川西北高原气候变化特征研究

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1、３６１２２０１４１２ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｕｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．１２Ｄｅｃ．２０１４ＤＯＩ：１０．１３７１８／ｊ．ｃｎｋｉ．ｘｄｚｋ．２０１４．１２．０２５川西北高原气候变化特征研究①张虹娇四川省气象局气象服务中心，成都６１００７２摘要：利用川西高原３１个气象观测站１９６１－２０１０年的观测资料，采用ＧＩＳ技术、线性趋势法、Ｍａｎｎ－Ｋｅｎｄａｌｌ突变检测和Ｍｏｒｌｅｔ小波分析方法，详细分析了川西北高原气候的空间分布及其变化特征．结果表

2、明：（１）川西北高原气候年际变化特征明显．全区域年平均温度呈升高趋势，以冬季升高最为明显；年日照时数总体上呈减少趋势，以夏季减少率最大；年降水量总体上呈增加趋势，以春季增加率最多．（２）川西高原气候存在明显的年代际变化特征，从１９６０ｓ以来年平均温度呈现增加趋势，尤以２０００ｓ以后增加明显；年日照时数是一增两减一增；年降水量的年代际变化特征是一减两增一减．（３）年平均温度和日照时数的突变年分别出现在１９９３年和１９９１年，年降水量的突变点出现在１９８４年．（４）年平均温度存在１０ａ和２１ａ的主周期变化，年日照时

3、数存在４０ａ的主周期变化，年降水量存在４ａ和１０ａ的主周期变化．研究结果为该区域应对气候变化决策提供了科学参考依据．关键词：气候变化；Ｍａｎｎ－Ｋｅｎｄａｌｌ突变检测；Ｍｏｒｌｅｔ小波分析；川西北高原；ＧＩＳ中图分类号：Ｐ４６７文献标志码：Ａ文章编号：１６７３－９８６８（２０１４）１２－０１４８－０９川西北高原地区位于横断山脉东段，地势处于青藏高原与四川盆地之间，包括甘孜藏族自治州和阿坝藏族羌族自治州，幅员面积大于２３万ｋｍ２．区内地形复杂，地势高差悬殊，绝大部分区域海拔在３０００ｍ以上，气候立体变化明显，河谷

4、到山脊依次出现亚热带、暖温带、中温带、寒温带、亚寒带、寒带和永冻带．气候总的特征是河谷干暖，山地冷湿，光照丰富，降水量少．区域内有中国五大草原之一的若尔盖大草原，面积达３．５６万ｋｍ２，由草甸草原和沼泽组成，还有面积约６．７万ｋｍ２的川西高寒草原，以及２００万ｈｍ２的森林，是重要的畜牧业基地和林业基地，更是长江上游重要的生态屏障．近年来，全球气候变化是人们关注的热点问题，有大量的研究表明，气候变暖加剧了极端天气气候事件的频繁出现，对农牧业、林业生产安全以及生态安全都构成了严重威胁［１－１３］，还有许多专家、学者

5、对不同区域气候变化特征进行了深入研究［１４－１７］，本文利用川西北高原１９６１－２０１０年气象资料，采用ＧＩＳ技术、线性趋势法、Ｍａｎｎ－Ｋｅｎｄａｌｌ突变检测和Ｍｏｒｌｅｔ小波分析方法，分析川西北高原气候的空间分布及其变化特征，为该区域应对气候变化提供科学依据．资料和方法资料来源分析资料来自川西北高原３１个气象站１９６１－２０１０年观测资料，包括逐日平均温度、降水量、日照１１．１①收稿日期：２０１４－０１－１３基金项目：国家自然科学基金《青藏高原湿池的气候特征及其对周边地区天气气候的影响》（４１３０５０８２）

6、；中国气象局西南区域气象中心重大科研业务项目（西南区域２０１３－２）．作者简介：张虹娇（１９８０－），女，甘肃兰州人，助研，主要从事专业气象服务．第１２期张虹娇：川西北高原气候变化特征研究１４９时数等．分析方法１．２区域气候平均１．２．１利用川西北高原３１个气象站１９６１－２０１０年逐日观测资料，逐年逐日计算３１个站点的平均值，代表区域的逐日值，进而统计区域的月、年、季值．气候变率分析１．２．２气候变率指气候因子随时间的变化速率．本文采用线性方法进行分析，即：ｙ＝Ａ×ｔ＋Ｂ式中：ｙ为因子，ｔ为时间（以ａ或１０ａ

7、为单位），Ａ为气候因子变率，Ｂ为常数．（１）气候突变检测［１８－２４］１．２．３本文采用Ｍａｎｎ－Ｋｅｎｄａｌｌ法对农业气候资源进行突变性检测，该方法具有检测范围宽、定量化程度高、人为性小等特点，是目前突变性检测方法中应用较多且理论意义最为明显的一种．Ｍａｎｎ－Ｋｅｎｄａｌｌ检测方法描述如下：对于平稳随机序列Ｘｉ（１≤ｉ≤Ｎ），构造统计量：ｄｋ－Ｅ（ｄｋ）Ｕ（ｄｋ）＝（２）槡Ｖａｒ（ｄｋ）式中ｄｋ＝ΣＭｉ，Ｍｉ是１至ｉ之间小于Ｘｉ的样本数，即Ｍｉ＝｛Ｘｊ：ｊ＜ｉ且Ｘｊ＜Ｘｉ｝．Ｅ［ｄｋ］为均值，Ｖａｒ［ｄｋ］为

8、方差．在ｘ１，ｘ２，…，ｘｋ相互独立，且有相同连续分布时，可由下式算出：ｋ（ｋ＋１）Ｅ（ｄｋ）＝４ｋ（ｋ－１）（２ｋ＋５）ｖａｒ（ｄｋ）＝７２在原序列随机平稳假设下，ｄｋ的分布渐进正态，Ｕ（ｄｋ）则为标准正态分布．其概率ａ可以通过计算或查表获得．给定显著水平ａ０，若ａ＞ａ０，则接受序列无变化的原假设；若ａ＜ａ０，则拒绝原假设．把Ｕ（ｄｋ）沿时间轴绘成曲线ＵＦ（Ｎ），而后将序列反向，计算