新疆的气候变化--新疆气象手册（23）第2篇第4章第3节近代新疆气候变化

 2020 01 22

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第4章 气候变化

3 近代时期的新疆气候变化

3．1 综述

近代气候变化，一般从1911年（清宣统三年）开始，至现今为止。新疆这一时段内，气候资料短、断、缺，而连续资料，一般从20世纪50年代中、末期开始，习惯上从60年代开始。因为缺少正规、连续性、多站点的观测资料，为了气候变化时间序列的完整性，在1900年至1960年期间采用树木年轮资料代替，因此，本节中单独列入百年树木年轮气候变化序列。实际上它可恢复上300年～500年，下至采轮期90年代。1959—1998年近40年气候变化的研究，主要依据国家气象台站的观测资料，同时也参考了年轮等资料。

3．2 温度变化

研究新疆近百年温度变化，主要依据采用了不同流域或区域的树木年轮年表与现今气象观测资料，运用数理统计学方法，建立有关回归方程。

3．2．1 塔里木河干流流域温度变化

采用塔里木河胡杨2.9号年表与沙雅4月上旬至10月中旬平均气温，分别建立多元回归方程，重建沙雅150年温度资料序列。

                              沙雅胡杨生长期温度重建值10年滑动平均曲线

由上图知，塔里木河中游胡杨生长期温度重建值10年滑动平均可分为4个偏暖期(1807—1828年，1867—1879年，1931—1948年，1979—？年)，3个偏冷期(1828—1866年，1880—1930年，1949—1969年)。

这一序列，与塔里木河流域内40～42°N间12个气象站进行相关分析，除库车、阿拉尔、尉犁外，沙雅温度序列与塔里木河干流流域大部分站有同步性（阿合奇、乌什、阿克苏、拜城、新和、轮台、库尔勒、铁干里克）相关系数在0.55～0.84间。

3．2．2 天山东部山区温度变化

对哈密地区7号树木年轮年表与巴里坤上年6～7月平均温度进行统计分析。由于巴里坤夏季平均温度与年平均温度相关系数为0.63，达到0.01显著水平。因此，6～7月温度变化趋势可粗略代表年平均温度变化趋势。

图天山东部哈密地区（巴里坤）7号树木年表与温度重建低通滤波曲线

由上图知，近250年，天山东部山区大体经过4个冷暖变化阶段，其中1715—1770年、1788—1815年、1837—1891年、1916—1930年偏冷期，1771—1787年、1816—1836年、1892—1915年、1931—1974年（？）为偏暖期。

据上述表明，天山东部、塔里木河流域温度与北半球温度变化和增暖趋势接近一致。

3．2．3 阿勒泰地区温度变化

利用阿尔泰山树木年轮年表重建阿勒泰8个站春末夏初平均最低温度，据阿勒泰地区1782—1979年春末夏初曲线得出：冷期1831—1857年、1890—1904年、1932—1975年。最冷期出现在1831—1857年、1932—1975年。偏暖期1782—1830年、1858—1889年、1905—1931年，最暖期出现在1782—1830年，温度偏高0.93℃。

另外，该区域低温极值年份与东北地区夏季低温冷害年份相应，如1933年、1950年、1954年、1964年、1969年、1972年等。

3．3 降水变化

新疆百年降水变化，仍采用树木年轮年表和当地流域区域或区域性气象观测资料，用逐步回归等方法，经不同校准期的计算，最终建立该流域(区域)上半年或当年的降水和年轮水分因子信息较好的主分量的回归方程，由此可得到还原为原变量的降水量值。

3．3．1 天山西部伊犁（流域）地区300年降水变化

该项工作采用伊犁河谷15个气象站、水文站，考虑上年6月至当年5月降水对云杉年轮当年（t），次年（t+1）、再次年（t+2）的可能影响，采用长度大于300年的8个树木年轮年表，建立回归方程，经过≤8年的高频滤波后，得出伊犁地区上年6月至当年5月的降水值，共经历4个偏湿阶段为：1695—1755年，1778—1817年、1861—1892年、1929—1943年；4个偏干阶段：1756—1777年、1818—1860年、1893—1928年、1944—1985年。

干湿频率年份：将降水距平百分率分为三个等级，即正常年−10%—10%；湿润年≥30%；干旱年≤−30%，经计算伊犁河谷314年中，上年6月至当年5月偏湿年62个，占19.7%，正常年111个，占35.4%，反映出偏干远多于偏湿年份，表现出干旱降水特征。

                     天山西部伊犁地区树木年轮年表与降水量重建值

3．3．2 天山中部降水变化

天山中部乌鲁木齐河流域降水变化曲线，大致可划分3个偏湿期，即：1671（？）—1692年，1716—1794年、1825—1866年；3个偏干期，为1693—1715年、1795—1824年、1867—1969年。

按前面（3．3．1）的正常、干、湿年划分标准，乌鲁木齐河348年来，天山中部上年7月至当年2月降水量出现：湿润年18个，占5.2%；干旱年8个，占2.3%；偏湿年58个，占16.6%；偏干年94个，占27.0%；正常年170个，占48.9%。湿润年多于干旱年近一倍，反映出山区降水量多的年份比降水量少的年份多。表现出小冰期时期物质积累多，但从偏干年年份比偏湿年年份多62%。在1860年后近百年来，反映出冰川后退情况，也表现了干旱半干旱山区降水特征。

天山中部乌鲁木齐河流域树木年轮与上年7月与当年2月降水重建50年滑动平均曲线

3．3．3 天山东部，阿勒泰区域降水变化

天山东部哈密地区近300年降水变化曲线大致可分为两个多雨期，1726—1812年、1890—1920年；三个少雨期16（？）—1725年、1813—1889年、1927—1978年，为相对少雨期。

阿勒泰地区重建250年的降水变化，大致可分为4个偏湿期即：1773—1801年、1827—1856年、1884—1935年、1953—1975年；偏干期1740—1772年、1802—1826年、1857—1883年、1936—1952年。

               阿勒泰地区年降水量第一时间系数重建值10年滑动平均及方差分析曲线

                          （图中实线代表降水量重建值；点线代表降水量重建值方差拟合曲线）

3．4 近40年温度变化

温度变化，分为三部分，北疆以阿勒泰、塔城、伊宁（市）、博乐、乌苏、昌吉、奇台、北塔山8站为代表；南疆以哈密、吐鲁番、焉耆、阿克苏、喀什、和田、民丰、若羌8站为代表；天山山区以昭苏、新源、小渠子、大西沟、巴音布鲁克、巴仑台、天池、巴里坤8站为代表。

时间序列以1958—1998年逐月温度序列资料计算出北疆、南疆、天山山区的季、年（1958—1998年）区域平均序列值，并用1961—1990年30年平均值作为距平比较标准。

3．4．1 北疆年平均温度变化

北疆年平均温度三个偏冷期为：？—1961年、1965—1977年、1984—1986年；三个偏暖期为：1962—1964年、1978—1983年、1987—1997年。据实测资料，近40年来，北疆区域最冷年为1969年达4.1℃，最暖年1997年达7.8℃。

从年代与年平均温度直线回归计算表明，在1959—1998年的40年期间，北疆区域年平均温度存在着明显的增温趋势，增温率达0.36℃/10a，显著水平为0.002，这与近几十年来乃至全国的增温趋势相一致。

3．4．2 北疆冬夏季温度变化

由下图知，北疆冬季19？—1961年、1965—1978年、1984—1986年为三个偏冷期；而1962—1964年、1979—1983年、1987—1997年为三个偏暖期。它和北疆年平均温度时期变化几近相一致，表明年变化受冬季温度变化的影响很大。年代与冬季平均温度的直线回归计算表明，在1959—1998年40年间，北疆区域冬季平均温度存在着明显的增温趋势，增温率达0.68℃/10a，显著水平为0.01。这和中国乃至北半球增温主要表现相一致。

                                 北疆冬、夏季气温变化

北疆夏季19？—1962年、1966—1973年、1983—1994年为三个偏凉期；1963—1965年、1974—1982、1995—199？年为偏热期。年代与夏季平均温度的直线回归计算表明，在1959—1998年40年间，北疆区夏季平均温度有着增温趋势，增温率仅0.17℃/10a，显著水平为0.06，这比冬季（0.68℃/10a）和年均温度（0.36℃/10a）增温趋势要弱，约是前者的1/4后者1/2。

3．4．3 南疆年平均温度变化

由右图知，南疆19？—1961年、1965—1971年、1976—1978年为三个偏冷期，1962—1964年、1972—1975年、1979—19？？年，为三个偏暖期，前两个暖期时间很短。据实测资料南疆区域最暖年为1998年（12.3℃），最冷年为1967年（10.2℃）。年代与年平均温度的直线回归计算表明，在1959—1998年           南疆年温度3年滑动平均曲线

的40年间，南疆年平均温度存在着明显增温趋势，增温率达0.19℃/10a，显著水平为0.002。它比北疆区平均温度增温率（0.36℃/10a）约小一半。这与近几十年来北半球和中国其他区域增温趋势相一致。

3．4．4 南疆冬夏季温度变化

由下图知，南疆冬季平均温度，19？—1963年、1966—1971年、1974—1978年、1983—1984年为四个冷期，以前三个冷期较显著；1964—1965年、1972—1973年、1979—1982年、1985—19？？年为四个偏暖期。前两个暖期短且不明显。40年内冬季最暖年为1990年（−2.6℃），最冷年1978年（−8.1℃）。南疆冬季平均温度存在着明显的增温趋势，增温率达0.52℃/10a，显著水平为0.003。但比北疆略小。和北半球、中国其他区域增温趋势相一致。

南疆夏季平均温度变化偏凉期为1968—1976年、1980—1982年、1987—1995年；偏暖期为19？？—1967年、1977—1979年、1983—1987年。据实测资料，近40年来，南疆最暖年为1978年（25.8℃），最冷年为1993年（24.1℃）。南疆夏季温度有微弱下降趋势。

南疆冬、夏季平均气温（3年滑动平均）曲线

3．4．5 天山山区年平均温度变化

由右图知，天山山区年平均温度，19？—1961年、1965—1977年、1983—1986年为三个偏冷期；1962—1964年、1978—1982年、1987—199？年，为三个偏暖期。据实测资料知，近40年来，天山山区最暖年为1997年（3.3℃），最冷年为1984年（0.3℃）。最暖年和北疆年份相一致。年代与年平均温度的直线回      天山山区年温度3年滑动平均曲线

归计算表明，在1959—1998年的40年间，天

山区年平均温度存在着明显增温趋势，增温率达0.19℃/10a，显著水平为0.02。它与北半球和中国其他区域增温趋势相一致。但比北疆区年平均温度增温率（0.36℃/10a）约小一半，显著性也大为减弱。这可能是山区受人类活动影响较弱的原因。

3．4．6 天山山区冬夏季温度变化

由下图知，天山山区冬季平均温度，1967—1978年、1983—1986年、1995年为两个冷期、一个冷年；1960—1966年、1979—1982年、1987—1997年偏暖。40年内冬季最暖年为1979年（−9.8℃），最冷年1969年（−15.3℃）。

              天山山区冬、夏季季平均温度（3年滑动平均）曲线

由上图知，19？—1971年、1979—1982年、1992—1994年为偏凉期，1972—1978年、1983—1991年、1995—19？年为三个偏热期，据实测资料知，近40年来，天山山区夏季最热年为1997、1998年（14.8℃），最凉年为1959年（13.0℃）。据年代与夏季平均温度的回归计算表明，在1959—1998年的40年间天山区夏季平均温度存在着明显的增温趋势，增温率达0.18℃/10a，显著水平为0.008，这与北疆夏季平均增温率（0.17℃/10a）相近，但显著水平要高一些。

3．5 近40年降水变化

近40年降水变化的分析方法与前一条相似，只是用降水资料取代了温度资料。

3．5．1 北疆年降水量变化

由右图知，北疆平均年降水量偏多期为19？—1960年、1969—1972年、1984—1997年；其间为三个偏枯期。据实测资料，近40年来，北疆年降水量最多年为1987年（312.7mm），最少年为1962年（131.4mm）。

                                              北疆年降水3年滑动平均曲线

3．5．2 北疆冬夏季降水量变化

北疆冬季降水量偏多期为：19？—1960年、1970—1973年、1977—1980年、1986—1997年；其间为四个偏少期。据近40年来实测资料，北疆平均冬季降水量最多年为1987—1988年（51.7mm），最少年为1968—1969年（8.2mm），北疆冬季降水量最大墒谱分析，具有2年、9—10年、3.1及6.7年显著周期。

北疆夏季降水量变化由下图可知，19？—1962年、1965—1971年、1983—1997年为三个偏多期，其间为偏少期。据近40年来实测资料知，北疆平均夏季降水量最多年为1993年（110mm），最少年为1974年（30.4mm）。

       北疆冬、夏季降水3年滑动平均曲线

3．5．3 南疆年降水量变化

由右图知，南疆区域年降水量偏多期为：1971—1975年、1980—1983年、1987—1997；19？？—1970年和其间年代为四个偏少期。据近40年实测资料知，南疆区年降水量最多年为1987年（80.7mm），最少年为1985年（16.0mm），从年代与年降水的直线回归计算表明，在1959—1998年间，南疆平均年降水存在着明显增          南疆年降水3年滑动平均曲线

多年趋势，增水率达4.2mm/10a，显著水平为0.04。

3．5．4 南疆冬夏季降水量变化

由右图知：

南疆冬季降水量偏多期为19？—1960年、1971—1979年、1991—1997年，其间为三个偏少期。据近40年实测资料知，南疆冬季降水量最多年为1976年—1977年（14.7mm），最少年为1997年（0.1mm）。

南疆夏季降水量偏多期为1971—1975年、1980—1983年、1987—1997年；其相间为三个偏少期。19？？—1970年和其间时段为三个偏少期。据近40年实测资料知，南疆夏季平均降水量最多年为1981年（58.3mm），最少年为1985年（5.4mm）。

从年代与南疆区域年降水的直线回归计算       南疆冬、夏季降水3年滑动平均曲线

表明，在1959—1998年间， 南疆夏季降水量

有明显增多趋势，增水率达3. 0mm/10a，显著水平为0.05。

3．5．5 天山山区年降水量变化

右图知，天山山区年降水量偏多期为：19？—1960年、1969—1972年、1979—1982年、1987—1997年；其间时段为偏少期。据近40年实测资料知，天山区年降水量最多年为1998年（521.9mm），最少年为1997年（293.2mm）。      天山山区年降水3年滑动平均曲线

3．5．6 天山山区冬夏季降水量变化

由下图知，天山区冬季降水量偏多期为19？—1960年、1970—1981年、1986—1997年；其间三个时段为偏少年份。据近40年实测资料知，天山山区冬季降水量最多年为1988—1989年（33.7mm），最少年为1968—1969年冬季三月份（5.4mm）。

天山山区冬、夏季降水3年滑动平均曲线

由上图知，天山区夏季降水量在19？—1972年、1987—1997年，两时段为多雨期，而1967年、1973—1986年为少雨年和一个少雨期。在天山山区多雨年份比少雨年份多。据近40年实测资料知，天山山区夏季平均降水量最多年为1998年（294.0mm），最少年为1977年（140.8mm）。从天山山区降水知，春、夏季降水最多年份和年降水最多年份均在同一年1998年，表明，天山山区春、夏季降水量的大小，占全年降水权重很大。

3．6 新疆近40年气候变化的重要特点

3．6．1 概述

近代全球气候变化引人瞩目的事件有：① 气候变暖；② 降水量增多或减少；③ 冷冬和暖冬；④ 气候变化与环境。

联合国政府间气候变化工作组最新完成一份报告草案称，从1980年到现在，北半球气温已经平均升高0.4～0.8℃，其中20世纪是1000年来北半球升高幅度最大的一个世纪，而1990—1999年是1000年来北半球平均气温最高的10年，其中1998年是最热的一年。中国新疆、华北、东北气温与北半球变化一致。

3．6．2 新疆变暖

对新疆的北疆、南疆、天山山区近40年平均温度、最高温度、最低温度相比较，以最低气温表现的时空范围最广深（仅天山山区春季没表现），最高温度最差，平均温度居中。

就年最低气温变化论，北疆大、天山山区居中、南疆最小。就冬季而言，北疆大于南疆、两者均大于天山山区。夏季，增温以天山区最大，北疆居中。

从年平均气温变化知，三区域有明显增温，北疆比南疆、天山山区大1倍。冬季北疆增温大于南疆，天山山区不显著。夏季仅仅在天山山区表现出显著增温。

从增温率知，在北疆年增温率（0.55℃/10a）远小于冬季（1.76℃/10a）。南疆年增温率（0.33℃/10a）也小于冬季（1.07℃/10a）。

3．6．3 新疆降水增多

新疆降水增多分以下三种情况分述：

⑴ 近40年新疆降水线性趋势：经计算，40年与对应年份的直线回归，得出增水率与相关系数（显著水平达0.05），仅有南疆的年和夏季有所表现。

⑵ 最佳线性增水趋势（采取最低年代跨度为10a）。计算降水与对应年份直线相关性（显著水平取0.01），在北疆，年与夏季最佳增水时间段分别为15年和21年，夏季增水率23.6mm/10a，远大于冬季的6.7mm/10a，约为冬季的3.5倍。南疆最长增水持续年数为冬季（17年）。天山山区降水最佳增水为冬季（26年）（14.4mm/10a），夏季12年（11.6mm/10a）。

⑶ 90年代是60～90年代中最多降水量时期，年降水量有持续增多趋势。90年代降水偏多以南疆最多，天山最小，北疆居中。且3个年代降水距平百分率也是这种趋势分布。

参考文献

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