锡林郭勒盟气候变化研究综述

2017-03-07吴领弟阿拉腾图娅

农业与技术 2016年22期

吴领弟　阿拉腾图娅

摘要：随着全球气候变暖的加剧，气候变化所产生的影响日益严重，对气候变化研究成为关注的焦点。从中国知网搜集锡林郭勒盟气候变化研究的文献，使用文献综述方法，对检索到的气候变化文献，从气候变化趋势、气候突变、极端天气变化以及研究方法等方面分析锡林郭勒盟气候变化研究现状，可以得出以下结果：年、季平均气温均呈上升趋势，与我国气温变化趋势一致，增温率高于全国平均增温率（0.25℃/10a），以冬季升温最明显。年降水量总趋势略有减少的迹象，与内蒙古地区总降水量呈略增加趋势的结论不一致，只有正蓝旗降水量变化趋势与内蒙古降水量变化趋势一致；各季节降水趋势不同，夏季降水减少趋势对全年降水减少的贡献最大。年和四季的平均气温均存在突变现象，年平均气温变化的突变点在上世纪 80 年代中后期，验证了20世纪80年代全球气温突变增温的结论，但是各季节的突变点并不一致。年平均最高、最低气温均呈增温趋势，最低气温增温比最高气温增温显著；不同区域的寒潮和暴雨次数增减趋势不一致。对气候变化趋势研究方法很多，但对该区进行研究时采用的方法相对较单一，采用线性倾向估计方法的较多。

关键词：锡林郭勒盟；气候变化；研究综述

中图分类号：S162 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20161132191

氣候变化是指气候平均状态和离差（距平）两者中的一个或两者一起出现了统计意义上的显著变化[1]，是当今国际社会普遍关注的全球性问题。平均值的升降，表明气候平均状态的变化。离差值增大，表明气候状态不稳定性增加，气候异常愈明显。锡林郭勒盟位于内蒙古自治区中部，属中温带半干旱、干旱大陆性季风气候，具有寒冷、风大、干旱少雨的气候特点[2]，是全球环境敏感地区之一。为了了解锡林郭勒地区对全球气候变化的响应程度，研究者们采用多种方法从不同的角度对这一问题进行了探讨，但结论缺乏系统性和整体性，甚至一些观点相互矛盾。因此从气候变化趋势、气候突变以及极端天气变化研究等方面对锡林郭勒盟气候变化研究做出总结，指出目前研究的不足和未来研究的方向，为今后的引用与研究提供借鉴和参考是很有必要。

1 数据来源

鉴于中国知网电子数据库检索功能的强大与方便实用，本研究以中国期刊全文数据库（中国知网CNKI）为文献信息获取平台，全面分析锡林郭勒盟气候变化研究进展。在制定检索策略时，充分考虑了锡林郭勒盟各旗县及地区的情况，检索了以“锡林郭勒、内蒙古、典型草原、锡林浩特、二连浩特、多伦县、正蓝旗、镶黄旗、正镶白旗、阿巴嘎旗、太仆寺旗、苏尼特、乌珠穆沁和乌拉盖”并含“气候变化、气候突变、极端天气、最高气温、最低气温、暴雨”为主题词的文献。

2 分析与结果

2.1 锡林郭勒盟气温降水变化趋势研究

2.1.1 锡林郭勒盟气温变化趋势的研究

年气温变化趋势方面，一些研究[2-9]认为近50a锡林郭勒盟的年平均气温呈明显上升趋势。董春艳[4]，张捷凤[5]研究得出，气温上升趋势达 0.42℃/10a。史激光[6]、曹立国[7] 黄凤茹[8]研究发现，增温速率为0.43℃/10a。包姝芬[2]认为平均气温增温率为 0. 45℃/10a。陈韶华[9]等研究发现，平均上升了 0.49 ℃/10a。梁阿如娜[10]、王鹏飞[11][12]研究得出，锡林郭勒盟典型草原的年平均气温呈明显上升趋势。梁阿如娜[10]认为上升速率达 0. 54℃/10a 。王鹏飞[11][12]研究发现，平均增温率为 0.54℃ /10a。师桂花[13]侯琼[14] 云文丽[15]研究得出，锡林浩特典型草原地区的平均气温呈极显著波动增加趋势，师桂花[13]认为平均每10a增加0.43℃（P<0.01）。侯琼[14]等研究发现，平均气温以0.472℃/10a的平均速度在增加。云文丽[15]认为，近50a来气温累计上升了大约3.4℃。特别在最近20a年平均气温累计上升了4℃，气温上升较快。阿如旱[16]、杨丽萍[17][18]对多伦县气候变化进行了分析，结果表明，多伦县年均气温趋于上升趋势。阿如旱[16]研究发现，平均增温率达0. 38℃/10a。杨丽萍[17][18]分析得出，年平均气温倾向率为0.39℃ /10a。孙喜明[19]等认为近53a太仆寺旗年平均气温以 0.34 ℃/10a 的速度上升。孙淼[20]等研究得出，近30a来，太仆寺旗年平均气温增温趋势明显（0.62℃/10a）。其力格尔[21]研究发现，乌拉盖年平均气温倾向于变暖。洪园园[22]等认为锡林浩特市和阿巴嘎旗平均气温均呈上升变化趋势。刘志[23]分析了苏尼特草原气候变化趋势，发现近 30a来，苏尼特左旗年平均气温呈明显的上升趋势，其中20世纪 90 年代末到本世纪初最为明显，年平均气温上升 0.5℃。春亮[24]分析了锡林郭勒盟赛罕塔拉1960—2012年的气温变化，结果表明，这50多年间，该地区年均气温上升趋势明显，气候倾向率为0.3℃/10a。李鹏[25]等分析正蓝旗1970—2009年间气候变化趋势，结果表明，气温为升高趋势，气温变化倾向率为 0.57℃/10a。

季节气温变化趋势方面，一些研究[2] [3][6] [8][9]发现，锡林郭勒盟近50a四季平均气温呈上升趋势，升温幅度最大的是冬季。王学强[3]认为，冬季升温幅度为0.49℃/l0a，夏季升温幅度最小。包姝芬[2]分析得出，冬季平均增温率为 0.53℃ /10a，秋、夏、春季气温升温趋势依次递减。黄凤茹[8]研究发现，全盟冬季平均气温增温速率为0.55℃ /10a。史激光[6]分析发现，冬季增温速率高达0.57℃/10a，秋季次之，夏季变化最小。陈韶华[9]等研究结果表明，冬季气温平均上升 0. 66 ℃ /10a，其余3个季度升温趋势不明显。侯琼[14]、云文丽[15]研究典型草原区气候变化，发现4个季节的气温都在不同程度的升高，冬季增温最显著。杨丽萍[18]发现多伦县近60a季平均气温呈上升趋势，冬季增温对年增温贡献率最大，倾向率达 0.57℃ /10a。孙喜明[19]、太仆寺旗四季平均气温均有上升趋势，以冬季升温最明显。孙喜明[19]认为，冬季升温对气候变暖的贡献率最大（ 0.44℃/10a ）。孙淼[20]等研究发现，冬季气温以每10a0.84℃的速率在上升。其力格尔[21]研究发现乌拉盖各个季节的平均气温均趋于变暖，其中冬季最明显。春亮[24]分析了锡林郭勒盟赛罕塔拉1960—2012年的气温变化。结果表明：春、夏、秋和冬季平均温度在年际间波动情况各有不同，但整体上升趋势均显著，特别是秋、冬季表现更明显。李鹏[25]研究发现，正蓝旗1970—2009年间四季气温均呈不同程度的升温趋势，40 a 间冬季气温增加较明显，气温变化倾向率为0.64 ℃/10a，其次为春季。刘志[23]分析了苏尼特草原气候变化趋势，发现苏尼特草原各季平均气温呈明显的上升趋势，尤其是春、夏季升温较明显，秋冬季次之。

2.1.2 锡林郭勒盟降水变化趋势的研究

年降水变化趋势方面，包姝芬[2]、张捷凤[5]、史激光[6]研究发现，近50a锡林郭勒降水总体呈减少趋势。史激光[6]研究发现，降水变化速率为-3.5 mm/10a。张捷凤[5]认为年降水变化率为-3.11mm/10a。王学强[26] 陈韶华[9]等研究认为，锡林郭勒盟降水量没有明显的增减变化趋势，但年际波动特征明显。梁阿如娜[10]、王鹏飞[11、12]分析得出，锡林郭勒草原降水量总体呈减少趋势。王鹏飞[11][12]得出平均减少率为-23.3mm/10a。梁阿如娜[10]研究认为，下降速率仅为 -10.352mm/10a。师桂花[13]研究得发现，锡林浩特典型草原地区59a的降水量整体变化呈微弱下降趋势，降水量变化曲线线性拟合倾向率为-8.47 mm/10a。侯琼[14]等认为，锡林浩特典型草原区40a中年降水量线性增加趋势不明显。年降水量随年代基本呈“少-多-少-多”变化，20世纪70和90年代降水量呈增加趋势，20世纪60和80年代呈减少趋势。杨丽萍[17]研究得出多伦县近60a年降水量呈下降趋势，倾向率为 -7.17mm/10a。阿如旱[16]分析1961—2005年多伦县气候变化，结果表明，近50a来降水量波动较大，总趋势略有减少的迹象，但不是很明显。孙喜明[19] 孙淼[20]等研究近53a太仆寺旗气候变化特征，得出年降水量有下降趋势。孙喜明[19]得出，年降水量以 -2.1mm/10a的速度变化。孙淼[20]等研究得出，年降水变化率为-5.3mm/10a。其力格尔[21]研究发现乌拉盖年均降水量倾向于减少，下降速率仅为-5.697 mm/10a。刘志[23]认为苏尼特草原降水总体趋势是减少的。李建明[27]对二连浩特市50a的降水特征作统计分析。结果表明，年降水量有逐年减少的趋势，尤其以 2000 年以后，降水量明显不足。李鹏[25]研究发现，正蓝旗1970—2009年间降水量呈上升趋势，其变化倾向率为 4.85mm/10a。

季节降水变化趋势方面，包姝芬[2]认为，锡林郭勒盟地区春季降水呈增加趋势，夏季降水呈减少趋势，冬、秋季降水变化不明显。张璐[28]认为，锡林郭勒盟各季节降水量标准化距平值波动起伏较大，除夏季外，其他季节都有降水增加的趋势。侯琼[14]等认为，近40a锡林浩特典型草原区夏季降水变化幅度最大，其次春季与秋季，冬季最小。杨丽萍[17]，阿如旱[16]研究多伦县近60a的气候变化趋势，认为夏季降水量对全年降水下降的贡献最大。孙喜明[19]等研究发现，近53a太仆寺旗夏秋季降水量减少较明显。其力格尔[21]研究发现乌拉盖春季、冬季降水量增多，其他季节趋于减少。刘志[23]研究发现，苏尼特草原在降水的季节变化上，春、夏季降水量减少的更加明显。李鹏[25]研究发现，正蓝旗秋、冬两季增加趋势较全年偏低，夏季降水呈减少趋势，主要贡献在春季，变化倾向率为7.71 mm/ 10a，呈明显增加趋势。

2.2 锡林郭勒盟气温降水突变研究

2.2.1 锡林郭勒盟气温突变研究

张捷凤[5]研究发现，1985—1989年锡林郭勒盟增温幅度达到5.630 ℃/10a，说明存在突变。王鹏飞[11]认为，1986—1989年锡林郭勒草原增溫幅度达到 5.76℃ /10a，说明存在突变。王学强[3]等研究发现，近 49a锡林郭勒盟年季平均气温均存在年代际变化的突变现象。年平均气温突变点在 1989 年前后。冬季突变发生的时间较其他季节早，冬季和年平均气温变化的突变点在20世纪 80 年代中后期，其他季节的突变点推迟到1990 年。李春兰[29]研究发现，锡林浩特市近57a平均最高气温的突变性不明显，平均最低气温存在3个较为明显的变化阶段，且1987年出现突变。孙喜明[19]等研究得出，近53a太仆寺旗年平均最低气温在 1983 年发生突变，平均最高气温在 1989 年后发生突变。春亮[24]研究发现，锡林郭勒盟赛罕塔拉气温变化存在突变，突变点为1987年。而对春夏秋冬四季的年均温突变分析得出，四季的突变点并不一致，只有秋季的突变点（1988年）和年均温变化突变点接近。其他3个季节的年均温突变点中，春季和夏季的相对较晚，而冬季的年均温突变点较靠前。

2.2.2 锡林郭勒盟降水突变研究

孙喜明[19]研究发现，近 53 a ，太仆寺旗降水量没有发生突变现象。所检索到的文献当中除此之外没有降水突变的论文。

2.3 锡林郭勒盟极端天气气候事件变化研究

2.3.1 锡林郭勒盟极端气温变化研究

极端高温变化方面，董春艳[4] 黄凤茹[8] 陈韶华[9]研究发现，锡林郭勒盟年平均最高气温呈增温趋势，各季的增温幅度却大不相同。董春艳[4]认为，冬季的增温趋势尤为明显，增温幅度达 0.38℃/10a ，其次是秋季。陈韶华[9]认为，冬季最高气温平均每10a上升 0. 54 ℃。黄凤茹[8]研究发现，春季的最高气温增温速率最小，而秋季的最高气温增温速率最大。杨丽萍[17]认为近60a来多伦县平均最高气温均以冬季增温速率最快。董春艳[4]韩峰林[30]研究发现，锡林郭勒盟高温日数呈现出逐渐上升的趋势。孙喜明等[19]认为太仆寺旗年平均最高气温呈波动上升趋势。

极端低温变化方面，包姝芬[2]董春艳[4]黄凤茹[8]陈韶华[9]研究发现，锡林郭勒盟年平均最低气温呈增温趋势，且最低气温增温比最高增温显著。董春艳[4]研究发现，增长幅度最明显的是秋季和冬季，趋势系数分别为 0.59℃/10a 与 0.58℃/10a。陈韶华[9]认为，冬季平均最低气温平均每 10a上升了 0.86 ℃。黄凤茹[8] 研究发现，春季的最低气温增温速率最大。杨丽萍[17]分析得出，近60a来多伦县年、季极端最低气温升温趋势明显，季极端最低气温增温显著，年增温贡献率依次为春季 > 秋季> 冬季 > 夏季。孙喜明等[19]认为太仆寺旗年平均最低气温呈显著上升趋势。

2.3.2 锡林郭勒盟极端降水变化研究

马志宪[32]研究发现，锡林郭勒地区暴雨次数呈逐年递增的趋势。闫爱霞[31]等对正镶白旗 1970—2007 年的雷暴进行了研究，研究表明，70 、80 、90 年代至本世纪初雷暴逐年代减少。正镶白旗雷暴只发生在春、夏、秋3个季节，冬季无雷暴，季节性明显。

2.4 锡林郭勒盟气候变化研究方法

2.4.1 线性倾向估计

线性趋势法是假设所要预测的气候变量与时间之间成线性函数关系，并以此为基础预测未来。因此，用这种方法时，应先计算相关系数，以判别变量与时间之间是否基本上存在线性联系。只有存在线性联系时，才能采用这种方法进行预测。

包姝芬[2]、董春艳[4]、张捷凤[5]、陈韶华[9]等采用线性趋势分析方法，分析了锡林郭勒地区的气候变化特征。梁阿如娜[10]、王鹏飞[11] 、张璐[28]运用线性倾向估计方法，得出了锡林郭勒盟典型草原的气候变化特征和规律。师桂花[13] 、侯琼[14] 、云文丽[15]利用线性趋势方法，分析了锡林浩特典型草原区气候变化趋势。李鹏[25]采用气候倾向率法，对正蓝旗气候变化趋势进行分析。杨丽萍[17]利用线性倾向估计方法分析了多伦县平均气温的变化特征及趋势。孙淼[20]采用气候倾向率方法，对太仆寺旗气候变化趋势进行分析。王学强[3] 、史激光[6]采用线性倾向估计方法对锡林郭勒盟平均气温变化趋势进行分析。洪园园[22]使用线性倾向率对锡林浩特和阿巴嘎旗气温的变化趋势进行分析。孙喜明[19]使用气候倾向率分析太仆寺旗气温趋势变化；史激光[6]采用线性倾向估计方法，分析锡林郭勒地区降水变化特征。董春艳[4]、黄凤茹[8]、陈韶华[9]采用线性趋势分析方法，分析了锡林郭勒盟最低气温及最高气温变化规律和特点。李春兰[29]采用线性倾向率分析锡林浩特平均最高、最低气温进的变化趋势。杨丽萍[18]利用线性倾向估计、方法分析了多伦县极端气温和平均最高（最低）气温的变化特征及趋势。

2.4.2 滑动平均

滑动平均法是利用时间序列的平滑值显示趋势变化。滑动平均法是因其他因素而引起的变动影响被消弱了，对原序列起到了修匀的作用，从而更清晰地呈现出现象的变动趋势。滑动平均法又存在一定的主观性和任意性。因为其应用效果很大程度上取决于各种算法参数的选定。通常依据动态测试过程本身变化的机理，以及实际测试数据的具体变化状态，而靠经验来尽量合理地选定滑动平均算法的参数。

梁阿如娜[10]、王鹏飞[11]采用滑动平均等统计方法，得出了锡林郭勒盟典型草原的气候变化特征和规律。阿如旱[16] 、杨丽萍[17]采用年滑动平均法分析多伦县气候变化趋势。春亮[24]采用滑动平均法对锡林郭勒盟赛罕塔拉气候变化进行趋势分析。董春艳[4]采用滑动平均方法，分析了锡林郭勒盟年平均气温的变化规律和特点。洪园园[22]运用滑动平均法对锡林浩特和阿巴嘎旗气温的变化趋势进行分析。董春艳[4]采用滑动平均方法，分析了锡林郭勒盟平均最高、最低气温以及的变化规律和特点。李春兰[29]采用滑动平均法分析锡林浩特平均最高、最低气温进的变化趋势。

2.4.3 累計距平法

累计距平也是一种常用的、由曲线直观判断变化趋势的方法。从曲线明显的上下起伏，可以判断其长期显著地演变趋势及持续性变化，甚至还可以诊断出发生突变的大致时间。从曲线小的波动变化可以考察其短期的距平值变化。

法是利用曲线直观判断变化趋势及发生转折或突变的大致时间。

李春兰[29]采用累积距平法，对锡林浩特进行平均最高、最低气温的突变和阶段性分析。阿如旱[16]采用累积距平法，对多伦县气温降水进行了年均和季度变化的时间序列分析。

2.4.4 小波分析法

小波分析是对大气变量的一种时域和频域结合分析方法。小波变换对于数据信号处理十分有用，它具有分辨不同尺度的“显微镜”作用和分离信号在不同角度的贡献的“偏振镜”作用。小波分析具有多分辨性，可以对大气变量是与结构做细致的分析，提取有价值的信息。小波变换比快速，比Fourier变换还要快一个数量级。

洪园园[22]使用morlet分析了锡林浩特和阿巴嘎旗气温的周期性。李春兰[29]运用morlet小波分析法分析了锡林浩特市1953—2009年平均最高、最低气温的周期性特征分析。

2.4.5 Mann-Kendall统计检验法

Mann-Kendall检验简称为M-K法，它是一种检验序列是否存在突变的常用方法。其优点在于避开了序列分布的假定。Mann-Kendall检验不需要样本遵从一定的分布，也不受少数异常值的干扰。如果说M-K法对均值突变的检测十分有把握，那么对转折突变、翘翘板突变、变率突变的检测就不那么灵验。

王学强[3]对锡林郭勒盟近 49a来的年平均气温用 M-K方法作突变检验。孙喜明[19]等使用 Mann-Kendall 方法对太仆寺旗气候要素进行突变性检测。春亮[24]通过Mann-Kendall法对锡林郭勒盟赛罕塔拉近53a的气温上升趋势进行突变检验。

2.4.6 滑动t-检验法

滑动t-检验是考察一气候序列2组样本平均值是否存在显著性差异来检验突变。这一方法的缺点是子序列时段的选择带有人为性。

春亮[24]通过滑动 t 检验法分析近 50a锡林郭勒盟平均最高气温的突变特征。

2.4.7 Yamamoto法

Yamamoto方法是从气候信息与气候噪声2个部分来讨论突变问题的。也就是利用信噪比检测突变。从形式上它比t-检验更简单了，但它也存在与t-检验相同的缺点，由于人为设置基准点，子序列长度的不同可能引起突变点的漂移。

李春兰[29]应用Yamamoto法，对锡林浩特平均最高、最低气温进行突变检验。

3 结论与讨论

3.1 结论

通过基于CNKI文献数据库的文献进行综述，总结了锡林郭勒盟的气候变化趋势、气候突变、极端天气气候事件及其气候变化研究方法等，可以得出以下结论。

3.1.1 锡林郭勒盟是全球气候变化敏感地区之一

从年和季两个时间尺度方面论述了锡林郭勒盟地区气温和降水变化研究方面的主要成就，得出：年平均气温呈显著上升趋势，由于所使用数据的年限、站点和研究方法的不同而上升速率不同；4个季节的气温变化趋势与年平均气温变化趋势一致，整体上都呈上升趋势，但各季节增温速率有所不同，其中冬季升温最明显，但研究者们所得上升速率也不相等，只有苏尼特草原春、夏季升温较明显；年降水变化趋势不一致，但大部分研究证明降水量总趋势略有减少的迹象，只有正蓝旗降水量呈上升趋势；各季节降水趋势不同，夏季降水呈减少趋势对全年降水减少的贡献最大。正蓝旗降水量呈上升趋势的主要贡献在春季，呈明显增加趋势。

3.1.2 锡林郭勒盟年平均气温变化的突变点

在20世纪 80 年代中后期，各季突变点不一致。降水量没有发生突变现象。

3.1.3 锡林郭勒盟年、季平均最高、最低气温均呈增温趋势

各季的增温幅度却大不相同。大部分研究发现最高气温以冬季增温速率最快，增温幅度不同。最低气温增温比最高气温增温显著。对不同区域的暴雨趋势进行研究，结论具有不一致性。

3.1.4 气候变化趋势分析主要采用了线性倾向估计、滑动平均和累计距平方法

但其中使用线性倾向估计法进行气候变化趋势研究的最多，主要对气温、降水和最高、最低气温进行了趋势分析。采用小波分析法进行周期性分析，突变检验法主要运用了Mann-Kendall统计检验法、滑动t检验法和Yamamoto法对气温突变进行了检验。主要采用的是Mann-Kendall 统计检验法。

3.2 讨论

全球气候变暖的背景下，气候变化给生态脆弱和环境变化敏感的锡林郭勒地区带来了严重影响。因此，气候变化的研究一直受到高度重视，并围绕气候变化趋势、气候突变和极端天气等方面开展了一系列的研究，并取得了大量的研究成果。本文将气候变化研究现状及演变趋势表达出来对气候监测有一定的参考意义。

各项研究成果表明，锡林郭勒盟年平均气温变化趋势与我国气温变化趋势一致，增温速率在0.3～0.62℃/10a之间，这一值高于全国平均增温率（0.25℃/10a）[33]。年降水变化趋势研究中所得结论不同，但是大部分研究认为，年降水略减少趋势与内蒙古地区总降水量呈略增加趋势的结论不一致。只有正蓝旗降水量变化趋势与内蒙古地区总降水量变化趋势一致。气候突变的研究主要集中在气温研究方面，年平均气温变化的突变出现在20世纪80年代，这验证了20世纪80年代全球气温突变增温的结论。降水突变的研究较少。极端气候的研究主要是最高气温、最低气温和暴雨方面。不同区域的暴雨次数变化趋势不一致，甚至相互矛盾。总的来说，降水突变和极端天气变化方面的研究成果较少，表明着今后的研究应在降水方面需要加强。

对气候变化趋势进行研究时采用线性倾向估计方法的较多，说明该方法可以较为科学和准确地计算气候变化趋势，并得到广泛应用和认可。周期分析主要采用了小波分析法，气候突变检验采用M-K法进行检验的较多，每个研究方法都有各自的优缺点，因此在作气候变化趋势分析、周期性分析和突变检测时，能配合其它方法同时使用会防止错误的产生。采用气候学研究中常有的累计距平法、滑动t-检验法和Yamamoto法的成果都较少，甚至采用最优分割法、功率谱和最大熵谱等方法的成果还处于空向。

参考文献

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