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前，氣溫變化及未來的氣候預測成為當前科學界乃至整個社會都十分關注的熱點。IPCC第四次評估報告指出，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。研究表明中國近百年來地面溫度明顯增暖，增溫速度為0.08℃/10a,與全球平均相當或略強。極端氣溫是地區(qū)氣候的重要指標，極端最低氣溫與城市冬季采暖和輸水管道防凍關系密切，對冬季及設施農(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。對越冬作物的引種有參考和借鑒價值。本文通過對昌吉州45年來冬季（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，進而預測未來極端最低氣溫的變化趨勢。昌吉回族自治州，位于地處天山北麓、準噶爾盆地東南緣，地勢南高北低，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)域為橫亙南部的天山的北坡，習慣稱之為“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。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、木壘、天池、北塔山等10個局站的常規(guī)氣象觀測資料，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，通過對昌吉十個局站45a的極端最低氣溫年代之間對比分析，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。1.2方法1.2.1一元線性趨勢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為時間（文中為1971-2015年），b為線性趨勢項，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。1.2.2突變分析氣候的突變表現(xiàn)為氣候狀態(tài)從一個平均值到另一個平均值的不連續(xù)性，其研究方法很多，文中采用的是距平檢驗法。2結果與討論2.1極端最低溫度的時空分布情況表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團的蔡家湖，奇臺次之-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〈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)時間分布在三個年份，五個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，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；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，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看，來整個昌吉地區(qū)除奇臺外12月全州氣候傾向率都是正值上升過程，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，其他臺站升溫速度在0.13-0.48℃/10a之間，奇臺為負值下降趨勢，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70年代20世紀80年代20世紀90年代21世紀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-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）的三個臺站呈緩慢上升趨勢，平原區(qū)臺站阜康、呼圖壁接近，其他局站均為下降趨勢，變化幅度在0.7-3.6℃，氣候傾向率與12月一致，除奇臺以外，昌吉各地的氣候傾向率都為正值上升趨勢。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，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70年代20世紀80年代20世紀90年代21世紀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-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）總體奇臺呈下降趨勢，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。昌吉十局站在1976年創(chuàng)下極端最低值，整個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，瑪納斯和北塔山70年代呈下降趨勢。80年代初期各站極端最低氣溫呈明顯的上升趨勢，80年代中前期呈下降趨勢，80年代后期到90年代末期昌吉呈顯的上升趨勢，而奇臺呈明顯的下降趨勢，其他各站最低氣溫比較平穩(wěn)呈緩慢的上升趨勢。21世紀10年代除瑪納斯外其他地區(qū)全部呈下降趨勢，其中蔡家湖、北塔山、奇臺下降明顯。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。45年20世紀70年代20世紀80年代20世紀90年代21世紀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