洮河流域近40年气候变化特征分析

刘婷婷　丁春伟　李小霞　周宝鹏　陈海贝

摘要 利用碌曲、临潭、卓尼、岷县、临洮、永靖6个县气象站1981—2020年的降水、气温观测资料，采用距平分析法、滑动平均法等方法分析近40年来洮河流域的气候变化特征。结果表明：近40年来，洮河流域的年平均气温整体呈现显著上升趋势，上游碌曲增温最大，中游岷县、下游临洮增幅温幅度低于上游，临洮段气温呈上升趋势； 年降水量整体呈缓慢减少趋势，上游段碌曲降水量呈下降趋势，但1990年代中期以后有微弱增加，与检验结果变化基本一致。

关键词 降水量；气温；洮河流域；气候变化

中图分类号：P458 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2023）06–0113-03

洮河在藏语中被称为碌曲（意为“鲁神之水”“神水”），发源于青海省境内的西倾山北麓，源地海拔4 260 m，干流河道长673 km，流域面积达25 527 km?。

洮河自青海河南蒙古族自治县的赛尔龙镇流入甘肃，东流经过碌曲、临潭、卓尼县后，在岷县的茶埠向西北方急转，流出九甸峡及海甸峡后，穿过临洮盆地，到达永靖县的刘家峡水库坝上2 km处汇入黄河，是黄河上游右岸第一大一级支流，是甘肃中部丰富水资源的来源。

洮河流域跨甘南高原、陇西黄土高原这两大地貌单元，甘南高原在上游，大部分地区海拔3 000～4 000 m，以高原草甸和山坡草场为主；下游处在黄土高原，植被稀疏，水土严重流失。因流域地处内陆，属于明显的高原大陆性气候，加上地形落差大，气候垂直分布显著，导致流域内上下游在年降水量和气温存在明显差异。统计分析洮河流域上下游多年降水量和气温，以了解掌握洮河流域近40年（1981—2020年）的降水、氣温变化趋势。

目前，在全球气候变暖趋势下，很多气象学者就气候变化带来的洮河流域和洮河水资源进行了大量研究。有许多专家和学者从水文资料统计入手，研究了洮河流域的气候特征趋势，但运用气象资料分析研究的比较少。王建

兵[1]曾在2014年研究过洮河流域干燥度变化趋势，分析表明，受气候变化和人类活动影响，流域降水出现显著变化，整体趋于下降；张济世等[2]研究表明，降水减少、温度上升，甘南草原出现荒漠化，大量湿地和湖泊干涸。2009年9月，党的十七届四中全会以来，政府十分重视生态文明建设，加大项目支持力度，在洮河流域先后实施了多项生态修复工程。历经了10年的生态文明修复建设，是否已经凸显出已有的作用，对降水和气温的分析就是判断洮河流域生态变化的主要指标之一。因此，对洮河流域降水、气温的变化趋势特征进行研究，尤其是近10年的降水和气温情况分析十分有必要。

为指导当地生活和工农业生产、积极应对洮河流域内气候变化，利用碌曲、临潭、卓尼、岷县、临洮、永靖6个县气象站1981—2020年近40年的降水、气温观测资料，采用距平分析法、滑动平均法、Mann-Kendall检验法，对洮河流域降水、气温变化趋势以及气候变化特征进行分析。

1 资料与方法

1.1 数据来源

采用碌曲、临潭、卓尼、岷县、临洮、永靖6个县气象站1981—2020年近40年的月降水量、月平均气温观测资料。

1.2 研究方法

1.2.1 距平分析法 距平分析法是指某时段气候要素值与同期该要素平均值的差值，用于表征气候变化幅度[3]。

1.2.2 滑动平均法 滑动平均法属于一种趋势外推技术，是在简单平均数法基础上，按顺序逐期增减新旧数据以求算移动平均值，消除偶然变动因素，得出事物发展趋势，并据此开展预测的方法。实际上，是对具有明显负荷变化趋势的数据序列进行曲线拟合，再用新曲线预报未来的某点处的值。

1.2.3 Mann-Kendall检验法 根据洮河流域1981—2020年有连续纪录的碌曲、临潭、卓尼、岷县、临洮、永靖这6个站的实测降水、气温资料，采用Mann-Kendall检验法检验气温、降水量的突变。在时间序列趋势分析上，Mann-Kendall检验法是世界气象组织推荐的非参数检验方法，最初由Mann和Kendall提出，许多学者不断将Mann-Kendall方法用于气温、降水、径流、水质等要素时间序列趋势变化分析上。该检验法不需样本遵从一定的分布，也不被少数异常值干扰，适合水文、气象等非正态分布的数据，计算简单便捷，已得到广泛使用[4]。

1.2.4 滑动t检验法 滑动t检验是考察2组样本平均值和方差的差异是否显著来检验突变的方法[5]。如果2段子序列的平均值差异都超过一定的显著性水平，可认为均值发生质变，出现突变[6]。

2 结果与分析

2.1 年平均气温变化

根据1981—2020年实测气温资料分析年平均气温距平可知，研究区内年均气温呈现逐年递增的趋势。近40年来，洮河上游碌曲站多年平均气温较低，大致维持在3 ℃左右，20世纪80年代中期以前平均气温最低，波动最大，80年代中期至90年代中期平均气温较之前整体升高，但仍在多年平均值以下，1997年以后气温持续波动上升且高于多年平均值；近40年来，游岷县站多年平均气温在6 ℃上下波动，20世纪80年代中期以前气温基本维持在5.5 ℃左右，80年代末期后气温出现缓慢上升，至1997年气温整体显著升高，且高于多年平均值；下游临洮站年平均气温整体较高，大致围绕7 ℃波动，大部分年份气温处于平均值以下，1996年左右气温明显上升。综上所述，近40年来，洮河流域上、中、下游3站年平均气温整体为明显的升高趋势，上游碌曲站增温最快，中、下游2站增温相对缓慢，且增温幅度接近，3站气温均在1997年左右明显上升[7]。

采用Mann-Kendall检验分析各站40年的年均气温趋势，得出各站年均气温都通过了显著性水平为0.05的趋势检验，说明洮河气温呈显著升高趋势。用M-K方法对碌曲、卓尼、临洮近40年年平均气温的突变进行分析（图1），发现碌曲、卓尼分别在1986年和1987年发生了增大突变，临洮未发生突变，但增大趋势也非常明显，开始增大时间为1995年，晚于洮河上、中游开始突变时间。洮河源区年均气温整体上表现为明显的上升趋势，与全球气温变化趋势保持一致。

采用滑动t检验法分析得出近40年各站年平均气温均呈升高趋势，且都通过0.01的显著性水平趋势检验，说明洮河气温趋于明显的升高现象。通过用滑动t检验法对6站近40年年平均气温的突变进行分析，发现在1997年发生了增大突变，增大的趋势非常明显，开始增大的时间为1995年，晚于洮河上、中游开始突变的时间。洮河流域年平均气温整体呈显著的升高趋势，与全球气温变化趋势保持一致，也与M-K检验结果一致。

2.2 年降水量变化

根据1981—2020年实测降水量资料分析降水量距平得出，洮河流域降水量呈现逐年递减的趋势。近40年洮河流域年平均降水量自洮河上游的碌曲、中游的岷县、下游的临洮年降水量变化及其趋势可看出，3站年降水量均出现显著的波动变化，整体趋于略减少，上游地区降水充沛，中、下游地区降水量相对偏少且接近。上游碌曲站年降水量除个别年份较大外，大多数年份都在平均值以下，且20世纪90年代明显偏少；中游岷县站40年平均降水量为480 mm，

1997年降水量最少，之后略有增多，在20世纪90年代中后期表现出明显的降水量偏少；下游临洮站20世纪80年代后较前一阶段波动幅度减弱，90年代降水量为最低，1997后有略增多趋势。总之，近40年来洮河流域上、中、下游3站年降水量表现为明显波动趋势，20世纪90年代为降水量偏少时期，中、下游降水量在1997年后趋于略增多。

采用M-K检验各站40年降水量变化趋势发现（图2），各站年平均气温都通过了0.05的显著性水平检验，说明洮河降水量呈下降趋势。20世纪80年代以来，UF曲线为负值，说明80年代以来降水量呈下降趋势。结合图2看出，上游碌曲站年降水量在1980—2003年期间持续减少。其中，1998—2003年减少明显（|UF|＞U0.05），1984年前后出现突变；中游岷县站年降水量于1986年前后出现突变；下游临洮站年降水量在80年代前呈波动增加，后出现不明显的持续减少现象（ |UF|＜U0.05），在1986年前后出现了突变。总体来看，洮河流域上、中、下游年降水量突變时间基本一致，上游较中、下游略早。通过滑动t检验法做进一步分析，与M-K检验结果一致。

3 结论

（1）近40年来，洮河流域年平均气温自上、中、下游逐渐降低，年平均气温整体呈明显的上升趋势，上游增温显著，中、下游增温基本一致且明显偏弱；1997年前后气温明显提升后在一个较高水平范围内保持小幅度波动，20世纪90年代中期后发生突变。

（2）近40年来洮河流域上游地区降水充沛，中、下游地区降水相对偏少，年降水量整体呈微弱波动减少趋势，20世纪90年代降水量明显偏少，90年代中期以后降水量出现微弱增加，但仍低于多年平均值，降水增加的时间节点与气温突变点较接近，20世纪80年代中期发生突变。

（3）临洮县气温和降水变化趋势与甘肃省气温和降水量变化趋势基本一致，但年变化幅度、季节变化幅度和气温突变时间存在差异，这些差异反映了气象要素的区域差异性。

参考文献

[1] 王建兵.近40年洮河流域干燥度变化趋势分析[J].干旱地区农业研究，2014，32 （5）：246-250.

[2] 张济世，康尔泗，蓝永超，等.50 a来洮河流域降水径流变化趋势分析[J].冰川冻土，2003（1）：77-82.

[3] 乔世娇，袁飞，王妍，等.黄河源区近50 a极端气候变化趋势分析[J].人民黄河， 2015，37（5）：20-23.

[4] 曹洁萍，迟道才，武立强，等.Mann-Kendall检验方法在降水趋势分析中的应用研究[J].农业科技与装备，2008（5）： 35-37，40.

[5] 陈学君，姜梦晶.甘肃定西地区干旱气候突变分析[J].干旱区资源与环境， 2012，

26（11）：68-74.

[6] 周宝鹏，彭永武，赵春玲，等.近61年来渭河上游陇西段气候变化特征分析[J].安徽农业科学，2018，46（11）：125-128.

[7] 朱丽，刘蓉，文军，等.近50 a来洮河流域气候变化和干旱演变过程[J].干旱气象，2018，36（2）：234-242.

责任编辑：黄艳飞

Analysis on the Chara-cteristics of Climate Change in the Taohe River Basin in the Past 40 Years

Liu Ting-ting et al（Lintao Meteorological Bureau of Gansu Province， Lintao， Gansu 730500）

Abstract Based on the precipitation and temperature observation data of Luqu， Lintan， Zhuoni， Minxian， Lintao and Yongjing meteorological stations from 1981 to 2020， the climate change characteristics of the Taohe River basin in the past 40 years were analyzed using the methods of anomaly analysis and moving average method. The results show that the annual average temperature in the Taohe River basin has shown a significant upward trend in the past 40 years. The temperature increase in Luqu was the largest in the upper reaches， the temperature increase in Minxian County in the middle reaches and Lintao in the lower reaches was lower than that in the upper reaches， and the temperature in Lintao section shows an upward trend; In the past 40 years， the annual precipitation of the Taohe River has shown a slow decline trend as a whole， and the precipitation of Luqu in the upper reaches has shown a downward trend， but it has increased slightly since the mid-1990s， which was basically consistent with the change of the test results.

Key words Precipitation; Temperature; Taohe River basin; Climate change

作者简介 刘婷婷（1987—），女，甘肃临洮人，工程师，主要从事气候变化研究。

收稿日期 2023-03-11