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《兰州大学》 2008年
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47年来石羊河流域气候变化趋势及突变分析

孙佳  
【摘要】: 全球变暖驱动的复杂水循环过程,导致中国西北地区,主要是中西部地区,气候1987年出现由暖干向暖湿转型的突变。这一科学推断的提出不仅在学术上、而且对我国西部生态环境和社会经济等诸多方面均具有重大的现实意义和深远的战略意义。目前这一现象在时空上演变的速度和程度还不甚清楚。石羊河流域地处青藏高原东北边缘,区域气候系统复杂。西北中西部地区气候向暖湿转型时,石羊河流域仍处于暖干气候影响之下,但有关专家预测西北东部的干旱将很快结束,未来10~20a我国将会出现由南涝北旱向南旱北涝转变,石羊河流域是否存在向暖湿转型的潜在信号,未来是否会向暖湿转型突变目前仍具有很大的不确定性,是一值得探讨的问题。本研究围绕这一问题,利用石羊河流域5个气象站点自建站以来历年逐月平均气温、降水量和蒸发量观测数据为基本资料,运用时间序列趋势分析和突变检测的多种统计分析方法,研究了1960~2006a石羊河流域年、季气候变化趋势、气候突变、空间分布特征及各气象要素间的关系,进一步探讨其变化的可能原因,以期为未来科学的气候预测、流域水资源的合理利用、保护和改善生态环境、防止灾害发生以及区域的可持续发展提供科学依据。主要研究内容及结论: (1)1960~2006年石羊河流域气候在年代际尺度经历了“冷干—冷湿—暖干”的变化过程,80年代后开始持续增温,80~90年代增温幅度最大。气候变化的总体趋势是:气温呈显著上升趋势(100%的站点),升温幅度大于我国平均值,冬、春季显著大幅增温是年均气温升高的主要原因;降水以增加为主,整体显著性水平较低,武威、永昌地区显著增加,主要体现在夏季;蒸发量以减少趋势为主,显著性水平低,乌鞘岭、武威和永昌地区减少幅度较大,武威显著减少,减少也主要发生在夏季;干湿指数以增大趋势为主,主要表现在武威和永昌地区。夏季的暖湿变化趋势可能是石羊河流域向暖湿转型的潜在信号。 (2)利用1960~2006年石羊河流域5个气象台站逐月平均气温、降水量和蒸发量数据,采用Mann-Kendall法分别对该流域和各站3个气象要素年、季序列进行了突变分析,同时利用累积距平信噪比、滑动t检验和Yamamoto法对突变点的真伪作了验证。结果表明:1960~2006石羊河流域年均气温和蒸发量均在1996年发生了突变,突变后气温上升了1.3℃;春季、秋季、冬季年均气温分别在1996年、1996年和1985年发生了突变,冬季突变较早;降水和蒸发量突变较气温突变复杂,降水突变尤其复杂,可能存在交替突变现象。空间上表现为:海拔较高的乌鞘岭在1993年较早突变,中下游与流域突变一致,进一步证实了高海拔地区比低海拔地区较全球气候变化反应更敏感。 (3)造成上述石羊河流域气候变化的原因比较复杂,既包括全球气候变化的宏观效应,也有区域人类活动影响的成分。空气中CO_2浓度和水汽含量、大气环流特征和地形及土地利用/土地覆盖对石羊河流域气候变化均有重要影响。
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