昌吉地區(qū)近45年極端最低氣溫變化特征分析

昌吉地區(qū)的近45年極端最低氣溫變化特征分析全球氣候變暖成為當(dāng)前，氣溫變化及未來(lái)的氣候預(yù)測(cè)成為當(dāng)前科學(xué)界乃至整個(gè)社會(huì)都十分關(guān)注的熱點(diǎn)。IPCC第四次評(píng)估報(bào)告指出，近百年（1906-2005）地球表面平均溫度上升了0.74℃，且近20多年全球氣候變暖是十分明顯的。研究表明中國(guó)近百年來(lái)地面溫度明顯增暖，增溫速度為0.08℃/10a,與全球平均相當(dāng)或略強(qiáng)。極端氣溫是地區(qū)氣候的重要指標(biāo)，極端最低氣溫與城市冬季采暖和輸水管道防凍關(guān)系密切，對(duì)冬季及設(shè)施農(nóng)業(yè)和生產(chǎn)的整體規(guī)劃和布局、果樹和冬小麥安全越冬都有重要意義。對(duì)越冬作物的引種有參考和借鑒價(jià)值。本文通過(guò)對(duì)昌吉州45年來(lái)冬季（11月翌年3月）極端最低氣溫的變化分析，找出昌吉地區(qū)冬季最低氣溫的變化特征，進(jìn)而預(yù)測(cè)未來(lái)極端最低氣溫的變化趨勢(shì)。昌吉回族自治州，位于地處天山北麓、準(zhǔn)噶爾盆地東南緣，地勢(shì)南高北低，由東南向西北傾斜，南部是天山山地，中部為廣袤的沖積平原，北部為浩瀚的沙漠盆地，此區(qū)域?yàn)闄M亙南部的天山的北坡，習(xí)慣稱之為“天山北坡”。昌吉市屬中溫帶區(qū)，為典型的大陸性干旱氣候，具有冬季寒冷、夏季炎熱、晝夜溫差大的特點(diǎn)。由于地形條件的影響，由南向北氣候差異較大，南部夏季降水較多；北部沙漠性氣候特征顯著。1資料與方法1.1資料本文利用昌吉地區(qū)昌吉、呼圖壁、瑪納斯、阜康、吉木薩爾、奇臺(tái)、木壘、天池、北塔山等10個(gè)局站的常規(guī)氣象觀測(cè)資料，包括1971-2015年冬季極端最低氣溫、年代平均極端最低氣溫和年平均極端最低氣溫，通過(guò)對(duì)昌吉十個(gè)局站45a的極端最低氣溫年代之間對(duì)比分析，從而找出昌吉地區(qū)冬季極端最低氣溫變化（升溫或降溫）趨勢(shì)。1.2方法1.2.1一元線性趨勢(shì)分析氣象要素的傾向率采用一元線性回歸模型描述，即：y=a+bx式中y為氣象要素，x為時(shí)間（文中為1971-2015年），b為線性趨勢(shì)項(xiàng)，b×10即為氣象要素每10年的氣候傾向率，用于定量分析極端最低溫度的線性趨勢(shì)。1.2.2突變分析氣候的突變表現(xiàn)為氣候狀態(tài)從一個(gè)平均值到另一個(gè)平均值的不連續(xù)性，其研究方法很多，文中采用的是距平檢驗(yàn)法。2結(jié)果與討論2.1極端最低溫度的時(shí)空分布情況表1近45年昌吉地區(qū)極端最低氣溫-42.2℃，出現(xiàn)在位于農(nóng)六師103團(tuán)的蔡家湖，奇臺(tái)次之-40.1℃，極端最低氣溫的最高值-31℃出現(xiàn)在位于東部木壘（中山帶），天池（高山站）次之-33.4℃，極端最低氣溫與極端最低氣溫最高值之間差11.2℃；從地形分析昌吉地區(qū)極端最低溫度平原低于山區(qū)，北部低于南部，極端最低溫度呈現(xiàn)蔡家湖〈奇臺(tái)〈昌吉〈瑪納斯〈北塔山〈阜康〈呼圖壁〈吉木薩爾〈天池〈木壘；極端最低溫度出現(xiàn)時(shí)間分布在三個(gè)年份，五個(gè)站低氣溫的最高值出現(xiàn)在天池2006年14.6℃，與最低值差27.6℃。70年代中前期各站極端最低氣溫呈下降趨勢(shì)，70年代中后期至80年代中前期各站極端最低比較平穩(wěn)，呈緩慢上升趨勢(shì)；80年代中期至90年代初期極端最低氣溫快速上升，平原地區(qū)上升大于山區(qū)，增溫幅度最大的昌吉，90年代極端最低較80年代上升8.4℃，次大的是吉木薩爾站上升7.4℃，木壘站上升6.5℃，天池上升0.9℃，最低氣溫分別為-27.1℃、-26.4℃、-23.3℃、-26.7℃、北塔山下降3.6℃極端最低氣溫為-28.7℃。90年代到00年代全州極端最低都呈下降趨勢(shì)，蔡家湖、呼圖壁、阜康變化幅度較小，分別為0.7℃、0.1℃、0.4℃，其他臺(tái)站降低1.5-6.8℃；2010年以后極端最低是先降再升，其中昌吉降溫幅度最大，較00年代降幅7.3℃，出現(xiàn)45a來(lái)12月的極端最低值。1971-2015年昌吉12月極端最低氣溫從氣候傾向率來(lái)看，來(lái)整個(gè)昌吉地區(qū)除奇臺(tái)外12月全州氣候傾向率都是正值上升過(guò)程，木壘、瑪納斯升溫幅度較小分別以0.01℃/10a、0.06℃/10a的速度上升，昌吉、吉木薩爾升溫速度較快分別以0.77℃/10a、0.76℃/10a的速度上升，其他臺(tái)站升溫速度在0.13-0.48℃/10a之間，奇臺(tái)為負(fù)值下降趨勢(shì)，降溫值為0.26℃/10a。圖11971-2015年昌吉地區(qū)各站12月極端最低氣溫變化曲線圖表3昌吉地區(qū)12月極端最低氣溫年代際變化12月20世紀(jì)70年代20世紀(jì)80年代20世紀(jì)90年代21世紀(jì)00年代2010年以后平均傾向率瑪納斯-35.9-37.4-32.0-34.4-26.9-33.30.06蔡家湖-42.2-39.1-36.6-36.5-35.5-38.00.26呼圖壁-36.3-36.7-33.4-34.1-29.6-34.00.43昌吉-37.0-36.5-27.1-30.1-37.4-33.60.77阜康-37.0-34.4-29.0-29.4-32.2-32.40.35吉木薩爾-36.2-33.8-26.4-28.6-29-30.80.76奇臺(tái)-40.1-37.3-32.0-36.8-34.3-36.1-0.26木壘-31.0-29.8-23.3-28.8-32-29.00.01北塔山-33.5-25.1-28.7-35.5-29.4-30.40.13天池-33.4-27.8-26.7-28.2-27.3-28.70.48平均-36.3-33.8-29.5-32.2-31.42.2.3昌吉地區(qū)1月極端最低氣溫年代際變化分析昌吉地區(qū)近45a1月極端最低氣溫70年代至八十年代木壘（中山帶）和北塔山、天池（高山帶）的三個(gè)臺(tái)站呈緩慢上升趨勢(shì)，平原區(qū)臺(tái)站阜康、呼圖壁接近，其他局站均為下降趨勢(shì)，變化幅度在0.7-3.6℃，氣候傾向率與12月一致，除奇臺(tái)以外，昌吉各地的氣候傾向率都為正值上升趨勢(shì)。昌吉、吉木薩爾、天池升溫值較大，分別為0.84℃/10a、0.79℃/10a、0.75℃/10a，瑪納斯氣候傾向率為0.00℃/10a，保持平穩(wěn)狀態(tài)，其他局站為緩慢上升趨勢(shì)，氣候傾向率在0.05-0.38℃/10a之間。昌吉地區(qū)1月極端最低氣溫年代際變化1月20世紀(jì)70年代20世紀(jì)80年代20世紀(jì)90年代21世紀(jì)10年代2010年以后平均傾向率瑪納斯-32.1-33.1-33.4-35.7-32.1-33.30.00蔡家湖-36.1-39.7-36.7-42.2-41.4-39.20.17呼圖壁-32.5-32.1-33.0-35.2-32.4-33.00.38昌吉-33.7-34.4-26.2-38.5-39-34.40.84阜康-32.4-31.8-32.0-32.8-32.8-32.40.38吉木薩爾-30.1-33.7-28.0-29.6-29.8-30.20.79奇臺(tái)-33.2-35.0-35.5-39.6-38.2-36.3-0.35木壘-27.6-27.0-28.1-28.8-36.5-29.60.05北塔山-30.5-30.1-28.4-32.1-32.5-30.70.23天池-28.7-27.6-28.5-33.2-31.2-29.80.75平均-31.7-32.5-31.0-34.8-34.62.2.5昌吉近45a極端最低氣溫（表1）總體奇臺(tái)呈下降趨勢(shì)，瑪納斯、木壘、北塔山比較平穩(wěn)，蔡家湖、呼圖壁、昌吉、阜康、吉木薩爾、天池都呈明顯的上升趨勢(shì)。昌吉十局站在1976年創(chuàng)下極端最低值，整個(gè)70年代到80年初除瑪納斯和北塔山外其他地區(qū)氣溫都比較平穩(wěn)上升趨勢(shì)，瑪納斯和北塔山70年代呈下降趨勢(shì)。80年代初期各站極端最低氣溫呈明顯的上升趨勢(shì)，80年代中前期呈下降趨勢(shì)，80年代后期到90年代末期昌吉呈顯的上升趨勢(shì)，而奇臺(tái)呈明顯的下降趨勢(shì)，其他各站最低氣溫比較平穩(wěn)呈緩慢的上升趨勢(shì)。21世紀(jì)10年代除瑪納斯外其他地區(qū)全部呈下降趨勢(shì)，其中蔡家湖、北塔山、奇臺(tái)下降明顯。2010年以后昌吉、瑪納斯、木壘下降明顯，阜康、吉木薩爾氣溫穩(wěn)定，其他地區(qū)呈上升趨勢(shì)。45年20世紀(jì)70年代20世紀(jì)80年代20世紀(jì)90年代21世紀(jì)10年代2010年以后平均瑪納斯-35.9-37.7-33.4-29.6-32.1-33.7蔡家湖-42.2-39.7-38.2-42.2-41.4-40.7呼圖壁-36.3-35.8-33.8-35.2-32.4-34.7昌吉-37.0-36.7-33.8-35.2-39-36.3阜康-37.0-34.4-32.0-32.8-32.8-33.8吉木薩爾-36.2-33.8-28.0-29.6-29.8-31.5