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1、西北地区降水特征及变化规律分析安文芝1 ,祝玲敏1 ,周文强2 ,高丽莉1( 1 . 甘肃农业职业技术学院 , 甘肃 兰州 730020 ; 2 . 兰州军区空军气象中心 , 甘肃 兰州 730020)摘 要 : 根据我国西北地区降水气候特征研究状况 ,利用较具代表性的我国西北地区北亚热带 、温带驻防的25 个空军机场气象台站 19702000 年历年逐时降水资料 ,从降水量 、降水强度 、降水时间 、降水频率等方面 ,以气 候区划区为区域分析单位 ,分析了西北地区的降水变化规律和特征 。结果表明 :西北地区北亚热带 、温带年际降水量有从东南和西北两侧向中部明显减少的分布格局 。30 a 间中
2、温带干旱区东部及其以东地区的降水量呈下降趋势 ,以西则基本呈上升趋势 。降水强度基本表现为上升趋势 ,强度呈东南大 、西北小分布 ,且以北亚热带湿润区和 南温带干旱区南疆区上升速率表现最大 。降水时间呈现减少趋势 ,其分布特点与降水量分布基本上一致 ,由东南 和西北两侧向中间明显减少 。近 30 a 来降水量东降西升 ,降水小时数 、降水频率呈下降趋势 ,但小时雨强和中雨以 上强度降水比重一直呈上升趋势 ,降水以短时 、量大为特征出现的机率在增加 ,降水的有效利用难度在加剧 ,这种 特征东部比西部要明显得多 。青藏高原东侧降水量和降水小时数都处于下降趋势 ,雨强呈上升趋势 ,该地区干旱 趋势在
3、加剧 。但在高原东北侧 、北侧这种趋势表现相对要弱一些 。关键词 : 西北地区 ;降水特征 ;变化规律中图分类号 : S161 . 6文献标识码 : A文章编号 : 100027601 (2006) 0420194206析和深入研究较少 。空军部队气象台 (站) 对每天天气要素实况和天气纪要进行逐时观测记录 ,对降水 持续时间观测精确到以分钟记录 ,资料具备较高的可靠性和准确性 ,可以作为西北地区降水气候特征 研究的资料来源 。为此 ,本文利用较具代表性的我 国西北地区北亚热带 、温带驻防的 25 个空军机场气象台站 1970 2000 年历年逐时降水资料 , 从降水 量 、降水时间 、降水强
4、度 、降水频率等方面 ,以气候区 划区为区域分析单位 ,取区划区内各空军气象台站 天气要素平均值 ,逐项进行分析 。按照气候区划分标准 ,西北地区大致划分为六个气候大区6 7 ( 图 1) 。 中温带干旱区 : 包括长 城以北 、河西走廊及天山以北广大地区 ,代表气象台站为昌吉 、乌鲁木齐 、张掖 、酒泉 、武威 、空军一 、二基地 、银川 。 中温带亚干旱区 : 包括青海日月山以 东 、甘肃中部 、宁夏中南部 、陕北及蒙中地区 ,代表气象台站为榆中 、临洮 、靖远 、榆林 。 南温带干旱区 :包括南疆的塔里木盆地及吐哈盆地附近地区 ,代表西北地区深居欧亚大陆腹地 ,干燥少雨 ,荒漠广布 ,植
5、被稀少 ,地表水和地下水资源比较贫缺 ,植被和 农业生产用水主要依赖于有限的自然降水 。本地区占我国国土面积的 47 % ,大部分属于典型的干旱和 半干旱生态脆弱区 。自 20 世纪 60 年代以来 ,西北境内冰川 、冻土面积急剧减少 ,雪线上升 ,湖面水位下降 ,每年沙漠化土地相当于一个中等县的面积 ,面临 的环境形势十分严峻1 3 。水资源短缺 、干旱和荒漠化威胁已经成为扼止西北经济发展的主要因素之一 。 以往西北地区降水气候特征的研究大多是对降水量值从不同时间尺度 、空间尺度进行深入系统地 计算分析 。但是 ,对于西北干旱地区来讲 ,降水量的 多寡固然非常重要 ,而降水能否被有效 、充分
6、地利用却显得更为关键 。降水量 、降水持续时间 、降水强度及降水频率都是全面 、系统地反映某地降水特征不 可或缺 的 指 标 , 并 与 降 水 的 有 效 利 用 有 很 大 的 关系4。研究表明 ,不同地区的农作物对降水强度的要求是有差别的 ,只有适时 、适当的降水才对农作物的生长产生良好的效应5 。气象台站为鄯善 、柳树泉 、哈密 、马兰 、库尔勒 、和田 。南温带亚干旱区 : 包括陕北中部 、陕甘边区 ,代表气象台站为延安 (资料缺损 ,本文对此区没有进行分 析) 。 南温带亚湿润区 :包括渭河流域及甘肃的东1资料来源及分析方法目前我国西北地区地方气象台 (站) 受观测手段和自身条件的
7、限制 ,观测时间间隔规定较长 ,地方气象部门对降水气候特征和变化规律等方面的相关分南部地区 ,代表气象台站为天水 、平凉 、宝鸡 、武功 、户县 、临潼 。 北亚热带湿润区 :包括秦岭山区的南收稿日期 :2005209212作者简介 :安文芝 ( 1964 ) ,女 ,甘肃榆中人 ,副教授 ,主要从事农业气象 、作物栽培技术研究 。E2mail :anwzh so uhu. co m坡 、汉江以北 ,甘肃康县至陕西商县间的狭长地区 ,代表气象台站为城固 。图 1 西北气候区划图Fig. 1 Map of climate regio nalizatio n in nort hwest China
8、气候区划是采用选取若干有代表性的气候要素作为区划指标的方法 ,即根据这些要素等值线的交 会 ,划分出不同特征的气候区域8 , 这些气候区域内的气象要素具有一定的相似性 。但即使在同一气 候区划内 ,由于地形 、坡向和海拔高度的差异 ,都可 不同程度地对降水量 、降水频率和降水年有着重大 影响9 。中温带干旱区东西跨度较长 ,天山山脉对 北疆地区降水影响很大 ,因此我们把中温带干旱区划分为北疆区 (代表站为乌鲁木齐 、昌吉) 、中温带干 旱区东部二片 。同理 ,由于塔里木盆地 、塔克拉玛干 沙漠和吐哈盆地的影响 ,把南温带干旱区划分为南 疆地区 (代表台站为库尔勒 、马兰 、和田) 和东疆地区与
9、杨文峰等8 对西北地区降水量变化趋势的研究结论是一致的 。(3) 降水量年下降速率以北亚热带湿润区最大 , 南温带亚湿润区次之 ,上升速率以北疆最大 ,南温带干 旱区次之 ,中温带干旱区东部、南温带干旱区表现微弱。(4) 降水量年际间差异最大的地区是降水最少 的南温带干旱区东疆地区 ,南疆次之 ,其它地区相对 平稳 。2 . 2西北地区降水强度分析从表 2 中可以看出 :(1) 西北地区北亚热带 、温带降雨强度的水平 分布特点是东南大 、西北小 ,以北亚热带湿润区为最 大值区开始向西北方向递减 ,至南疆最小 ,这与降水 量的特点略有差别 。(2) 西北地区北亚热带 、温带近 30 年来小时雨
10、强变化呈上升趋势 ,上升速率最大的地区是北亚热 带湿润区和南温带干旱区南疆区 ,最小的是中温带 亚干旱区 。(3) 雨强年际间差异最大的地区还是在南温带 干旱区东疆 ,南疆次之 ,其它地区相对平稳 。另外 ,干旱区年际间差异普遍大于亚干旱区和湿润区 。(代表台站为柳树泉 、哈密) 二片 102 结果与分析2 . 1西北地区降水量分析由表 1 可以看出西北地区北亚热带 、南温带 、中 温带降水量的变化趋势 。(1) 西北地区北亚热带 、温带降水量水平分布 有从东南和西北两侧向中部 (西北侧向南) 明显减少 的趋势 。(2) 1971 2000 年的 30 年间 , 北亚热带湿润 区 、南温带亚湿
11、润区及中温带亚干旱区 、干旱区东部的降水量呈下降趋势 ,西部新疆则基本呈上升趋势 。 从 80 年代初开始 ,北亚热带湿润区 、南温带亚湿润 区 、中温带亚干旱区降水量表现出下降的趋势 ,北疆 则为上升趋势 ,中温带干旱区东部 、南温带干旱区则 分别从 80 年代中后期表现出微弱上升和下降的迹象 。即西北地区降水量东部降西部升 ,中间过渡 ,这,分别进行分析 。2 . 3西北地区降水小时数分析从表 3 可以看出 :(1) 西北地区北亚热带 、温带降水小时数分布特点与降水量分布基本上是一致的 ,即存在东南和西北两侧向中间明显减少的格局 。北疆降水小时数 为其同一气候区划区中温带干旱区东部降水小时
12、数 的 2 . 1 倍 ,天山东南侧东疆地区的 4 . 7 倍 ,可见山地 对降水影响十分明显 。干旱地区农业研究第 24 卷196表 1 19712000 年各区降水量趋势特征The t rend characteristics of p recipitatio n amount in different climate zo nes during 19712000Table 1总趋势阶段趋势年均降水量 Overall t endency Perio d t endency 平均相对变率振荡周期Surging perio d(a)( mm)气候区Climate zo nesAverage r
13、elative variatio n ratioAnnual average 年变化速率 ( mm)rate趋势Tendency( 1970 - )转折点Turning point趋势Tendency( - 2000)趋势TendencyAnnual variatio np recipitatio n北亚热带湿润区No rt h subt ropical humid zo ne下降Down上升Up1983 年In 1983下降Down801 . 9- 4 . 35500 . 193 . 0南温带亚湿润区So ut h temperate sub - humid zo ne下降Down上升Up1
14、983 年In 1983下降Down543 . 4- 2 . 67170 . 133 . 3 , 4 . 5中温带亚干旱区Middle temperate sub - arid zo ne下降Down上升Up1980 年In 1980下降Down370 . 2- 2 . 20590 . 133 . 6 , 4 . 7中温带干旱区东部Middle temperate arid zo ne (east part )下降Down1980 年In 1980上升Up130 . 5- 0 . 39220 . 143 . 8 , 7 . 0中温带干旱区北疆Middle temperate arid zo n
15、e ( no rt h Xinjiang)上升Up上升Up1980 年In 1980上升Up261 . 81 . 89090 . 183 . 3 , 10 . 0南温带干旱区东疆So ut h temperate arid zo ne (east Xinjiang)下降Down下降Down1984 年In 1984下降Down33 . 8- 0 . 03000 . 403 . 6 , 10 . 0南温带干旱区南疆So ut h temperate arid zo ne ( so ut h Xinjiang)上升Up上升Up1989 年In 1989下降Down58 . 50 . 00970 .
16、 263 . 6表 2 19712000 年各区降水强度趋势特征The t rend characteristics of p recipitatio n intensity in different climate zo nes during 19712000Table 2总趋势阶段趋势平均雨强( mm/ h) Average rainfall intensit y Overall t endency Perio d t endency 平均相对变率振荡周期Surging perio d(a)气候区Climate zo nesAverage relative variatio n ratio
17、年变化速率趋势Tendency( 1970 - )转折点Turning point趋势Tendency( - 2000)趋势( mm/ h)Annual variatio nrate Tendency北亚热带湿润区No rt h subt ropical humid zo ne 南温带亚湿润区 So ut h temperate sub2humid zo ne 中温带亚干旱区 Middle temperate sub - arid zo ne中温带干旱区东部 Middle temperate arid zo ne (east part ) 中温带干旱区北疆 Middle temperate a
18、rid zo ne ( no rt h Xinjiang) 南温带干旱区东疆So ut h temperate arid zo ne (east Xinjiang) 南温带干旱区南疆 So ut h temperate aridzo ne ( so ut h Xinjiang)上升Up上升Up1985 年In 1985上升Up0 . 7430 . 00550 . 133 . 5上升Up上升Up1985 年In 1985上升Up0 . 6180 . 00390 . 112 . 7上升Up上升Up1985 年In 1985下降Down0 . 5570 . 00140 . 143 . 5上升Up上升
19、Up1980 年In 1980上升Up0 . 3990 . 00440 . 223 . 0上升Up上升Up1980 年In 1980上升Up0 . 3690 . 00410 . 153 . 3上升Up上升Up1991 年In 1991下降Down0 . 2330 . 00190 . 323 . 3上升Up上升Up1986 年in 1986下降Down0 . 2900 . 00530 . 263 . 8表 3 19712000 年各区降水小时数趋势特征The t rend characteristics of rainfall hours in different climate zo nes
20、during 19712000Table 3总趋势阶段趋势平均降水时数 ( h)Average rainfall ho urs Overall t endency Perio d t endency 振荡周期 (a)Surging perio d气候区Climate zo nes年变化速率 ( h)Annual variatio n rate趋势Tendency( 1970 - )转折点Turning point趋势Tendency( - 2000)趋势Tendency北亚热带湿润区No rt h subt ropical humid zo ne下降Down上升Up1985 年In 1985下
21、降Down1077 . 8- 14 . 514 . 5南温带亚湿润区Sout h temperate sub2humid zone下降Down上升Up1985 年In 1985下降Down879 . 5- 7 . 244 . 6中温带亚干旱区Middle temperate sub2arid zo ne下降Down下降Down1985 年In 1985下降Down666 . 1- 5 . 694 . 0中温带干旱区东部Middle temperate arid zo ne(east part )下降Down上升Up1980 年In 1980下降Down333 . 1- 4 . 533 . 7中
22、温带干旱区北疆Middle temperate arid zo ne( no rt h Xinjiang)下降Down711 . 4- 3 . 453 . 5南温带干旱区东疆So ut h temperate arid zo ne(east Xinjiang)下降Down下降Down1990 年In 1990上升Up150 . 6- 1 . 683 . 3南温带干旱区南疆So ut h temperate arid zo ne( so ut h Xinjiang)下降Down下降Down1989 年In 1989上升Up211 . 1- 1 . 843 . 0 , 4 . 6( 2) 从近 3
23、0 年总的变化看 , 西北地区北亚热带 、温带降水小时数呈下降趋势 。(3) 从年代际分析看 ,青藏高原东部 ( 北亚热带 湿润区 、南温带亚湿润区) 及东北部地区 ( 中温带亚 干旱区) 基本上从 20 世纪 80 年代中期开始降水小 时数才呈下降趋势 ,南疆与之相反 ,从 90 年代初开 始表现出了上升的趋势 ,而北疆 30 年间则一直处在 均匀递减之中 。(4) 降水小时数年递减速率分布特点是东南大 西北小 ,以北亚热带湿润区为最大值区开始向西北 方向递减 ,至南温带干旱区南疆最小 。(5) 从相对变化看 ( 年变化速率与平均降水时 数比值) ,降水时数相对变化最大在中温带干旱区东 部和
24、北亚热带湿润区 ,分别达 1 . 36 %和 1 . 35 % ,即 上述两地降水时数下降幅度相对来讲是最大的 。东 疆次之 ,为 1 . 1 % ,北疆最小 ,为 0 . 48 % 。(6) 降水时数波动周期在湿润区和半干旱区表 现为 44 . 6 a ,在干旱区表现为 33 . 7 a ,东部略长 于西部 。2 . 4西北地区降水频率分析从表 4 可以看出 :(1) 西北地区北亚热带 、温带降水频率同降水量和降水时数分布一样呈鞍型 ,即由东南 ( 陕南) 西 北 (北疆) 两侧向东北 ( 河西) 、向南 ( 南疆) 方向明显 减小 。其中 ,北疆降水频率略高于南温带亚湿润区 , 仅次于北亚
25、热带湿润区 。(2) 近 30 年西北地区北亚热带 、温带的降水频 率呈下降趋势 。(3) 年递减速率呈双峰分布 ,双峰分别位于北 亚热带湿润区和中温带干旱区东部 ,依次向西北 、向 西递减 。(4) 从相对变化看 ( 年变化速率与平均降水日 数比值) ,降水频率相对变化最大在中温带干旱区东 部 (1 . 21 %) 和东疆 ( 1 . 05 %) ,即上述两地降水日数 下降幅度相对来讲是最大 、最明显的 。北亚热带湿 润 区 次 之 , 为 0 . 98 % , 中 温 带 亚 干 旱 区 最 小 , 为0 . 42 % 。(5) 降水频率年际间差异南温带干旱区南疆表 现最大 ,中温带干旱区
26、北疆和中温带亚干旱区表现 最小 。(6) 西北地区北亚热带 、温带降水频率波动表 现有 4 a 左右的振荡周期 。干旱地区农业研究第 24 卷198表 4 19712000 年各区降水频率趋势特征The t rend characteristics of rainfall f requency in different climate zo nes during 19712000Table 4总趋势阶段趋势平均降水日数 ( d)Average rainfall days平均相对变率Average relative variatio n ratio Overall t endency Perio
27、 d t endency 振荡周期 (a)Surging perio d气候区Climate zo nes年变化速率Annual variatio n rate趋势Tendency( 1970 - )转折点Turning point趋势Tendency( - 2000)趋势Tendency北亚热带湿润区No rt h subt ropical humid zo ne 南温带亚湿润区 So ut h temperate sub2humid zo ne 中温带亚干旱区 Middle temperate sub2arid zo ne中温带干旱区东部 Middle temperate arid zo
28、ne (east part ) 中温带干旱区北疆 Middle temperate arid zo ne ( no rt h Xinjiang) 南温带干旱区东疆So ut h temperate arid zo ne (east Xinjiang) 南温带干旱区南疆 So ut h temperate aridzo ne ( so ut h Xinjiang)下降Down157 . 0- 1 . 550 . 104 . 0下降Down上升Up1982 年In 1982下降Down132 . 8- 1 . 160 . 104 . 0下降Down127 . 3- 0 . 540 . 063 .
29、0 , 4 . 5下降Down上升Up1980 年In 1980下降Down80 . 1- 0 . 970 . 114 . 0下降Down134 . 3- 0 . 780 . 073 . 5下降Down下降Down1994 年In 1994上升Up57 . 4- 0 . 600 . 153 . 7 , 7下降Down59 . 7- 0 . 390 . 123 . 0 , 4 . 5特征东部比西部要明显得多 。4) 青藏高原东侧 ( 北亚热带湿润区 、南温带亚 湿润区) 降水量和降水小时数都处于下降趋势 ,雨强 呈上升趋势 ,即降水持续时间的减小趋势要大于降水量 ,该地区干旱趋势在加剧 。但在高
30、原东北侧 (中 温带亚干旱区) 、北侧 (中温带干旱区) 这种趋势表现 相对要弱一些 。3结论1) 西北地区北亚热带 、温带年际降水量 、降水强度 、降水时间 30 年间表现有如下特征 : 降水量有 从东南 、西北两侧向中部 ( 西北侧向南) 明显减少的 分布格局 。30 年间 ,中温带干旱区东部及其以东地 区的降水量呈下降趋势 ,以西 ( 新疆地区) 则基本呈 上升趋势 。雨强呈东南大 、西北小分布 。30 年来雨 强基本呈上升趋势 ,且以北亚热带湿润区和南温带 干旱区南疆区上升速率表现最大 。降水时间分布特 点与降水量分布基本上一致 ,由东南 、西北两侧向中 间明显减少 。30 年间降水持
31、续时间呈下降趋势 。2) 西北地区北亚热带 、温带降水频率分布与降 水量和降水时间一致 ,由东南 ( 北亚热带湿润区) 西 北 (北疆) 两侧向西北 (中温带干旱区东部) 、向南 (南疆) 方向明显减小 。近 30 年来降水频率也呈明显的 下降趋势 。3) 西北地区北亚热带 、温带近 30 年来降水量 东降西升 ,降水小时数 、降水频率呈下降趋势 ,但小 时雨强和中雨以上强度降水比重一直呈上升趋势 , 可以说明近 30 年的降水以短时 、量大为特征出现的 降水机率在增加 ,降水的有效利用难度在加剧 ,这种参 考 文 献 :1王绍武 ,董光荣. 中国西部环境演变评估 A . 秦大河. 中国西部环
32、境特征及其演变 ( 第一卷) M . 北京 : 科学出版社 ,2002 .71 145 .丁一汇 , 王守荣. 中国西部地区气候与生态环境概论 M . 北 京 :气象出版社 ,2001 . 77 154 .张存杰 ,高学杰 , 赵红岩. 全球气候变暖对西北地区秋季降水 的影响J . 冰川冻土 ,2003 ,4 ,25 ( 2) :28 37 .么枕生 ,丁裕国. 气候统计M . 北京 :气象出版社 ,1988 . 251 252 .马尚明. 从西吉降水特点看宁南山区防旱抗旱综合增产途径J . 干旱地区农业研究 ,1996 ,14 ( 3) :12 .叶笃正. 中国大百科全书 ( 大气科学) M
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34、AN Wen2zhi1 , ZHU Ling2min2 , ZHOU Wen2qiang2 , GAO Li2li1( 1 . Gans u A g ricul t u ral Tech nology Col lege , L anz hou 730020 , Chi n a ;2 . M eteorological Center of A i r Force i n L anz hou , L anz hou 730020 , Chi n a)Abstract : Acco rding to t he climatic co nditio ns of p recipitatio n in n
35、o rt hwest China , by making use of t he p recipitatio n data of 25 meteo rological statio ns during 19702000 in t he no rt h subt ropical and temperate zo ne ofno rt hwest China , t his paper analyzed t he characteristics and change pat ter ns of t he p recipitatio n f ro m t he aspect s of t he am
36、o unt , intensit y , time and f requency of p recipitatio n . The result s show t hat , during 19702000 , t here was a tendency of decrease of p recipitatio n f ro m bot h so ut heast and no rt hwest sides to t he cent ral regio n in t he no rt h subt ropical and temperate zo ne in no rt hwester n C
37、hina . In t he east part of middle temperate zo ne , t he p re2cipitatio n tended to decrease , but in t he west part , it tended to increase . The p recipitatio n intensit y generally tended to ascend , t he ascending range being larger in t he so ut heast regio n t han in t he no rt hwest regio n
38、, and t he ascending rate was t he largest in so ut her n Xinjiang w here was located in t he no rt h subt ropical humid zo ne and t he so ut h temperate arid zo ne . The p recipitatio n time showed a t rend of reducing , and it s dist ributio n character2 istic was basically identical to t he amo u
39、nt of p recipitatio n , i . e . , being decreased f ro m bot h so ut heast and no rt h2west sides to t he cent ral regio n . During 19702000 , t he p recipitatio n amo unt was increased in t he west partbut decreased in t he east part , and t he p recipitatio n time and f requency showed a decreasin
40、g tendency , w hereas t he p recipitatio n intensit y and t he p ropo rtio n of st ro ng rain showed an ascending tendency , indicating t hat t he p ro babilit y of sho rt - ter m and st ro ng rainf all was increasing and t he difficult y in effective use of rainf all was in2 tensified , especially
41、in t he east part . Bot h t he amo unt and time of p recipitatio n in t he east part of Qingzang Plateau tended to decrease , showing t hat t he tendency of drying was intensified in t his regio n . However , t his characteristic was less o bvio us in t he no rt heast and no rt h part of t he plateau.Key words : no rt hwest China ; p recipitatio n characteristics ; change pat ter ns of p recipitatio n ; analysis
