甘肃酒泉近50a气候生产潜力变化分析

曹华++王晓++陈清善

摘 要：该文利用酒泉市8个气象台站1961-2010年4～9月份50a的气象资料，分析气候生产潜力表明：酒泉市近50a平均气温持续显著升高，倾向率是0.325℃/10a，在1997年前后发生突变，呈大幅度上升趋势；降水量呈波动变化有减少趋势但不显著；气候生产潜力越大的地区，变率越小，气候生产潜力越小的地区，变率越大，气候生产潜力在戈壁沙漠东多西少，瓜洲—敦煌一带明显减少，严重的限制了酒泉的农、牧业发展 ；气侯变暖与气候变湿均有利于区域农业生产潜力的提升，但降水条件变化对作物气候生产潜力的影响比较复杂。一般来说，降水条件差的地区，降水量增加，作物气候生产潜力提高，降水对气候生产潜力产生同步效应的几率高。因此，酒泉干旱地区水资源和气候生产潜力的研究对当地农业，尤其是牧业和生态环境发展是很有必要的。

关键词：酒泉市；气候生产潜力；分析

中图分类号 S162 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）01-89-03

Analysis of Climatic Potential Productivity Changes in Gansu Jiuquan in Recent 50 years

Cao Hua et al.

（Jiuquan Meteorological Administration，Jiuquan 735000，China）

Abstract：In this paper，the author used the meteorological data collected by eight meteorological offices and stations of Jiuquan city from 1961 to 2010 to calculate the climate productive potential by using the Thornthwaite Memorial model and to analyze its temporal variation characteristics by using EOF empirical orthogonal function and the method of mathematical statistics. The analysis showed that in the past 50 years，the average temperatures of Jiuquan city continued to increase significantly and the trend rate is 0.325℃×10a-1. Its mutations happened in around 1997，which showed a trend of rise. The precipitation showed fluctuations and a trend of reducing but not significantly. when the climate productive potential is greater，the variability of the region is smaller；the smaller the climate productive potential of the region，the greater the variability. In the gobi desert ，the climate production potential was more in the east and little in the west. In Guazhou and Dunhuang area it reduced significantly，which seriously limited the farming and animal husbandry development of Jiuquan. Climate warming and wetting are good for improving regional agricultural production potential，but the impact of the changes of precipitation conditions on crop production potential climate is more complex. In general，in poor rainfall condition area，when precipitation increases，the crop climate production potential improves and the rainfall have synchronous effect on climate production potential. Therefore，the research on the water resources and climate production potential of Jiuquan arid region is necessary to the local agriculture，especially to its animal husbandry and ecological environment development.

Key words：Jiuquan City；Climate production potential；Analysis

酒泉市位于河西走廊西端，北接蒙古国，东接张掖，南连青海，西邻新疆，东西约680km，南北约550km；辖酒泉、敦煌、玉门3市，瓜州、肃北、阿克赛、金塔4县，总面积19.12万km2，有100万人口。全区地处内陆，属典型的暖温带干旱性气候。随着气候变暖对农业可持续发展的巨大挑战，水资源短缺、土地沙漠化、干旱面积增加，自然灾害频发，农牧业生产极易受气候变化的影响和制约。分析表明：气候变化对环境脆弱带生态系统的初级生产力将会产生重大影响[3]，因此对其农、牧业气候生产潜力进行深入分析和研究，减缓气候变化对发展农牧业生产的影响具有十分重要的意义[1-2]。

目前对酒泉市农业气候生产潜力的研究尚属空白。郭小芹、刘明春对河西地区近40a气候生产潜力特征研究只是把酒泉作为一个点，而本文详细分析了酒泉市各区域气候生产潜力时空分布及其变化规律，基于Thornthwaite Memorial模型，用EOF经验正交函数及其数理统计方法分析，为了更好的发挥气候资源优势，推进酒泉农、牧业的发展提供有力的依据。

1 资料和方法

1.1 资料 本文取酒泉、金塔、敦煌、玉门、瓜洲、肃北、马鬃山、鼎新8个气象台站1961-2010年4～9月份温度和降水资料，资料来源于8个气象台站的实时观测数据，所选时段内数据完整，无缺失和遗漏，具备了气象资料的代表性、完整性和比较性。

1.2 方法 为全面反映酒泉市温度、降水与农业生产潜力之间的关系，经综合分析与比较，采用国际通用Thornthwaite Memorial模型和EOF经验正交函数计算研究区域气候生产潜力。

2 应用分析

2.1 酒泉市气候变化分析 从图1来分析气温线性变化趋势，线性增长率是0.325℃/10a（通过0.05的信度检验），表明酒泉市近50a平均气温持续显著升高。采用非参数统计检验方法（M-K）对气温进行突变检验，图中C1代表正向时间序列统计值（UF），C2代表逆向时间序列统计值（UB），1961-1971年，平均气温波动下降，1971-1997年平均气温波动上升，上升幅度较为缓慢。C1与C2在正负1.96临界线间相交于1997年，说明酒泉地区气温在1997年前后发生突变，呈大幅度上升趋势。1997-2010年年平均温度持续高于多年平均值，2005年达到历史最高值，较历年平均值高1.3℃，次高值出现在2008年，较历年平均值高1.2℃，这种趋势表明研究区域对全球气候变暖的响应非常显著。

从图2分析，酒泉市近50a平均降水量为61.4mm，降水量呈波动变化有减少趋势，但不显著，未通过显著性水平检验。平均每10a减少0.16mm，降水量最多年份是1979年的130.7mm，比历年平均值偏高113.2%，次多年份是2007年，比历年偏多90.4%；降水量最少年份是2008年和1965年，比历年平均值分别偏少47%和43.1%，20世纪80年代后期降水偏少。在酒泉比较干旱的区域，降水变化的不稳定性对农业，尤其是牧业和生态环境构成严重威胁，对降水量的需求极为迫切。

分析表明，酒泉地区对全球变暖气候变化响应积极，近50a整体表现为趋暖型，降水在波动中略有减少，西部荒漠地带的响应最为敏感，这一结论与西北地区气候变化特征相一致[18]。

2.2 气候生产潜力时间变化特征 从图3可以看出，酒泉地区1961-2010年气候生产潜力在波动变化中呈减少趋势，但不显著，未通过显著性水平检验。1961年起气候生产潜力呈上升趋势到1979年气候生产潜力达最高点，1979-1989年是高峰时段，1990-2008年波动减少，2009年开始回升。

近50a酒泉地区气候生产潜力（Ql）年平均值为为128.9kg/hm2·a。年平均气候潜力最大是肃北，其值为210kg/hm2·a，最小敦煌其值为80.2kg/hm2·a，气候生产潜力演变趋势受制于气候变化，酒泉市平均气候生产潜力与年平均温度的相关系数为-0.353（通过信度0.05的检验），与年平均降水量的相关系数为0.846，通过99%显著性水平检验（R0.01=0.4242）。因此，气候暖干化趋势是影响酒泉地区气候生产潜力普遍减少的根本原因。将气温、降水作为因子建立回归方程为：

Q1=111.566-0.333T+0.124R（Q1为平均气候生产潜力、T为平均温度、R为平均降水量）

2.3 气候生产潜力EOF变化特征 对酒泉地区各站气候生产潜力进行EOF分析，在特征向量方差贡献值中前3个特征向量累计方差分别为41.90%、69.25%、88.86%，这说明第一、二、三特征向量非常重要，在酒泉市气候生产潜力场中使用第一、二、三特征向量能够很好地揭示对象的分布特征。

向量空间分布

气候生产潜力第一特征向量的空间分布图4（a）中看出：第一特征向量均为正，表明气候生产潜力变化趋势基本一致，总体形成南低北高、东多西少的分布特征；第二特征向量（b）图中看出低值区在敦煌-瓜州一带，高值区在马鬃山，在这样大的环境来说，负值地区由于受降水量少和温度高的影响，高值地区受降水量较大和温度相对低的影响；第三特征向量图（c）省略，从戈壁荒漠来比较等值线在酒泉-金塔、肃北之间分布相对密集，敦煌-瓜洲之间分布稀疏，说明该地区气候生产潜力受当地地理条件的严重制约，农业生产状况和气候生产潜力的地域性差异明显。

3 结论

（1）酒泉市近50a平均气温持续显著升高，倾向率是0.325℃/10a，在1997年前后发生突变，呈大幅度上升趋势；降水变化波动性大，平均年降水量有减少；

（2）气候生产潜力越大的地区，变率越小，气候生产潜力越小的地区，变率越大，气候生产潜力在瓜洲—敦煌一带明显减少，严重的限制了酒泉的农业，最主要的是牧业和生态环境的发展；

（3）气侯变暖与气候变湿均有利于区域农业生产潜力的提升，但降水条件变化对作物气候生产潜力的影响比较复杂。一般来说，降水条件差的地区，降水量增加，作物气候生产潜力提高，在敦煌较明显，降水对气候生产潜力产生同步效应的几率高。

（4）酒泉市农、牧业生产发展主要是加大抗旱体系和节水灌溉工程建设，加强农、牧业基础设施和人工影响天气增雨作业，特别是调整农业产业结构，改变灌溉方式，有效缓解气候变化对农牧业生产和生态环境的不利因素。

参考文献

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（责编：吴祚云）