新疆近50年自然降水量气候变化特征分析

叶尔克江，阿帕尔，尹建新，李玲杰

（1新疆信息工程学校，乌鲁木齐830013；2新疆维吾尔自治区昌吉市气象局，昌吉831100；3兰州大学大气科学学院，兰州730000）

新疆近50年自然降水量气候变化特征分析

叶尔克江1，阿帕尔2，3，尹建新2，李玲杰2

（1新疆信息工程学校，乌鲁木齐830013；2新疆维吾尔自治区昌吉市气象局，昌吉831100；3兰州大学大气科学学院，兰州730000）

运用气象统计学和气象学的原理和方法，分析新疆地区50年来自然降水变化的基本特征。结果表明：1）50年来新疆各地降水量都呈逐年递增趋势；其中，北疆年降水量的变化振幅较大，增加的趋势也较快；南疆降水量变化振幅较小，增加的趋势也较慢；2）新疆降水量上世纪80年代开始明显偏多，而且，近10年增加量较快；3）近50年来，新疆地区年平均降水量变化有明显的季节差异，其中，北疆冬季降水量和南疆秋季降水量增长贡献较大，北疆秋季和南疆春季降水贡献较小。南疆和北疆各季度降水量均为逐年持续增加的趋势，对应各季度增率北大南小。

南疆；北疆；自然降水量；气候变化；趋势

新疆位于北半球中纬度欧亚大陆中心，丝绸之路的交汇点，祖国的西北边陲，面积160多万km2，东西长2200km，南北宽1500km，约占全国面积的1／6，是 我 国 最 大 的 省 区［1］，也 是 典 型 的 干 旱 地区［1－2］。新疆的90%以上的农田必须依靠灌溉，而灌溉用水的根本来源为大气降水。因此弄清降水量，降水性质，降水分布规律和季节变化，不仅是了解新疆气候的需要，也是为了合理开发利用新疆水资源提供气候依据［1］。随着新疆工业生产的不断发展，人口的日益增长，以及长期的传统灌溉方法（大水淹灌），使土地次生盐渍化面积不断扩大，农业的投入不断提高，而产出却持续的徘徊，造成绿洲农业生态环境的恶性循环，水的供水矛盾日益突出。加上全球气候的变暖，极端气象灾害发生的频率增加，水资源紧缺的危机更为明显。

新疆是典型的大陆性干旱气候，气候干燥，光照充足，热量丰富，年蒸发量大，年降水量少，年降水量全疆多年平均为134.0mm，其农业是典型的绿洲农业，而降水是制约其农业生产的关键因素之一。降水是一个很重要的气候资源，新疆大气降水多少是决定新疆农业是否干旱的关键，有必要对新疆降水量统计特征进行详细分析。

本文研究分析新疆地区年降水量、各季度以及各年代降水量变化特征，并把南疆和北疆进行了比较，研究成果有望能为新疆流域的综合治理规划、生产力合理布局、水资源开发与保护、防灾减灾和制定全球变化背景下区域社会经济可持续发展模式供科学依据，为有关部门制定有关政策和决策，提供可供选择参考的对策措施。

1 研究方法

为了研究分析新疆地区降水变化的共同特点和相互间的差异，对新疆地区进行了分区处理。

本文资料选用新疆北疆和南疆地区有代表性的16个测站历年1－12月的自然降水量，其中阿勒泰、塔城、博乐、北塔山、乌兰乌苏、奇台、伊犁、乌鲁木齐8个站代表北疆，吐鲁番、阿克苏、喀什、塔什干、莎车、和田、且末、哈密8个站代表南疆，其资料时间为1960－2009年共50年。

本文采用的实时资料由新疆维吾尔自治区气象局信息中心提供。

统计方法［3－4］：用一元线性回归方程，求其线性趋势变化率，＞0表示降水量随时间变化成上升趋势，＜0表示其变化呈下降趋势；10年称为每10年降水量随时间变化的倾向率。

2 结果与分析

2.1 新疆降水量空间分布的年和年代际变化特征

结果见表1。

由表1可知：新疆地区的降水量变化较大。全区多年平均降水量约为134.0mm，其中，北疆多年平均降水量为221.5mm，降水量最多的年份是1987年，为335.4mm；最少的是1962年，为135.6 mm。南疆多年平均降水量为47.3mm，降水最多的年份是1996年，为88.5mm；最少的是1985年，为27.8mm。

表1 新疆地区年、季降水量最大、最小值及出现年份比较Tab.1Emergence years of maximum and minimum precipitation in each annual and seasonal in Xinjiang

新疆地区年降水量的年际变化较为显著，旱涝交替发生，同时伴有总体趋势上升。图1给出了新疆地区年降水量变化曲线，表2给出了新疆地区多年和各年代降水量逐年变化气候趋势系数及线性变化速率。

从图1可见：新疆地区年降水量的变化特征，北疆年降水量的变化振幅较大，增加的趋势也较快，南疆降水量的变化振幅较小，增加的趋势也较慢，表明了北疆降水量年际变化大于南疆，北疆和南疆降水量都呈逐段递增趋势，与全球降水量有增加的趋势结论［5－6］一致，与我国 降水量逐年减少的结论［7－9］相反，与新疆降水变化趋势是增加的结论［10－12］一致，这说明新疆地区降水变化趋势与全国不同步，而且降水量增加的趋势北疆大于南疆，北疆和南疆年降水量逐段递增趋势方程分别为

上式中：y为降水量，x为年份，R为气候趋势系数。

图1 南北疆地区年降水量过程及线性趋势图Fig.1Annual Precipitation process and linear trends in northern and southern Xinjiang

表2 新疆地区降水量年代气候趋势系数和线性变化速率Tab.2Precipitation trend coefficient and Linear rate in Xinjiang

由表2可见，南、北疆近50年年降水量明显增加的趋势，其中，北疆气候趋势系数为0.4044，并通过P＝0.01水平上显著性检验，降水量线性变化速率为1.3026mm／10年；而南疆气候趋势系数为0.2787，并通过P＝0.05水平上显著性检验，降水量线性变化速率为0.2977mm／10年。北疆气候趋势系数和线性变化速率比南疆分别高出0.1257和1.0049mm／10年，由此可以看出，北疆降水量逐年增加趋势远远大于南疆。

新疆地区地形特征复杂，气候特点差异较大，导致降水空间分布和降水量各种时间尺度的变化特征差异也较大。为了进行对比分析，将新疆地区各代表站降水量趋势方程和气候趋势系数列于表3。

由表3可知，新疆各地降水量都是逐年增加的趋势，对应增加率北疆地区大于南疆地区。其中，乌鲁木齐降水量逐年增加的趋势最快并降水量逐年变化趋势系数也最大，为0.5712，并通过P＝0.001水平上显著性检验，其次为哈密，通过P＝0.01显著性检验；阿勒泰、奇台和伊犁等地气候趋势系数也通过P＝0.02显著性检验。降水量逐年增加速度最慢的是吐鲁番，其次为塔城。

若定义某地区某年降水量平均值超过该地区多年平均值一个标准差为多雨年份（年代），某年降水量地区平均值小于该地区多年平均值一个标准差为少雨年份（年代）［13］。由表4可见，相对于50年平均值，北疆降水量在上世纪60年代和70年代偏少，其余3个年代偏多；南疆降水量上世纪60－80年代偏少，其余2个年代偏多。同样，各季度各年代降水量跟各季度50年平均值相比，80年代以前大多偏少，80年代以后偏多；而且，21世纪初的平均降水量较多年平均值明显偏多。这说明新疆降水量在上世纪80年代开始明显偏多，而在近10年增加量较快。

2.2 新疆降水量季节变化的空间分布

新疆地区降水量季节变化也很大，年内降水基本集中在夏季，因此，雨季和干季十分明显。由于每年夏季风的强弱和迟早不同，雨季的早晚、雨量的多寡也有很大差别，导致新疆地区降水的年际差异较大。为了更好反映气候变化的全貌，将降水时间序列划分为春（3－5月）、夏（6－8月）、秋（9－11月）、冬（12－次年2月）四季。

图2是新疆各季度降水量的分布，表4是各年代南疆、北疆地区年和各季度降水量的平均值。

由图2可知：新疆降水量的季节变化明显，冬季少雨，夏季雨水集中。其中，冬季降水量最少，全疆平均为19.2mm；夏季降水量最多，全疆平均为47.7 mm。

北疆春季多年的平均降水量为62.1mm，降水量最多的年份是1998年，为116.9mm；最少的是1991年，为22.2mm。南疆春季多年的平均降水量为12.3mm，降水最多的年份是1964年，为34.7 mm；最少的是1976年，为4.3mm。北疆夏季多年的平均降水量为72.6mm，降水量最多的年份是1993年，为115.4mm；最少的是1974年，为31.8 mm。南疆夏季多年的平均降水量为23.1mm，降水最多的年份是1981年，为49.8mm；最少的是2009年，为9.8mm。北疆秋季多年的平均降水量为53.1mm，降水量最多的年份是1987年，为93.3 mm；最少的是1997年，为22.8mm。南疆秋季多年的平均降水量为6.9mm，降水最多的年份是1987年，为20.1mm；最少的是1997年，为0.5 mm。北疆冬季多年的平均降水量为33.3mm，降水量最多的年份是2005年，为59.8mm；最少的是1967年，为8.1mm。南疆冬季多年的平均降水量为5.1mm，降水最多的年份是1975年，为15.8 mm；最少的是1996年，为0.5mm。

图2 新疆地区年、季降水量分布图Fig.2Annual and seasonal precipitations distribution in Xinjiang

为了更好反映南疆和北疆各季度降水量逐年变化趋势，表5中给出南疆和北疆各季度降水量气候趋势方程及气候趋势系数。

南疆和北疆各季度降水量逐年持续增加的趋势，对应各季度增加速度北疆都大于南疆（表5、表2）。其中，北疆冬季降水量的增加趋势最快，并降水量逐年变化趋势系数也最大，为0.503，并通过P＝0.001显著性检验，秋季最慢；南疆秋季降水量的增加趋势最快，春季最慢。除北疆冬季降水量外，南、北疆各季度逐年变化趋势不显著。

表5 新疆地区降水量各季度气候趋势方程及气候趋势系数Tab.5Climate trend equation and trend coefficient of seasonal precipitation in Xinjiang

3 结论

1）近50年来，新疆各地降水量都呈逐年递增趋势；其中，北疆年降水量的变化振幅较大，增加的趋势也较快，南疆降水量变化振幅较小，增加的趋势也较慢。北疆气候趋势系数和线性变化速率比南疆分别高出0.1257和1.0049mm／10年，由此可以看出，北疆降水量逐年增加趋势远大于南疆。

2）上世纪60年代和70年代北疆的降水量偏少，其余3个年代偏多；南疆降水量上世纪60－80年代偏少，其余2个年代偏多。同样，各季度各年代降水量跟各季度50年平均值相比，80年以前大多数都是偏少，80年代以后是偏多；而且，21世纪初的平均降水量较多年平均值明显偏多。这说明新疆降水量80年代开始明显偏多，而且，近10年增加量较快。

3）50年来，新疆地区年平均降水量变化较大，但四季分配不均匀，其中，北疆冬季降水量和南疆秋季降水量增幅最大，北疆冬季降水量增幅通过了P＝0.001显著性检验；北疆秋季和南疆春季增幅最小。南疆和北疆各季度降水量都是逐年持续增加的趋势，对应各季度增加速度，北疆均大于南疆。

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Characteristic Analysis the Precipitation in Xinjiang in the Past 50Years

Erkejan1，Apar2，YIN Jianxin2，LI Lingjie2
（1Information Project School of Xinjiang，Urumqi 830013，China；2Changji Meteorological Bureau of Xinjiang，Changji 831100，China；3College of Atmospheric Sciences，Lanzhou University，Lanzhou 730000，China）

The precipitation data of the resent 50years in Xinjiang are analyzed by means of the principals and methods of meteorological statistical and meteorology.The results showed that：1）The annual precipitation has been in an increase trend in recent 50years，the change swing and the increase tendency was higher Northern Xinjiang than Southern Xinjiang.2）The results show that an increase trend in precipitation in the study area has been occurring since 1980，especially since 2000.3）In recent 50 years，precipitation change was significantly different from different seasons：the contribution of precipitation increase in winter of the Northern Xinjiang and in autumn of the Southern Xinjiang to the annual one was the highest，and then that in autumn the Northern Xinjiang and in spring of the Southern Xinjiang was the lowest，annual precipitation in the Xinjiang was in an increase trend，and the increase trend was highest Northern Xinjiang than Southern Xinjiang in every season.

Southern Xinjiang；Northern Xinjiang；precipitation；climate change；tendency

P333

A

1007－7383（2011）06－0737－05

2011－09－16

叶尔克江（1979－），女，哈萨克族，助理讲师，从事应用气象研究；e－mail：erke－ap＠sohu.com。

阿帕尔（1978－），男，维吾尔族，工程师，从事气候变化研究；e－mail：apar－ek＠sohu.com。