齊 燕

大柴旦地區(qū)降雨、溫度及蒸發(fā)變化特征分析

齊 燕

（長(zhǎng)安大學(xué) 水利與環(huán)境學(xué)院，西安 710061）

【】探索影響雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵氣象要素溫度、降水和蒸發(fā)的變化特征。以大柴旦1956—2017年的逐月降水量、溫度、蒸發(fā)量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用線性傾向估計(jì)法、Mann-Kendall突變檢驗(yàn)法、Morlet小波分析方法對(duì)該地區(qū)的降水量、溫度、蒸發(fā)量進(jìn)行了系統(tǒng)分析。大柴旦地區(qū)降水量呈增多趨勢(shì)，溫度呈增高趨勢(shì)，蒸發(fā)量呈減小趨勢(shì)；通過(guò)改進(jìn)的Mann-Kendall突變檢驗(yàn)法確定2001—2002年為降水量序列上升突變點(diǎn)，溫度序列未發(fā)生突變，1998—1999年為蒸發(fā)量序列的減少突變點(diǎn)。降水量序列存在8、19 a和29 a左右的變化周期；溫度序列存在5、9、14 a和19 a左右的周期；蒸發(fā)量序列存在10 a和18 a左右的周期。預(yù)測(cè)大柴旦地區(qū)未來(lái)幾年降水量處于小周期減少期，溫度處于增高階段，蒸發(fā)量將處于減少期。

降水；溫度；蒸發(fā)；Mann-Kendall檢驗(yàn)；Morlet小波函數(shù)；大柴旦

0 引言

【研究意義】氣候變化問(wèn)題持續(xù)受到各界的關(guān)注。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與氣候條件息息相關(guān)，溫度、降雨、蒸發(fā)等氣候因子的變化對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生巨大影響。適時(shí)認(rèn)識(shí)氣候規(guī)律、氣象變化，及時(shí)采取有效的預(yù)防措施，是確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的重要途徑之一。

【研究進(jìn)展】IPCC第5次氣候變化評(píng)估報(bào)告指出，1880—2012年全球表面平均溫度升高了0.85 ℃，變暖最為顯著[1]。我國(guó)在1909—2011年平均增溫0.9～1.5 ℃，其中北方增暖大于南方，內(nèi)陸大于沿海，并且這種趨勢(shì)仍在延續(xù)[2]。受人為活動(dòng)、大氣環(huán)流、地形等因素的影響，我國(guó)不同地區(qū)氣溫和降水的變化幅度有所不同[3-5]，表明響應(yīng)全球變暖的過(guò)程和程度具有地域性和空間差異[6]。大柴旦位于青海省西北部、柴達(dá)木盆地北緣，干旱少雨，溫差較大，降水主要集中在夏季，屬于典型的內(nèi)陸高原生態(tài)環(huán)境脆弱地帶[7]。自然降水是該區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水分供給的直接來(lái)源，而以氣候變暖、降水量減少為主要特征的氣候變化會(huì)對(duì)雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)的種植結(jié)構(gòu)及功能有著廣泛而顯著的影響[8]。蒸發(fā)是熱量和水資源平衡的重要組成部分，同時(shí)有調(diào)節(jié)相對(duì)濕度、溫度的作用[9]，蒸發(fā)量的變化對(duì)作物的蒸騰作用和水分利用率有重要影響。因此，深入研究大柴旦地區(qū)溫度、降水與蒸發(fā)的演變趨勢(shì)對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展及生態(tài)建設(shè)具有重要意義。

氣候變化引起的相關(guān)問(wèn)題已經(jīng)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)[10-11]，很多的學(xué)者對(duì)全球變暖背景下降水量、溫度和蒸發(fā)量的變化進(jìn)行了研究。岳永杰等[12]分析了根河流域1980—2017年氣候的變化，結(jié)果表明該流域1980—2017年降水量沒(méi)有很大的變化，但是氣溫卻呈迅猛上升趨勢(shì)。馬日新等[13]分析了格爾木河流域近60年降水、蒸發(fā)及溫度的變化特征，表明該流域氣候由冷干向暖濕轉(zhuǎn)變，研究區(qū)降雨和溫度呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，而蒸發(fā)呈下降趨勢(shì)；李環(huán)環(huán)等[14]對(duì)腰壩綠洲降雨、蒸發(fā)序列進(jìn)行了周期演變及趨勢(shì)預(yù)測(cè)，表明該地區(qū)降雨量呈增多趨勢(shì)，蒸發(fā)量呈顯著減少趨勢(shì)；何慶龍等[15]分析了延安市降水的年內(nèi)和年際空間變化特征，結(jié)果表明年內(nèi)汛期降雨占全年降雨的70%，且分布極為不均勻，年際降雨呈現(xiàn)“增-減-增”的波動(dòng)減少趨勢(shì)。Bradley等[16]根據(jù)降雨量的伽馬分布分析了1850—1980年北半球陸地的年、季降雨的長(zhǎng)期變化，結(jié)果表明中緯度降雨顯著增加，而低緯度降雨同時(shí)減小。Diza等[17]分析了1890—1986年沿各緯度帶及全球平均降雨指數(shù)，結(jié)果表明南半球自20世紀(jì)40年代以來(lái)除南方夏季外均呈正異常增加，而北半球的降雨指數(shù)幾乎沒(méi)有與時(shí)間的相關(guān)性。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)蒸發(fā)量的變化也做了大量研究，Golubev等[18]發(fā)現(xiàn)1950—1990年美國(guó)和蘇聯(lián)的蒸發(fā)量呈逐漸下降的趨勢(shì)。唐凱等[19]研究潮州市蒸發(fā)變化特征，發(fā)現(xiàn)年平均蒸發(fā)量有明顯的減少趨勢(shì)；邱新法等[20]和謝平等[21]分別研究黃河和東江流域蒸發(fā)量的變化也得到同樣的規(guī)律。

【切入點(diǎn)】以往對(duì)大柴旦雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)氣候變化的研究大多是討論降雨、溫度或者溫度、蒸發(fā)2種氣候因子，而對(duì)3種因子都討論的研究較少。此外，研究還存在選取時(shí)間序列短，也沒(méi)有分析未來(lái)氣候變化的趨勢(shì)等問(wèn)題?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】因此，本文選用大柴旦氣象站1956—2017年的氣象資料，在分析降雨、溫度、蒸發(fā)序列線性趨勢(shì)變化的基礎(chǔ)上，利用Mann-Kendall檢驗(yàn)法和小波分析法對(duì)降雨、溫度、蒸發(fā)序列進(jìn)行突變與周期性分析，并預(yù)測(cè)未來(lái)氣象變化趨勢(shì)，以提高對(duì)大柴旦地區(qū)氣候變化趨勢(shì)的認(rèn)識(shí)，揭示干旱半干旱區(qū)氣候變化區(qū)域差異性，對(duì)保護(hù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與生態(tài)環(huán)境建設(shè)具有十分重要意義。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于青海省西北部，柴達(dá)木盆地北緣的大柴旦盆地內(nèi)，地勢(shì)由山前洪積扇到洪積平原或湖積平原逐漸降低，地形由北向南傾斜。氣候類型屬于典型的內(nèi)陸盆地氣候，冬季寒冷，夏季涼爽，晝夜溫差大，多年平均氣溫2.04 ℃，多年平均降雨量88.87 mm，多年平均蒸發(fā)量1 938 mm。

大柴旦地區(qū)總面積約有210萬(wàn)hm2。該區(qū)可利用的農(nóng)業(yè)用地1.3萬(wàn)hm2；草場(chǎng)面積為39.16萬(wàn)hm2，草場(chǎng)可利用面積為20.01萬(wàn)hm2；林地面積為4.53萬(wàn)hm2，其中灌木林地面積為3.73萬(wàn)hm2，占林地面積的82.3%。研究區(qū)農(nóng)作物主要有春小麥、冬小麥、青稞、馬鈴薯、油菜和線椒等。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

降水、溫度、蒸發(fā)數(shù)據(jù)為大柴旦氣象站氣象要素的月平均觀測(cè)資料，時(shí)間為1956年1月—2017年12月。

1.3 研究方法

采用一元線性回歸[21-22]模擬合方法分析氣候要素的變化趨勢(shì)，用氣候傾向率表征氣象要素變化程度；應(yīng)用Mann-Kendall[23-25]非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)法對(duì)氣候要素進(jìn)行突變檢驗(yàn)，排除雜點(diǎn)，確定1956—2017年降水量、溫度、蒸發(fā)量因子的突變期；在以上2種方法的基礎(chǔ)上使用小波分析[26-29]確定氣候變化的周期性，不僅可以給出氣候序列變化的尺度，還可以顯示其變化的時(shí)間段，并預(yù)測(cè)氣候要素未來(lái)的變化趨勢(shì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 降水量、溫度及蒸發(fā)量變化特征

2.1.1 降水量變化特征

圖1為1956—2017年大柴旦年降水量變化曲線和月平均降水量分布圖。從圖1（a）可以看出，大柴旦地區(qū)降水量年際變化較大，最小年降水量為33.7 mm（1976年），最大降水量為168.2 mm（2017年），多年平均降水量為88.86 mm，降水量趨勢(shì)方程為=0.55+71.43，其相關(guān)系數(shù)為0.08（<0.05），變化傾向率為5.54 mm/10 a，表明1956年以來(lái)大柴旦地區(qū)降水量呈逐漸增加趨勢(shì)。

從圖1（b）可以看出，1956—2017年大柴旦地區(qū)降水量年內(nèi)分配不均勻，降雨主要集中在6月和7月，分別占全年降水量的24.36%、24.83%；其次為5、8、9月，分別占全年降水量的12.93%、15.61%、8.33%；其余各月僅占全年總降水量的13.94%。

2.1.2 溫度變化特征

圖2為1956—2017年大柴旦溫度變化曲線和月平均溫度變化圖。從圖2（a）可以看出，大柴旦地區(qū)多年平均溫度呈上升趨勢(shì)，年溫度趨勢(shì)變化方程為=0.055+0.31，變化傾向率為0.55 ℃/10 a，相關(guān)系數(shù)為0.77（<0.01）。多年平均溫度為0.24℃，最大平均溫度為4.84 ℃（2009年），最小平均溫度為-0.34 ℃（1956年）。

從圖2（b）可以看出，與我國(guó)大多數(shù)地區(qū)溫度變化相似，大柴旦地區(qū)7、8月溫度最高，12、1月溫度最低，年內(nèi)溫度變化幅度大，變化幅度可達(dá)29 ℃。

圖2 1956—2017年大柴旦溫度變化曲線和月平均溫度變化

2.1.3 蒸發(fā)量變化特征

圖3為1956—2017年大柴旦蒸發(fā)量變化曲線和月平均蒸發(fā)量變化圖。從圖3（a）可以看出，大柴旦地區(qū)的年蒸發(fā)量呈下降趨勢(shì)，其趨勢(shì)方程為=-14.95+2 409.1，其相關(guān)系數(shù)為0.49（<0.01），變化傾向率為-149.5 mm/10 a，多年平均蒸發(fā)量為1 938.2 mm，最大年蒸發(fā)量為2 369.1 mm（1973年），最小蒸發(fā)量為1 105 mm（2005年）。2000年之前，蒸發(fā)量變化較為穩(wěn)定，2000年以后，蒸發(fā)量急劇變小，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能與日照時(shí)間有關(guān)，郭素榮等[30]提到2000年以后青海省的日照時(shí)間呈下降趨勢(shì)，這一現(xiàn)象可能導(dǎo)致該地區(qū)在降雨和溫度都增加的條件下，蒸發(fā)量范圍減小。

從圖3（b）可以看出，月平均蒸發(fā)量變化與溫度變化規(guī)律相似。5—8月蒸發(fā)量均在250 mm以上，占全年蒸發(fā)量的57.8%，3—4月、9—10月蒸發(fā)量次之，占全年蒸發(fā)量的33.1%，11月至次年2月蒸發(fā)量較小，僅占全年蒸發(fā)量的9.1%。

圖3 1956—2017年大柴旦蒸發(fā)量變化

2.2 降水量、溫度及蒸發(fā)量突變分析

運(yùn)用Mann-Kendall檢驗(yàn)方法對(duì)1956—2017年大柴旦地區(qū)的降水量、溫度、蒸發(fā)量序列進(jìn)行突變檢驗(yàn)（采用0.05顯著性檢驗(yàn)值），結(jié)果見圖4。由圖4（a）可知，1956—2017年，>0，表明在這期間降雨呈增加趨勢(shì)，其中在1967、1970—1975、2010、2012、2015、2017年超過(guò)0.05顯著水平線，表明在這期間降水量的增加趨勢(shì)明顯。和曲線相交于1962—1963年、1964—1965年、1965—1966年、1975—1976年、1976—1977年、1977—1978年、1991—1992年、1992—1993年、1962—1963年、2001—2002年、2012—2013年、2013—2014年有些點(diǎn)實(shí)際上不是突變點(diǎn)，而是雜點(diǎn)，采用改進(jìn)的Mann-Kendall突變檢驗(yàn)法來(lái)排除雜點(diǎn)，最終確定2001—2002年為降水序列的突變點(diǎn)，且為上升突變點(diǎn)，突變前年降水量為49.2 mm，突變后年降水量為164.9 mm，增加了115.7 mm。

由圖4（b）可知，在1956—2017年，>0，表明在這期間溫度呈增加趨勢(shì)，且在1972年之后超過(guò)0.05顯著水平線，表明在這期間溫度增加趨勢(shì)明顯。和曲線相交于1987年，且交點(diǎn)位于0.05顯著水平線外，表明溫度系列不存在突變點(diǎn)。

由圖4（c）可知，在1960—1994年>0，表明在這期間蒸發(fā)量呈增加趨勢(shì)，且在1969—1982年之間超過(guò)0.05顯著水平線，說(shuō)明在這期間蒸發(fā)量增加趨勢(shì)明顯；1956—1959年、1995—2017年<0，表明在這期間蒸發(fā)量呈減小趨勢(shì)，且在2004年之后超過(guò)0.05顯著水平線，表明2004年以后蒸發(fā)量減小趨勢(shì)明顯。和曲線相交于1998—1999年，采用改進(jìn)的Mann-Kendall突變檢驗(yàn)法，最終確定1998—1999年為蒸發(fā)序列的突變點(diǎn)，且為下降。

2.3 降水量、溫度及蒸發(fā)量小波分析

選用Morlet小波，對(duì)大柴旦地區(qū)1956—2017年降水量、溫度和蒸發(fā)量序列進(jìn)行不同時(shí)間尺度的周期演變特征分析。

圖4 Mann-Kendall突變檢驗(yàn)曲線

由圖5（a）可知，大柴旦年降水量在24～37、15～23、4～8 a的時(shí)間尺度上存在周期性，其中24～37 a尺度的震蕩最強(qiáng)且貫穿整個(gè)序列，1956—2017年的降水量變化表現(xiàn)為4個(gè)偏枯期和3個(gè)偏豐期，年降水量經(jīng)過(guò)了“降-升-降-升-降-升-降”的變化規(guī)律。前文中提到2002年是大時(shí)間周期下降雨增加的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，但是圖5（a）顯示2010—2017年小周期下的等值線負(fù)相關(guān)，且到2017年等值線還沒(méi)有完全閉合，說(shuō)明大柴旦在未來(lái)一定時(shí)間內(nèi)降水量減少的趨勢(shì)仍會(huì)持續(xù)下去。從圖5（b）可以看出，降水存在3個(gè)峰值，29 a的時(shí)間尺度為降水序列的第一主周期，說(shuō)明大柴旦地區(qū)年降水29 a左右的周期振蕩最強(qiáng)，第二主周期為8 a，第三主周期為19 a，是降水進(jìn)入小周期下降。

圖6為溫度序列小波變化系數(shù)實(shí)部和小波方差圖。由圖6（a）可知，大柴旦溫度序列在19～25、12～19、8～9、4～6 a的時(shí)間尺度上存在周期性。從圖6（b）可以看出，溫度序列存在5、9、14、19 a的震蕩周期，且14 a的周期震蕩最強(qiáng)，為溫度變化第一主周期，在14 a的尺度上，溫度經(jīng)歷了7次“降-增”循環(huán)的變化規(guī)律，在14 a的尺度下，2017年等值線處于正相位，且等值線未閉合，推測(cè)未來(lái)一段時(shí)間大柴旦地區(qū)溫度處于增高階段。

圖5 降雨序列小波變換系數(shù)實(shí)部和小波方差圖

圖6 溫度序列小波變換系數(shù)實(shí)部和小波方差圖

圖7為蒸發(fā)量序列小波變化系數(shù)實(shí)部和小波方差圖。由7（a）可知，大柴旦蒸發(fā)序列在15～25、7～13 a的時(shí)間尺度上存在周期性。從圖7（b）可以看出，蒸發(fā)量序列存在10、18 a的震蕩周期，且18 a的周期震蕩最強(qiáng)，為蒸發(fā)量變化第一主周期，在18 a的尺度上，蒸發(fā)量經(jīng)歷了4次“多-少”循環(huán)的變化規(guī)律，在18 a和10 a的尺度下，2017年以后小波系數(shù)實(shí)部等值線均為負(fù)相位，且等值線未閉合，推測(cè)未來(lái)一段時(shí)間大柴旦地區(qū)年蒸發(fā)量將處于偏少期。

圖7 蒸發(fā)序列小波變換系數(shù)實(shí)部和小波方差圖

3 討論

1956—2017年研究區(qū)年均氣溫呈明顯的上升趨勢(shì)，1956—2017年變幅不大，溫度序列未發(fā)生突變，未來(lái)一段時(shí)間大柴旦地區(qū)溫度處于增高階段，這與郭素榮等[30]研究結(jié)果一致。1956—2017年近61年研究區(qū)降水量在波動(dòng)的過(guò)程中整體呈上升趨勢(shì)，2001—2002年為降雨序列上升突變點(diǎn)，降水序列存在8、19 a以及29 a左右的變化周期，預(yù)測(cè)大柴旦未來(lái)幾年降水量會(huì)處于小周期減少期，這與近50年西北地區(qū)氣溫與降水的變化趨勢(shì)是一致的[32-35]。1998—1999年為蒸發(fā)量序列下降突變點(diǎn)，2000年以后蒸發(fā)量呈下降趨勢(shì)，這與馬日新等[13]研究格爾木河流域蒸發(fā)量變化趨勢(shì)一致。

農(nóng)業(yè)區(qū)受氣候變化的影響最大，加之人類活動(dòng)的作用，部分地區(qū)出現(xiàn)草場(chǎng)退化、凍土退化等現(xiàn)象[35]，在一定程度上改變了原來(lái)的下墊面狀況，對(duì)其增溫起到了加速作用。研究發(fā)現(xiàn)近半個(gè)世紀(jì)青藏高原總云量的不斷減少導(dǎo)致云層對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收和反射作用被削弱，從而使太陽(yáng)短波輻射更易直接到達(dá)地表導(dǎo)致該區(qū)氣溫升高，而低云量的增加促進(jìn)了陣性降水的頻率，是導(dǎo)致青藏高原年降水量增加的最直接原因[36-37]。同時(shí)研究區(qū)由于其特殊的地理位置，深居西北內(nèi)陸，距海遙遠(yuǎn)，受局地水汽輸送的影響，可造成降水量處于小周期內(nèi)減少趨勢(shì)。

一般認(rèn)為，溫度升高、降水量增加，其蒸發(fā)量必然增加，但是本文研究發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)的蒸發(fā)量從2000年開始有逐漸減小的趨勢(shì)。影響蒸發(fā)量變化的因素很多，主要有風(fēng)速、相對(duì)濕度、降雨、水汽壓、日照時(shí)間、氣溫日較差等。禹東暉等[9]的研究結(jié)果表明，蒸發(fā)量與日照時(shí)間和氣溫日較差正相關(guān)，而與相對(duì)濕度、水汽壓、風(fēng)速等呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。而郭素榮等[31]對(duì)青海省氣候變化特征的研究中發(fā)現(xiàn)，青海省的日照時(shí)長(zhǎng)和風(fēng)速自2000年以來(lái)有明顯下降的趨勢(shì)，而本文中蒸發(fā)量的減少，可能與日照時(shí)長(zhǎng)和風(fēng)速這2個(gè)氣象因素的減小有關(guān)。

氣候變暖對(duì)熟制作物的推廣及森林生產(chǎn)力的提高具有促進(jìn)作用，同時(shí)也增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)[38]。就大柴旦雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)而言，氣候變化將會(huì)嚴(yán)重沖擊該區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，而氣溫和降水量則是影響該區(qū)域植被結(jié)構(gòu)和功能可持續(xù)的關(guān)鍵氣候要素。氣候的小周期暖干化趨勢(shì)會(huì)對(duì)研究區(qū)未來(lái)農(nóng)業(yè)發(fā)展造成影響，為此，須因地制宜，趨利避害，科學(xué)調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)格局，全力提高生產(chǎn)力水平，促進(jìn)氣候變化背景下農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)論

1）1956—2017年大柴旦地區(qū)的降水量總體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，變化傾向率為5.54 mm/10 a，降水量年內(nèi)分配不均勻，主要集中在6、7月；通過(guò)改進(jìn)的Mann-Kendall突變檢驗(yàn)法確定了在大時(shí)間周期里2001—2002年為降水量序列的突變點(diǎn)，且為上升突變點(diǎn)，突變前后降水量增加了115.7 mm；降水量序列存在明顯的8、19 a和29 a左右的周期震蕩，小時(shí)間周期里2010—2017年降水量呈減少趨勢(shì)，且2017年負(fù)相位等值線在29 a左右的時(shí)間尺度上還沒(méi)有閉合，可知研究區(qū)未來(lái)幾年降水量仍處于小幅度減小趨勢(shì)。

2）1956—2017年大柴旦地區(qū)的溫度呈上升趨勢(shì)，變化傾向率為0.55 ℃/10 a，未發(fā)生突變；溫度序列存在5、9、14 a和19 a的震蕩周期，在14 a的尺度下、2017年等值線處于正相位，且等值線未閉合，預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間大柴旦地區(qū)溫度處于增高階段。

3）1956—2017年大柴旦地區(qū)的年蒸發(fā)量呈下降趨勢(shì)，變化傾向率為-149.5 mm/10 a，通過(guò)改進(jìn)的Mann-Kendall突變檢驗(yàn)法確定1998—1999年為蒸發(fā)量序列的突變點(diǎn)，且為下降突變點(diǎn)，2000年之前，蒸發(fā)量變化較為穩(wěn)定，2000年以后，蒸發(fā)量急劇減小。蒸發(fā)序列存在10 a和18 a的震蕩周期，2017年以后小波系數(shù)實(shí)部等值線均為負(fù)相位，且等值線未閉合，預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間大柴旦地區(qū)年蒸發(fā)量將處于偏少期。

[1] STOCKER T F, QIN D, et al. The physical science basis contribution of working group I to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change[EB/OL]. 2013.

[2] 《第三次氣候變化國(guó)家評(píng)估報(bào)告》編寫委員會(huì). 第三次氣候變化國(guó)家評(píng)估報(bào)告[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2015.

《The Third National Climate Assessment》Editorial board. The Third National Climate Assessment[M]. Beijing: Science Press, 2015.

[3] 馬柱國(guó), 符淙斌, 周天軍, 等. 黃河流域氣候與水文變化的現(xiàn)狀及思考[J]. 中國(guó)科學(xué)院院刊, 2020, 35(1): 52-60.

MA Zhuguo, FU Congbin, ZHOU Tianjun, et al. Current situation and consideration of climate and hydrological changes in the Yellow River Basin[J]. Bulletin of Chinese Academy of Sciences, 2020, 35(1): 52-60.

[4] TIAN Q, YANG S L. Regional climatic response to global warming: Trends in temperature and precipitation in the Yellow, Yangtze and Pearl River basins since the 1950s[J]. Quaternary International, 2017, 440: 1-11.

[5] 王莉萍, 王維國(guó), 張建忠. 我國(guó)主要流域降水過(guò)程時(shí)空分布特征分析[J]. 自然災(zāi)害學(xué)報(bào), 2018, 27(2): 161-173.

WANG Liping, WANG Weiguo, ZHANG Jianzhong. Analysis on spatial temproal distribution characteristics of precipitation processes over main river basin in China[J]. Journal of Natural Disasters, 2018, 27(2): 161-173.

[6] JONES P D, MOBERG A. Hemispheric and large-scale surface air temperature variations: An extensive revision and an update to 2001[J]. Journal of Climate, 2003, 16(2): 206-223.

[7] ZHANG Q, HAN L Y, LIN J J, et al. North-south differences in Chinese agricultural losses due to climate-change-influenced droughts[J]. Theoretical and Applied Climatology, 2018, 131(1/2): 719-732.

[8] 王莉, JOHN Merson. 雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)對(duì)氣候變化脆弱性的實(shí)證研究：以甘肅省華池縣為例[J]. 農(nóng)村經(jīng)濟(jì), 2013(3): 31-35.

WANG Li, MERSON J. An empirical study on the vulnerability of rainfed agriculture to climate change: A case study of Huachi County, Gansu Province[J]. Rural Economy, 2013(3): 31-35.

[9] 禹東暉, 姬鴻麗, 孟麗麗. 嵩縣近45a蒸發(fā)量變化特征及其影響因子研究[J]. 氣象與環(huán)境科學(xué), 2011, 34(S1): 57-61.

YU Donghui, JI Hongli, MENG Lili. Change characteristics and influence factors analysis of evaporation capacity in Song County last 45 Years[J]. Meteorological and Environmental Sciences, 2011, 34(S1): 57-61.

[10] MANN M E, BRADLEY R S, HUGHES M K. Global-scale temperature patterns and climate forcing over the past six centurise[J].Nature, 1998, 392(6 678): 779-787.

[11] MANN M, AMMAN C, BRADLEY R, et al. On past temperatures and anomalous late-20th-century warmth[J]. Eos, Transactions American Geophysical Union, 2003, 84(27): 256.

[12] 岳永杰, 烏云珠拉, 李旭, 等. 根河流域1980—2017年氣候和徑流的變化特征分析[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2020, 39(4): 96-105.

YUE Yongjie, WU Yunzhula, LI Xu, et al. Analysis of Climate and Runoff Variation Characteristics in the Genhe River Basin from 1980—2017. Journal of Irrigation and Drainage, 2020, 39(4): 96-105.

[13] 馬日新, 黃金廷, 田華, 等. 格爾木河流域近60 a降水、蒸發(fā)及溫度變化特征分析[J]. 干旱區(qū)地理, 2017, 40(5): 1 005-1 012．

MA Rixin, HUANG Jinting, TIAN Hua, et al. Characteristics of precipitation, evaporation and temperature at the Golmud River Catchment in recent 60 years[J]. Arid Land Geography, 2017, 40(5): 1 005-1 012.

[14] 李環(huán)環(huán), 盧玉東, 孫東永, 等. 腰壩綠洲降雨、蒸發(fā)序列周期演變規(guī)律及趨勢(shì)預(yù)測(cè)[J]. 水電能源科學(xué), 2017, 35(1): 1-5．

LI Huanhuan, LU Yudong, SUN Dongyong, et al. Periodicity variation analysis and trend prediction of precipitation and evaporation in Yaoba oasis[J]. Water Resources and Power, 2017, 35(1): 1-5.

[15] 何慶龍, 周維博, 夏偉, 等. 延安市近60年降水時(shí)空特征分析[J]. 水資源與水工程學(xué)報(bào), 2018, 29(1): 31-37．

HE Qinglong, ZHOU Weibo, XIA Wei, et al. Spatial-temporal characteristics about precipitation of Yan'an City in the past 60 years[J]. Journal of Water Resources and Water Engineering, 2018, 29(1): 31-37.

[16] BRADLEY R S, DIAZ H F, EISCHEID J K, et al. Precipitation fluctuations over Northern Hemisphere land areas since the mid-19th century[J]. Science, 1987, 237(4 811): 171-175.

[17] DIAZ H F, BRADLEY R S, EISCHEID J K. Precipitation fluctuations over global land areas since the late 1800’s[J]. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 1989, 94(D1): 1 195-1 210.

[18] GOLUBEV V S, LAWRIMORE J H, GROISMAN P Y, et al. Evaporation changes over the contiguous United States and the former USSR: A reassessment[J]. Geophysical Research Letters, 2001, 28(13): 2 665-2 668.

[19] 唐凱, 王讓會(huì), 凌良新, 等. 近43a潮州市蒸發(fā)變化特征及其影響因素[J]. 南京信息工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2014, 6(2): 135-143.

TANG Kai, WANG Ranghui, LING Liangxin, et al.Characteristics of evaporation change and its influence factors during 1969—2011 in Chaozhou[j]. Journal of Nanjing University of Information Science and Technology (Natural Science Edition), 2014, 6(2): 135-143.

[20] 邱新法, 劉昌明, 曾燕. 黃河流域近40年蒸發(fā)皿蒸發(fā)量的氣候變化特征[J]. 自然資源學(xué)報(bào), 2003, 18(4): 437-442．

QIU Xinfa, LIU Changming, ZENG Yan. Changes of pan evaporation in the recent 40 years over the Yellow River Basin[J]. Journal of Natural Sciences, 2003, 18(4): 437-442.

[21] 謝平, 陳曉宏, 王兆禮, 等. 東江流域蒸發(fā)皿蒸發(fā)量及其影響因子的變化特征分析[J]. 熱帶地理, 2008, 28(4): 306-310．

XIE Ping, CHEN Xiaohong, WANG Zhaoli, et al. The changes of the pan evaporation and their influencing climate factors over the Dongjiang Basin[J]. Tropical geography, 2008, 28(4): 306-310.

[22] 高建東, 許春芳. 1970—2019年山東陵城降水和氣溫變化分析[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2020, 39(S1): 71-74.

GAO Jiandong, XU Chunfang. Analysis on the Variation of Precipitation and Air Temperature in Lingcheng District, Shandong Province from 1970 to 2019[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2020, 39(S1): 71-74.

[23] 馬榮. 延安市45年降水變化趨勢(shì)及突變特征分析[J]. 延安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2016, 35(3): 95-99.

MA Rong. Analysis of trend and mutation characteristics of precipitation in Yan’an city during the past 45 Years[J]. Journal of Yanan University (Natural Science Edition), 2016, 35(3): 95-99.

[24] 王朋輝, 張?zhí)? 于小磊. 近65年桂林市降雨侵蝕力變化特征與周期演化[J]. 貴州師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2019, 37(2): 23-28, 47.

WANG Penghui, ZHANG Tao, YU Xiaolei. Change characteristics and periodic evolution of rainfall erosion of Guilin in recent 65 years[J]. Journal of Guizhou Normal University (Natural Science Edition), 2019, 37(2): 23-28, 47.

[25] 張曉, 李凈, 姚曉軍, 等. 近45年青海省降水時(shí)空變化特征及突變分析[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境, 2012, 26(5): 6-12.

ZHANG Xiao, LI Jing, YAO Xiaojun, et al. Characteristics of precipitation variation and the abrupt change over Qinghai in recent 45 years[J]. Journal of Arid Land Resources and Environment, 2012, 26(5): 6-12.

[26] 孫朋, 金燕婷, 郭忠臣, 等. 1959—2017 年安徽省夏季降水的時(shí)空變化及其影響因素研究[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2020, 39(2): 99-106.

SUN Peng, JIN Yanting, GUO Zhongchen, et al. Study on the Summer Precipitation Spatial-temporal Variation and Influencing Factors inAnhui Province in 1959―2017[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2020, 39(2): 99-106.

[27] 王文圣, 丁晶, 李躍清. 水文小波分析[M]. 北京: 化學(xué)化工出版社, 2005．

WANG Wensheng, DING Jin, LI Yueqing. Hydrological wavelet analysis[M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2005.

[28] 桑燕芳. 水文序列小波分析與預(yù)報(bào)方法的研究及應(yīng)用[D]. 南京: 南京大學(xué), 2011．

SANG Yanfang. Improvement on wavelet analysis methodology and its application in hydrologic time series analysis and forecasting[D]. Nanjing: Nanjing University, 2011.

[29] 翟曉麗. 關(guān)中盆地降水變化趨勢(shì)研究[D]. 西安: 西安科技大學(xué), 2012．

ZHAI Xiaoli. The study of precipitation trend in Guanzhong basin[D]. Xi’an: Xi’an University of Science and Technology, 2012.

[30] 郭素榮. 1960—2010年青海省氣候變化的時(shí)空特征分析[D]. 蘭州: 西北師范大學(xué), 2012．

GUO Surong. The analysis of temporal and spatial variation of climate in Qinghai Province from 1960 to 2010[D]. Lanzhou: Northwest Normal University, 2012.

[31] 郭嘉兵, 李金文, 馬金珠, 等. 甘肅省1961—2018年降水量時(shí)空分布與變化研究[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2021, 40(3): 142-148．

GUO Jiabing, LI Jinwen, MA Jinzhu, et.al. Spatiotemporal variation in precipitation over Gansu Province from 1961 to 2018[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2021, 40(3):142-148.

[32] 張揚(yáng), 李寶富, 陳亞寧. 1970—2013年西北干旱區(qū)空中水汽含量時(shí)空變化與降水量的關(guān)系[J]. 自然資源學(xué)報(bào), 2018, 33(6): 1 043-1 055．

ZHANG Yang, LI Baofu, CHEN Yaning. The temporal and spatial variation of water vapor content and its relationship with precipitation in the arid region of northwest China from 1970 to 2013[J]. Journal of Natural Resources, 2018, 33(6): 1 043-1 055.

[33] 商沙沙, 廉麗姝, 馬婷, 等. 近54 a中國(guó)西北地區(qū)氣溫和降水的時(shí)空變化特征[J]. 干旱區(qū)研究, 2018, 35(1): 68-76．

SHANG Shasha, LIAN Lishu, MA Ting, et al. Spatiotemporal variation of temperature and precipitation in northwest China in recent 54 years[J]. Arid Zone Research, 2018, 35(1): 68-76.

[34] 黃小燕, 李耀輝, 馮建英, 等, 中國(guó)西北地區(qū)降水量及極端干旱氣候變化特征[J], 生態(tài)學(xué)報(bào), 2015, 35(5): 1 359-1 370．

HUANG Xiaoyan, LI Yaohui, FENG Jianying, et al. Climate characteristics of precipitation and extreme drought events in Northwest China[J]. Acta Ecologica Sinica, 2015, 35(5):1 359-1 370.

[35] 顏亮東, 郭建平, 祁棟林, 等. 氣象干旱對(duì)青海牧草產(chǎn)量的影響及其在產(chǎn)量預(yù)報(bào)中的應(yīng)用[J]. 冰川凍土, 2016, 38(6): 1 732-1 738．

YAN Liangdong, GUO Jianping, QI Donglin, et.al. Meteorological drought in Qinghai Province: impact on pasture output and application in pasture yield estimation[J]. Journal of Glaciology and Geocryology, 2016, 38(6): 1 732-1 738.

[36] 陳曉光, 李林, 朱西德, 等. 青海省氣候變化的區(qū)域性差異及其成因研究[J]. 氣候變化研究進(jìn)展, 2009, 5(5): 249-254．

CHEN Xiaoguang, LI Lin, ZHU Xide, et.al. Regional differences of climate change in Qinghai Province and its contributing factors[J]. Advances in Climate Change Research, 2009, 5(5): 249-254.

[37] 李林, 申紅艷, 李紅梅, 等. 柴達(dá)木盆地氣候變化的區(qū)域顯著性及其成因研究[J]. 自然資源學(xué)報(bào), 2015, 30(4): 641-650．

LI Lin, SHEN Hongyan, LI Hongmei, et al. Regional differences of climate change in Qaidam basin and its contributing factors[J]. Journal of Natural Resources, 2015, 30(4): 641-650.

[38] 卓瑪草, 李廣, 馬維偉, 等. 近45年來(lái)甘肅省雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)氣候變化的時(shí)空特征[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究, 2021, 39(1): 200-206．

ZHUO Macao, LI Guang, MA Weiwei, et al. Spatial and temporal characteristics of climate change in rain-fedagricultural area of Gansu Province in recent 45 years[J]. Agricultural Research in the Arid Areas, 2021, 39(1): 200-206.

Variation of Rainfall, Temperature and Evaporation in the Region of Da Chaidan

QI Yan

(School of Water and Environment, Chang’an University, Xi’an 710061, China)

【】Precipitation, temperature and evapotranspiration are factors controlling water resource dynamics and crop growth in a region. Taking the region of Da Chaidan as an example, this paper analyzed their evolution over the past 50 years.【】Monthly meteorological data measured from 1956 to 2017 at different weather stations across the region of Da Chaidan were used in the analysis. Linear tendency estimation, Mann-Kendall test and Morlet wavelet analysis were used to analyze the characteristics of precipitation, temperature and evaporation.【】Precipitation and temperature had both been in increase while the evaporation had been in a decline during the studied period. Mann-Kendall test showed that 2001—2002 was the abrupt changing point for precipitation, while 1998—1999 was the abrupt changing point for evaporation. In contrast, the temperature did not show any abnormal change during this period. Three periodicities were identified for precipitation: 8, 19, and 29 years, four for temperature: 5, 9, 14 and 19 years, and two for evaporation: 10 and 18 years.【】Precipitation in the region of Da Chaidan is likely to enter a reduction cycle in the coming years, while the temperature is likely to rise and annual evaporation decreases.

precipitation; temperature; evaporation; Mann-Kendall test; Morlet wavelet; Da Chaidan

P426

A

10.13522/j.cnki.ggps.2021152

齊燕．大柴旦地區(qū)降雨、溫度及蒸發(fā)變化特征分析[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2021, 40(11): 115-121.

QI Yan. Variation of Rainfall, Temperature and Evaporation in the Region of Da Chaidan[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2021, 40(11): 115-121.

1672 - 3317（2021）11 - 0115 - 07

2021-04-15

齊燕（1995-），女。碩士研究生，主要從事水利工程研究。E-mail: qy15619283620@163.com

責(zé)任編輯：趙宇龍