近58年来平凉地区降水及气温变化特征

薛啟　王若升　赵慧

摘要利用平凉地区崆峒、静宁、庄浪、华亭、崇信、泾川和灵台7个气象观测站1960—2017年的气温和降水等资料，采用线性倾向、Mann-Kendall突变检验、小波分析等方法对近58年平凉地区的降水及气温变化特征进行分析。结果表明，近58年来平凉地区平均气温呈上升趋势，20世纪90年代中期出现突变以后增温明显加快，冬季和春季变暖趋势大于秋季和夏季；年总降水量变化整体呈略减少，但有明显波动，减少趋势不是十分显著，冬季略有上升趋势，而春季、夏季、秋季均呈递减趋势。

关键词降水量；气温；变化特征；平凉地区

中图分类号S161文献标识码

A文章编号0517-6611（2018）28-0140-04

Change Characteristics of Precipitation and Temperature in Pingliang Area in Recent 58 Years

XUE Qi，WANG Ruosheng，ZHAO Hui et al（Pingliang City Meteorological Bureau，Pingliang，Gansu 744000）

AbstractThe variation trends of precipitation and temperature were analyzed based on observational data from the seven stations of Pingliang area during 1960-2017 by linear trend method and MannKendall test and wavelet analysis.The results showed that in the past 58 years，the average temperature in Pingliang had been on the rise.After the sudden change in the mid-1990s，the temperature increase was obviously accelerated，and the warming trend in winter and spring was greater than that in autumn and su mmer.The overall annual precipitation change slightly decreased，but there was significant fluctuation，the reduction trend was not very significant，and the winter increased slightly，while the spring，su mmer and autumn showed a decreasing trend.

Key wordsPrecipitation；Temperature；Change characteristic；Pingliang area

政府間气候变化专业委员会（IPCC）第五次评估报告指出，在过去30年，地表温度的增暖幅度高于1850年以来的任何时期，在北半球，1983—2012年可能是最近1 400年来气温最高的30年，21世纪的第1个10年是最暖的10年，自1901年以来，北半球中纬度陆地的降水量已经在增加[1-2]。在全球变暖的背景下，极端气候易发频繁，因此区域性气候变化愈来愈引起人们的关注。研究表明，我国西北地区气候变化与全球气候变化基本一致，目前仍属于暖期[3]。近50年来，西北地区气温呈显著上升趋势，降水变化空间差异突出，西北地区整体暖干化趋势明显，局部出现暖湿现象[3]。王澄海等[4]研究表明，除西北中西部地区外，其他气候区年降水量都处于下降趋势，下降趋势在夏季最为明显。黄玉霞等[5]分析指出，西北地区东部降水呈下降趋势，各区降水均存在10年以上和3～4年的短周期。陈冬冬等[6]分析表明，西北西部降水增多、东部降水减少。气候变暖对农作物生长有很大影响，如需水量的增加，王鹤龄等[7]研究表明气候变暖对冬小麦需水量的影响最大，玉米和春小麦次之。赵庆云等[8]指出西北区东部的气候在近十几年变得更加极端，这就意味着工农业生产面临更大的挑战。平凉地区正好地处我国西北地区东部，受季风和西风带的影响，全年降水分布不均，而境内地形又十分复杂，水资源分布区域性差异较大。因此，研究平凉地区的气候变化，对平凉地区工农业生产、植被保护等方面具有深远的意义。

1资料与方法

该研究所取资料为1960—2017年平凉地区7个测站（崆峒、静宁、庄浪、华亭、崇信、泾川、灵台）的日平均气温和降水量。根据日资料计算各个站点的季、年平均气温和总降水量，然后采用线性趋势分析、 Mann-Kendall突变检验和小波变换等方法，对平凉地区的气温和降水进行分析，来揭示近58年平凉地区的气候变化特征。四季划分为冬季（12月—次年2月）、春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）。

2结果与分析

2.1气温和降水总体变化趋势

由图1可知，近58年来平凉地区

平均气温为8.9 ℃，20世纪90年代中期以前的平均气温大多数年份在平均值以下，而90年代中期之后呈高位相振荡，2006年平均气温是近58年的最高值，年平均气温达10.3 ℃，比平均值偏高1.4 ℃，而2012年平均气温是进入21世纪以来的最低值，年平均气温为8.8 ℃。近58年来年平均气温呈增温趋势，平均倾向率为0.27 ℃/10 a，略高于全国平均升温速率（0.25 ℃/10 a）[9]和甘肃河东平均升温速率（0.26 ℃/10 a）[10]，但低于西北地区平均

的增温速率（0.37 ℃/10 a）[11]。 增溫以陇东黄土高原南缘的灵台县增温最为明显，倾向率为0.43 ℃/10 a，其次是位于陇东黄土高原腹部的崆峒区（0.34 ℃/10 a），而位于六盘山褶皱的华亭县增温趋势最不明显，气温倾向率仅为0.14 ℃/10 a，不到全国平均升温速率（0.25 ℃/10 a）[9]的一半。

由图2可知，近58年来平凉地区平均年降水量为531.4 mm，20世纪90年代以前年降水量波动较大，而20世纪90年代到2010年多在平均值以下振荡，且振幅较小，与谢金南等[12]研究发现20世纪50年代以来西北大部分地区降水呈减少趋势，90年代以后的干旱化趋势尤为明显大体一致，但最近几年又呈高位相振荡。近58年来年降水量呈减少趋势，各县（区）平均倾向率为-0.95 mm/a，灵台、静宁、庄浪年降水量减少趋势较明显，而黄小燕等[13]

统计结果表明，1960—2011年西北全区年降水量呈微弱的上升趋势（0.17 mm/a）。年降水量空间分布，以灵台降水量最大，为604.1 mm，静宁最少，仅为446 mm，极大值出现在1975年的华亭，为906.5 mm，极小值出现在1971年的静宁，仅为227.9 mm，降水总体呈南多北少、东多西少分布，这与苏布达等[14]研究结果表明我国西北地区东部年降水量自东南向西北递减相一致。

2.2气温和降水季节性变化

2.2.1春季。

近58年来平凉地区7县（区）春季平均气温为8.6～11.3 ℃，最高值出现在泾川，最低值出现在静宁，区域气温由西向东逐渐升高，东西相差2.7 ℃。最暖的春季出现在2013年，最冷的春季出现在1976年。近58年来平均气温倾向率为0.31 ℃/10 a，说明春季的气温增幅高于年平均气温增幅（0.27 ℃/10 a），灵台的升温幅度最大，华亭增幅最小。

近58年来平凉各地春季降水量为85.0～121.2 mm，平均降水量为98.7 mm，占年降水量的19%，最大值出现在泾川，最小值出现在静宁，极大值出现在1964年的灵台，为287.4 mm，极小值出现在1995年的静宁，为16.7 mm。近58年来降水量倾向率为-0.24 mm/a，春季降水除静宁略有递增趋势外，其余各县（区）均呈递减趋势，而中东部又比西部递减趋势明显。

2.2.2夏季。近58年来平凉地区夏季平均气温为18.7～21.9 ℃，最高值出现在泾川，最低值出现在静宁，东西相差3.2 ℃，最暖的夏季出现在2016年，最冷的夏季出现在1976年。近58年来平均气温倾向率为0.18 ℃/10 a，夏季的气温增幅小于年平均气温增幅；灵台县的增温幅度最大，倾向率为 0.38 ℃/10 a；华亭县最小，几乎持平。

近58年来平凉各地夏季降水量为234.4～302.8 mm，平均降水量为271.3 mm，占年降水量的51%，最大值出现在华亭，最小值出现在静宁，极大值出现在2010年的华亭，为526.1 mm，极小值出现在1971年的静宁，为77.7 mm。近58年来降水倾向率为-0.13 mm/a，呈南增北减的趋势，总体仍呈弱递减。

2.2.3秋季。近58年来平凉地区秋季平均气温为7.6～10.0 ℃，最高值出现在崇信，最低值出现在静宁，东西相差2.4 ℃，最暖的秋季出现在1998年，最冷的秋季出现在1966年。近58年来平均气温倾向率为0.26 ℃/10 a，秋季的气温增幅略小于年平均气温增幅；灵台倾向率最大，为0.44 ℃/10 a；华亭最小，为0.13 ℃/10 a。

近58年来平凉各地秋季降水量为117.6～176.5 mm，平均降水量为145.8 mm，占年降水量的28%，最大值出现在灵台，最小值出现在静宁，极大值出现在1975年的灵台，为449.4 mm；极小值出现在1986年的静宁，为41.3 mm。近58年来降水倾向率为-0.13 mm/a，呈南增北减的趋势，总体仍呈弱递减。

2.2.4冬季。近58年来平凉地区秋季平均气温为-4.6～-2.1 ℃，最高值出现在崇信，最低值出现在静宁，相差2.5 ℃；最暖的冬季出现在2017年，最冷的冬季出现在1972年。近58年来平均气温倾向率为0.35 ℃/10 a，冬季的气温增幅高于年平均气温增幅（0.27 ℃/10 a）。静宁倾向率最大，为0.43 ℃/10 a，华亭最小，为0.20 ℃/10 a。

近58年来平凉各地冬季降水量为8.9～18.9 mm，平均降水量为13.0 mm，占年降水量的2%，最大值出现在灵台，最小值出现在静宁，极大值出现在1989年的灵台，为42.2 mm，而崇信、泾川1999年冬季均无降水出现。近58年来降水倾向率为0.08 mm/a，除灵台略有下降趋势外，其他各县（区）均呈小幅度上升趋势。

2.3气温和降水的时间尺度特征以及突变分析

2.3.1平均气温。从图3可以看出，UF和UB这2条曲线在临界线之内出现交点，对应的年份是1996年，因此近58年平凉地区气温突变从1996年开始，这一结论与丁一汇等[15]得出的西北地区年平均气温的突变时间（1993—1996年）基本吻合；由UF曲线可见，1963—1978年有明显降温趋势（UF<0），

1979—1987年呈振荡上升，1987年以后有明显的增暖趋势（UF>0），而且1998年以后超过显著水平0.05临界线，气温上升更加显著。

平凉地区四季平均气温突变检验（图4）显示，春季气温突变时间为1997年，与年平均气温突变大体一致；夏季气温突变时间为1999年，滞后年平均气温突变3年，从夏季UF曲线可见，1979—1998年为明显降温趋势；秋季气温突变时间出现奇异点，在1998年显著性检验区内出现一个交点，临界线附近1999、2001年又有2个交点；冬季气温突变时间为1993年，提前年平均气温突变3年。总而言之，冬季气温突变最早，其次为春季，夏季和秋季较晚，从曲线发展趋势看，未来十几年春季、秋季比夏季、冬季更加显著。

近58年平凉地区年平均气温的小波分析（图 5）表明，6年周期振荡较强，气温变化有明显的阶段性，6年周期振荡较强附近小波系数正负位相相互转化年是1977年，这一结论与M-K法统计的突变时间相差较大，与M-K法统计的增温时间相近，有3个较大正值中心，相应时间分别为1985、1997、2013年附近，其中1997年附近正值中心较其他2个中心弱，即20世纪80年代增温迅速，90年代增温较弱，2010年后增温趋势明显。

2.3.2降水量。近58年平凉地区总降水量呈下降趋势，由图6可见，UF和UB曲线在检验区出现交点，对应年份是1970年，因此近58年平凉地区降水突变从1970年开始，1960—1970年总降水出现增长趋势（UF>0），1970年后曲线开始呈下降趋势，直到2009年开始呈上升趋势，由于减少趋势始终没有超过0.05临界线，说明平凉地区降水减少趋势不是十分显著，这一结论与王晖等[16]研究得出的西北地区东部降水减少趋势不是十分显著的结论相吻合。

近58年来平凉地区春季、夏季、秋季总降水量呈下降趋

势，而冬季呈现出上升趋势，由平凉地区四季总降水量Mann-Kendall突变检验（图 7）可见，春季，1976年突变以后，曲线呈下降趋势，直到2009年开始呈上升趋势，与年降水量相似，但突变时间滞后；夏季，没有明顯的突变时间点，2005年之前呈弱的上升或下降趋势，2005年之后曲线呈下降趋势；秋季，1970年出现突变，到2000年曲线呈上升趋势；冬季，突变较明显，自1973年突变以后呈明显增多趋势，1976年后甚至超过0.05显著性临界线，从发展趋势看，2017年后总降水量上升趋势仍然十分显著。

3结论

（1）近58年来平凉地区年平均气温呈波动上升趋势，20世纪90年代中期以前大多数年份在平均值以下，而90年代中期之后呈高位相振荡。年降水量呈整体持平略减少趋势，90年代以前年降水量波动较大，而20世纪90年代到2010年多在平均值以下振荡，且振幅较小，最近几年呈高位相振荡；降水总体呈南多北少、东多西少分布。

（2）近58年来平凉地区冬季年平均气温增温最明显，其次为春季。春季、秋季、冬季又以白天增温为主，而夏季夜间较白天增温略为显著。降水量有明显的季节性差异，分配较为集中，冬季略有上升趋势，而春季、夏季、秋季均呈递减趋势，又以秋季递减趋势最显著。

（3）近58年来平凉地区年平均气温在1996年出现增暖突变，从季突变来看，冬季气温突变最早，其次为春季，夏季和秋季较晚。降水量秋季突变时间最早，其次为冬季，春季突变最晚，夏季看不出明显的突变时间，春季、夏季、秋季降水量减少趋势没有超过0.05临界线，说明减少趋势不是十分显著，而冬季降水量增多的趋势就相对显著得多。

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