滿洲里市年最大降水和氣溫與降水量的動(dòng)態(tài)關(guān)系

滿洲里市年最大降水和氣溫與降水量的動(dòng)態(tài)關(guān)系

雪是雪在地面上完全積累的產(chǎn)物。雪與一個(gè)地區(qū)的特定地點(diǎn)、植被條件、水文特征和氣候條件密切相關(guān)。其數(shù)量用積雪深度表示,主要取決于降雪多少。積雪是氣候的產(chǎn)物,區(qū)域積雪的長(zhǎng)期波動(dòng)與區(qū)域氣候長(zhǎng)期變化密不可分,積雪變化監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為探測(cè)全球變暖、診斷區(qū)域氣候的重要手段。滿洲里市是內(nèi)蒙古自治區(qū)積雪儲(chǔ)量最大的區(qū)域之一,積雪的變化,導(dǎo)致春、夏季河川徑流發(fā)生改變,也對(duì)區(qū)域農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生重要影響。本論文以滿洲里市為對(duì)象,研究該地區(qū)積雪變化與主要?dú)庀笠亻g的關(guān)系。1滿洲里市自然概況滿洲里市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市西部,東鄰新巴爾虎左旗,西接新巴爾虎右旗,南瀕達(dá)賚湖,北與俄羅斯接壤。地理坐標(biāo)為E117°12″～117°53″,N49°19″～49°41″,行政區(qū)域面積732.44km2。滿洲里市地處中緯度地區(qū),屬于溫帶半干旱大陸性氣候。年平均日照時(shí)數(shù)為3315.8h,年平均氣溫為-1.3℃,≥10℃的積溫為1962.7℃,無霜期平均132d。年平均降水量為299.5mm,降水集中在7月、8月,年平均蒸發(fā)量1718.8mm,大風(fēng)日數(shù)54d,多為西南風(fēng),其中春季最多。2數(shù)據(jù)來源與分析2.10年實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析本文數(shù)據(jù)資料來自滿洲里市地面氣象臺(tái)站1991年～2010年實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),以旬最大積雪深度、月平均降水量和月平均溫度和實(shí)測(cè)資料為基礎(chǔ),通過處理得出年最大積雪深度、冷季降水量、冷季氣溫?cái)?shù)據(jù)。2.2各要素權(quán)重、各要素時(shí)間序列的標(biāo)準(zhǔn)化和均值化無用綱化在做趨勢(shì)分析、相關(guān)分析和多元回歸分析時(shí),為了消除原始資料的各時(shí)間序列因?yàn)闄?quán)重不同和各要素因?yàn)閱挝徊煌a(chǎn)生的影響,并使不同要素及各系列數(shù)據(jù)之間在同一水平上具有可比性,實(shí)測(cè)各要素的時(shí)間序列進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理和均值化(無量綱化)處理(表1),從而使它們變成同一水平的無單位變量。2.3分析模式(1)趨勢(shì)檢驗(yàn)yt在氣候變化的探測(cè)和預(yù)測(cè)分析研究中,下面的統(tǒng)計(jì)模型被認(rèn)為是最適合于對(duì)觀測(cè)時(shí)間序列進(jìn)行趨勢(shì)檢驗(yàn):Yt=a+bt+Et(1)式中:Yt代表t年最大雪深、冷季降水和氣溫的實(shí)測(cè)值;Et表示趨勢(shì)直線的偏差;通常假定它是均值為0的平穩(wěn)隨機(jī)過程。(2)sii+atiii+bpiii回歸方程在分析積雪的變化與冷季氣溫、降水的關(guān)系時(shí),本文采用多元線性回歸模型。SIi=c+aTIi+bPIi(2)式中:c、a、b均為回歸方程的回歸系數(shù),根據(jù)這些系數(shù)的大小,可初步判斷參變量對(duì)積雪量的重要程度。SIi、TIi和PIi分別表示均值化后的年最大雪深、冷季氣溫和降水時(shí)間序列2.4分析本文采用最小二乘法、平均差值法、自回歸滑動(dòng)平均法(ARMA)分別對(duì)最大雪深、冷季降水和氣溫的時(shí)間序列進(jìn)行趨勢(shì)性分析。3結(jié)果與分析3.1自然趨勢(shì)估計(jì)的顯著性檢驗(yàn)對(duì)年最大積雪深度時(shí)間序列標(biāo)準(zhǔn)化后做趨勢(shì)分析,結(jié)果見表2。由表2可知,運(yùn)用3種檢驗(yàn)方法得出的結(jié)果均為正值,說明滿洲里地區(qū)的積雪呈增加的趨勢(shì)。并且根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)誤差檢驗(yàn)趨勢(shì)的顯著性結(jié)果表明,趨勢(shì)估計(jì)通過了α=0.02的顯著性水平檢驗(yàn),這充分證明滿洲里地區(qū)積雪的變化趨勢(shì)絕非偶然過程,它具有確定的長(zhǎng)期增長(zhǎng)趨勢(shì)。將年最大積雪深度時(shí)間序列的變化情況用最小二乘法作線性擬合(圖1),年最大積雪深度的一元線性回歸方程為:Y=0.336X-647.998(R2=0.356)(3)由圖1可知,2003年年最大積雪深度最大,值為90mm;1991年、1992年、1993年3年的年最大積雪深度最小值為6mm;平均年最大積雪深度為24.4mm。總體上,20a來滿洲里市積雪表現(xiàn)為弱增加。20a間最大積雪深度值年平均增加1.5%。3.2冷季氣溫和降水的線性回歸分析對(duì)冷季氣溫和降水的時(shí)間序列作變化趨勢(shì)分析,結(jié)果見表3。由表3可知,滿洲里地區(qū)冷季氣溫和降水的時(shí)間序列都呈增加的趨勢(shì)。與前面積雪的變化趨勢(shì)比較可知,積雪長(zhǎng)期增加的趨勢(shì)值比冷季氣溫和降水的變化趨勢(shì)值都小,冷季氣溫的增加趨勢(shì)更加顯著。對(duì)冷季氣溫和降水時(shí)間序列的變化作線性擬合(圖2,圖3),其冷季氣溫和降水的線性回歸方程分別為:Y=0.068X-134.03(R2=0.124)(4)Y=0.0149X-26.777(R2=0.886)(5)由圖2、圖3可知,1991年～2010年間,2008年冷季氣溫最高,值為-10.1℃;1998年冷季氣溫最低,值為-13.8℃;平均冷季氣溫為-12.3℃;2001和2008年冷季降水量最大,值為3.8mm;2004年冷季降水量最小,值為2.3mm;平均冷季降水量為3.2mm。總體上,20年內(nèi)滿洲里市年冷季氣溫和冷季降水都表現(xiàn)為增加趨勢(shì),冷季氣溫年平均增長(zhǎng)率為0.45%,冷季降水量年平均增長(zhǎng)率為0.47%。3.3冷季降水的年際變化與理積雪的變化與冷季氣溫和降水量的變化密不可分,了解積雪與氣候的關(guān)系,闡明積雪對(duì)氣溫和降水量變化的敏感性,是探討積雪對(duì)氣候變化響應(yīng)的核心內(nèi)容之一,也是預(yù)測(cè)積雪未來變化的基礎(chǔ)。對(duì)均值化后的年最大積雪深度、冷季(10月至次年3月)氣溫和降水時(shí)間序列作相關(guān)分析,其結(jié)果見表4。由表4可知,積雪的年際變化與冷季降水的年際變化表現(xiàn)為正相關(guān),而與冷季氣溫的年際變化呈負(fù)相關(guān)。說明,積雪會(huì)隨著冷季降水的增加而增加;但隨著冷季氣溫的升高而減少。根據(jù)公式(2)對(duì)積雪、冷季氣溫和降水的時(shí)間序列作二元回歸分析,其方程為:Y=6.753X1-4.342X2-50.563(6)通過標(biāo)準(zhǔn)誤差檢驗(yàn),其回歸方程整體效果通過了α=0.02的顯著性檢驗(yàn)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)法,從降水X1與氣溫X2的回歸系數(shù)可以看出,積雪會(huì)隨著滿洲里地區(qū)氣候的變暖而減少,但氣候變暖引起的降水增多將會(huì)導(dǎo)致積雪增多。對(duì)回歸方程式作進(jìn)一步分析,根據(jù)影響因子分析法:C=STibi/ei(7)式中:C為影響因子,STi為冷季氣溫的符號(hào),對(duì)于冷季降水STi=1,對(duì)于冷季氣溫STi=-1;bi為方程中不同要素的回歸系數(shù);ei為各個(gè)回歸系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)誤差值。通過計(jì)算冷季降水的影響因子為0.779,而冷季氣溫的影響因子為0.498。因?yàn)橛绊懸蜃覥越大,bi所對(duì)應(yīng)的參變量對(duì)回歸方程的貢獻(xiàn)越大,即對(duì)因變量的影響程度越大,根據(jù)分析可知,冷季降水對(duì)積雪增加的貢獻(xiàn)比由于冷季氣溫升高而造成積雪減少的貢獻(xiàn)大。從總體上來看,滿洲里地區(qū)的積雪長(zhǎng)期以來呈增加的趨勢(shì)。4氣溫和降水時(shí)間序列的相關(guān)分析本文采用最小二乘法、平均差值法、自回歸滑動(dòng)平均法(ARMA)分別對(duì)最大雪深、冷季降水和氣溫的時(shí)間序列進(jìn)行趨勢(shì)性分析,并對(duì)均值化后的積雪、冷季(10月至次年3月)氣溫和降水時(shí)間序列作相關(guān)分析和二元回歸分析得出以下結(jié)論:4.1從1991年～2010年的20年來滿洲里地區(qū)年