玛曲县气候特征分析

柴成武，徐先英，张 莉，唐进年，刘虎俊，吴春荣，梁 泰

（1.荒漠化与风沙灾害防治国家重点实验室培育基地/甘肃民勤荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站/甘肃省治沙研究所，甘肃 兰州 730070；2.甘肃省白银市平川区农技中心，甘肃 白银 730913）

黄河源区玛曲县是青藏高原的一部分，属高寒湿润气候区，素有“黄河蓄水池”之美誉。近年玛曲县的天然草地出现严重的退化。河道两岸的护岸林几乎消失殆尽，动植物物种多样性减少。截止至1999年沙化面积达6 080hm2，比1990年净增2 164.9hm2，10年间沙漠化草地面积年均增加176.18hm2。1995～2000年，该县沼泽湿地面积减少了37.81km2，年均减少3.24%。2000～2006年，沼泽湿地面积减少了35.5km2，年均减少2.53%［1］。生态环境问题已经引起了人们的高度重视，2001年国家将玛曲县草原列为国家级十大生态功能保护区之一。

水、光、热等气候资源直接影响着植被的空间配置及草地分布，研究玛曲县草原退化对青藏高原高寒草甸与湿地的保护具有重要的现实意义。在玛曲县气候的研究中，李国军等［2－4］研究了积温及日照时数的变化、气候与牧草产量的关系。王素萍等［5］从气候倾向率方面分析了气候变化。这些研究对玛曲县气候的深入研究有较大的贡献，对气温及降水量的具体细节变化涉及不多，但玛曲县的植物群落类型及其分布主要取决于水热条件［6］。降水量的减少直接导致玛曲县湿地地表径流的减少和地下水位的不断下降［7］。笔者通过玛曲县降水量和气温特征分析来阐述降水和气温在玛曲县草地退化中的加速作用特征，为玛曲县草地恢复提供理论依据。

1 研究区概况

甘肃省玛曲县地处青藏高原东端，地理位置位于E 100°46′～102°29′，N 33°06′～34°33′，海拔为3 300～4 806m。国土面积为9.6×105hm2，其中，国土面积的89.4%为天然草地［8］。气候属高原大陆性气候，年均气温1.26℃，冬季最低气温达－20.9℃，夏季最高气温20.7℃，年均降水量606.5mm。自然特征为海拔高、辐射量大、温度低、牧草生长期短［9］，年平均日照时数只有2 583.9h。草地类型以灌丛草甸、高山草甸、草原化草甸、沼泽化草甸、沼泽类草地等为主。土壤类型以亚高山草甸土、褐钙土为主。境内分布着黄河上游支流330余条，补给黄河径流水量的45%［10］，是黄河源区主要水量补给区。

2 研究数据与方法

2.1 数据来源

玛曲县气候相关资料来源于玛曲县气象局。

2.2 研究方法

采用趋势分析法判别资料时间序列中的趋势变化和倾向率。用一次直线方程来定量描述气候倾向率，即y（t）＝a0＋a1t，则趋势变化率方程为dy（t）/dt＝a1，把a1×10称为气候倾向率，其单位为℃/（10a）或mm/（10a），方程中的系数可用最小二乘法确定；降水量距平分析法，即某地个别年份的降水量与多年平均值之差。

3 结果与分析

3.1 降水量变化

3.1.1 年际变化 1967～1999年33年玛曲县降水量分布曲线及线性模拟趋势线（图1），玛曲县年代际降水量总体呈下降趋势，倾向率－11.88mm/（10a），多年平均降水量606.5mm。

图1 玛曲县1967～1999年降水量分布Fig.1 Distribution of precipitation in Maqu County

玛曲县1967～1999年降水量距平年代变化曲线，总体上枯水年较多（图2），盈水年较少。盈水年只有12年，稍大于分析年数的1/3。降水量盈余年中大于多年平均降水量距平10%以内者居多，达6年；10%～20%和20%～30%的分别有3年、2年；玛曲县枯水年有21年，其中，距平10%以内8年，10%～20%和20%～30%的分别有9年、3年，＞30%有1年即1996年，降水量为431.2mm，相对于平均降水量缺额达31.71%。分析看出，玛曲县枯水年降水量主要分布于低于多年平均值0～20%，达枯水年总数的81%。所以，玛曲县实际可利用盈余水量严重不足，玛曲县高寒草原多年呈干旱缺水状态。

玛曲县年际降水量时间分布上，表征为多年干旱及连续几年的干湿交替。1967及1968年为降水丰沛年，1969～1974年、1982～1988年、1993～1996年为枯水时段，1975～1981年、1989～1992年为干湿交替时段（图2）。

图2 玛曲县年代降水量距平Fig.2 Anomaly of precipitation in Maqu County

3.1.2 季节变化 玛曲县各年代降水量随季节变化（表1），其中，春季（3～5月）平均为109.078mm，占全年的19.030%；夏季（6～8月）为309.860mm，占全年的54.170%；秋季（9～11月）为141.916mm，占全年的24.760%；冬季（12～2月）为11.700mm，占全年的2.040%。因此，夏季降水对该地区的水资源平衡起重要作用。

表1 玛曲县20世纪60～90年代降水量季节变化Table 1 Seasonal variation of precipitation among decades in Maqu County

3.1.3 降水量月变化 玛曲县年内降水最高在7月（图3），1～6月缓慢升高，8～12月急剧降低。以0～30℃为植物最佳生长期［11］，则植物最佳生长月主要在4～9月共计6个月，此时段内降水的多少关系到植物的年生长量。该地区的降水量月份变化总体上呈现出先增加后降低的“单峰”曲线趋势。

图3 玛曲县气温、降水量年内变化Fig.3 Characteristics of precipitation and temperature in a year in Maqu County

3.2 气温变化

3.2.1 年际变化 1967～1999年玛曲县温度总体呈现出波动中上升的趋势，多年平均气温为1.26℃（图4）。1967～1976年10年间均温1.18℃，1977～1986年10年间均温1.12℃，1987～1995年9年间均温1.47℃，1996年和1998年温度上升剧烈，分别达3.32℃和3.22℃，增温异常。

图4 玛曲气温1967～1999年变化Fig.4 Characteristics of temperature variation in Maqu County

3.2.2 温度月变化 玛曲县年内多年平均气温接近于正态分布，年内最高温与最高降水量一致，出现在7月，雨热同期（图3）。表2为玛曲县33年中年初＞0℃和年末＞0℃出现时间段频率，玛曲县年初＞0℃出现时间主要集中于4月上旬，出现的频率19次，占分析年数的57.6%，其次，4月中旬11次，占分析年数的33.3%；年末＞0℃出现时间主要集中于10月下旬，出现频率18次，占分析年数的54.5%，其次，11月上旬9次，占分析年数的27.3%。年初及年末0℃出现频率上，1967～1977年，1978～1988年，1989～1999年3个时间段4月上旬出现频率逐段增加，增加速率平均0.045次/年，气温变暖时间逐段提前；10月下旬出现频率逐段减少，11月上旬及中旬出现频率波动增加，气温变冷时间逐段推后。

表2 玛曲县33年中年初＞0℃和年末＞0℃出现频率Table 2 Occurrence frequency of＞0℃and＞0℃temperature in beginning and ending of year in Maqu County

4 讨论与结论

（1）玛曲县年际降水量具有下降趋势，在下降中呈丰枯波动变化，多年缺水，引起气候向干旱方向发展；枯水年接近于分析年数的2/3，降水量主要分布于多年平均值0～20%；盈水年数稍大于分析年数的1/3，降水量主要分布于降水量距平10%以内。玛曲县33年内降水量主要取决于夏季降水，占全年总降水量的54.17%，降水月分布上1～6月缓慢升高，8～12月急剧降低，主要集中于4～9月。这种变化趋势与姚玉璧等［12］降水量的年际变化存在2～4，6～7，10～11a的年周期振荡特征结论具有印证关系。

（2）玛曲县多年平均气温1.26℃，年际变化呈波动上升趋势，1996年和1998年温度上升剧烈，增温异常；年内多年1～12月平均气温接近于正态分布，年内最高温与最高降水量一致出现在7月，雨热同期；年内气温变暖时间提前，4月上旬变暖出现年代增多，变冷时间推后，由10月下旬转向11月中旬及下旬，这与李国军等［2］≥0℃积温年际变化呈显著增加趋势的结论相一致。

（3）玛曲县气温增加有利于植物生长，延长了生育期，但增加了草地蒸散量，促使土壤旱化，沼泽湿地萎缩，降水的减少又加剧了该种趋势，对草原沙化有加速趋势。

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［2］李国军，张胜智，汪治桂，等.近40年来玛曲草原的气候生态特征［J］.干旱气象，2007，25（3）：34－38.

［3］李国军，张胜智，吉哲君.玛曲草原气候生态环境变化及牧草产量灰色预测［J］.干旱气象，2009，27（1）：61－65.

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