度的增加速率最大，其次是夏季和春季，冬季整體上相對濕度呈現減小趨勢。

該研究結果與前人研究結果相近，均認為在整體上氣溫、降水量和相對濕度呈增加趨勢。其中降水與相對濕度在1987—1988年開始出現明顯的增加趨勢，兩者的突變點年份相近，而氣溫則相對滯后，在1997年前后出現突變。根據趨勢變化，研究區降水量和相對濕度雖然呈現增加的趨勢，但該地區處于極端干旱區，潛在蒸散發量遠大于實際蒸散發量，因此溫度的升高可能會導致區域內更加干旱。另外，根據不同季節的氣候變化規律，隨著夏季溫度和降水量的增加，應采取一定的措施減少區域內夏秋季節水庫的蒸發，以增加可利用的水資源量。