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本文利用中国西北干旱区1961-2000年49个气象台站0cm地温、气温的月平均资料，采用逐级归并法、经验正交函数(EOF)、旋转经验正交函数(REOF)和小波分析等方法对西北干旱区地气温差的时空演变特征、气候突变和周期振荡等进行分析，从降水、青藏高原积雪、近地层风速和环流形势着手来解释地气温差变化原因。
西北干旱区地气温差可分为冬季、春初、春夏、夏秋和秋末，秋末和冬季呈下降趋势，春初、春夏和夏秋呈上升趋势。地气温差受大尺度气候异常的影响，第一载荷向量反映了全区一致的性质，天山西脉、塔里木盆地、祁连山全年均为地气温差一致变化最主要的区域。西北干旱区地气温差异常区域可分为北疆区、南疆区、敦煌区、河西走廊区和内蒙区，北疆区和内蒙区有异常变化存在，北疆区春初、春夏和夏秋的变化幅度最小，南疆区夏半年(4-10月)上升幅度最大，敦煌区冬半年(11-2月)下降幅度最大。
在西北干旱区除春初气温呈下降趋势外，其余地温、气温均呈上升趋势。冬季和秋末均为气温上升幅度比地温大，使得地气温差总体呈下降的趋势。春初地温呈上升趋势，气温呈弱下降趋势，使得地气温差呈上升趋势。春夏和夏秋地温上升幅度比气温大，致使地气温差呈上升趋势。
从40年尺度来讲，地气温差、地温、气温、降水和近地层风速的突变点主要在20世纪80年代初期，其次为20世纪80年代中期到90年代初和20世纪70年代中后期。除冬季和秋末的地气温差为降低的突变性质，春初的地温、气温和夏秋、秋末的降水为高一低一高的突变性质外，其余均为升高的突变性质。地气温差和降水主要存在准3-6a周期，降水还存在准18a周期。地温和气温主要存在准3a和准11a周期，近地层风速没有显著的周期振荡。
在西北干旱区降水均为增加趋势，冬季、春初和夏秋降水多(少)，随后一季的地气温差大(小)。夏秋降水与同期及随后秋末和次年冬季地气温差为负相关关系，但相关性不好。秋末降水多(少)，同期地气温差大(小)。
青藏高原积雪总体呈平缓的增长态势，青藏高原冬春积雪与西北干旱区冬季地气温差呈负相关关系，与春初、春夏及夏秋为正相关关系，但从年际尺度讲，这种相关关系不显著。从年代际尺度来看青藏高原冬春积雪与地气温差的关系时，青藏高原冬春积雪对春初地气温差的变化有重要影响，青藏高原冬春积雪多(少)，春初地气温差大(小)。
近地层风速均呈下降趋势，近地层风速与地气温差相关显著，秋末和冬季，近地层风速与同期地气温差为正相关。春初、春夏和夏秋，近地层风速与同期地气温差为负相关。
20世纪后40年西北干旱区冬季地气温差呈减小趋势，其可能原因是20世纪80年代后全球进一步变暖，西北干旱区对流层中层高度场升高、气温升高，风场易出现反气旋式环流距平，寒潮活动减少，近地层风速减弱使得气温增暖高于地温，所以冬季地气温差呈下降趋势。而春初对流层中层高度场偏低时，气温偏低，降水、积雪偏多，风场易出现气旋式环流距平，近地层风速减弱使得气温增暖低于地温，所以春初地气温差呈上升趋势。