石羊河流域气候变化特征及干旱变化趋势分析

来源 :现代农业科技 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qingfeng112233
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘要 本文以1961—2015年石羊河流域的武威和民勤气象站气温和降水气象数据为基础,利用线型趋势分析法和距平值法分析了河西走廊石羊河流域气候的年际变化和季节变化特征,用气候干旱指数综合分析了该流域不同地区不同年代干旱情况。结果表明,近55年来,石羊河流域年均气温总体呈上升趋势,其中20世纪90年代至21世纪初气温升高幅度较大。降水总体也呈相对增多趋势,但存在较大的年际变化和丰枯交替现象。同时,石羊河流域气候干旱指数也趋于增大。气候越来越干旱,而民勤的干旱化趋势会更加明显。
  关键词 干旱;气温;降水;干旱指数;变化趋势;石羊河流域
  中图分类号 P467 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2017)15-0220-03
  近年来,随着全球气候的变暖,干旱化趋势尤其在中国北方已经成为了一个非常突出而又严重的环境问题。石羊河流域因常年缺水,生态极其脆弱,环境的自我调节能力较低,因此深入研究该流域的气候变化特征和干旱变化趋势对于及时调整农业生产结构和实现农业的可持续发展具有十分重要的意义[1]。许多学者针对干旱和半干旱地区的干旱化趋势开展了相关研究,研究范围涵盖全球[2]、全国[3]和各区域[4-6]等,但对石羊河流域气候要素的变化特征以及干旱化趋势进行系统分析的研究还比较鲜见。本文围绕干旱这一问题,对石羊河流域近55年来气温、降水的变化特征进行详细分析,并采用气候干旱指数探讨石羊河流域的干旱演变趋势,以期为科学认识干旱区气候变化机制提供理论指导。
  1 资料与方法
  1.1 研究区概况
  石羊河流域位于甘肃省河西走廊东段,地势南高北低,是典型的大陆性气候。流域自南向北大致可划分为3个气候区:南部祁连山高寒半干旱湿润区,中部走廊平原温凉干旱区,北部温暖干旱区,其中民勤北部接近腾格里沙漠边缘地带,石羊河流域是甘肃省内陆河流中用水量大、生态环境问题突出的地区,水资源的短缺已经成为制约其经济发展的瓶颈,其中下游民勤县的生态恶化形势最为严重。
  1.2 数据来源与分析方法
  本文利用1961—2015年凉州区、民勤县2个气象站的气温、降水的气象数据,采用气象学中常用的线型趋势分析法和距平值进行气候的干旱变化特征分析。主要从年际和季节2个时间尺度,重点以季节为单位对该区气候的变化特征进行分析。其中,3—5月为春季,6—8月为夏季,9—11月为秋季,12月至次年2月为冬季。另外,采用气候干旱指数进行对石羊河流域的干旱变化趋势进行探讨。
  2 结果与分析
  2.1 石羊河流域的气温特征
  2.1.1 气温的年变化。从图1可以看出,近55年来石羊河流域平均气温总体呈升高的趋势,尤其是20世纪90年代开始到21世纪初气温升高幅度较大。其中凉州区、民勤县近55年的年平均增温率分别为0.76、0.78 ℃/10年,民勤县气温增速比凉州区大,但其气温增速都远远高于北半球陆地平均气温的上升趋势(0.064 ℃/10年)以及全国水平(0.076 ℃/10年)[6]。由此可见,石羊河流域具有明显的气温升高气候变暖特征。
  20世纪60—80年代气温增长呈负距平,其中凉州区的气温距平从-0.50 ℃下降到-0.58 ℃,民勤县的气温距平则从-0.72 ℃上升到-0.33 ℃;90年代以来,气温增长开始呈现正距平,其中凉州区从-0.58 ℃增长到-0.08 ℃,民勤县距平从-0.33 ℃增长到0.37 ℃。80—90年代的升温幅度民勤县的高于凉州区。21世纪初,气温增长幅度较大,气温距平为正,凉州区气温距平从-0.08 ℃上升到1.92 ℃,民勤县距平从0.37 ℃升高到1.43 ℃,21世纪初凉州区的气温增速则高于民勤县,究其原因,与近55年来凉州区的人口迅速增加和城市化进程加快的现状密切相关。总之,在全球气候变暖的背景下,石羊河流域的气温也有较为明显的增长,符合最近50年中国气温的上升趋势[7-8]。
  2.1.2 气温的季节变化。从季节变化可以看出,石羊河流域四季气温均有上升,但上升的幅度不同。通过表1可以看出,石羊河流域四季气温上升最快的为冬季,凉州区为0.52 ℃/10年,民勤县为0.54 ℃/10年;其次是秋季,其中凉州区为0.39 ℃/10年,民勤县为0.30 ℃/10年;春季凉州区为0.28 ℃/10年,民勤县为0.30 ℃/10年;夏季最小,凉州区为0.23 ℃/10年,民勤县为0.20 ℃/10年。由此说明,石羊河流域气候变暖是由冬季和秋季的气温升高幅度较大所致。
  此外,春、夏、秋、冬4季气温距平均呈增加趋势,且春、夏、秋3季凉州区距平增长速率要高于民勤县,而冬季民勤县距平增长速率高于凉州区。其中春季凉州区从-0.18 ℃/年增加到1.21 ℃/年;民勤县则从-0.43 ℃/年增加到1.06 ℃/年。夏季气温距平与其他季节相比,增幅最小,凉州区从-0.03 ℃/年增加到1.11 ℃/年;民勤县从-0.26 ℃/年增加到0.75 ℃/年。冬季与其他季节相比,增幅最大,凉州区从-1.37 ℃/年增加到1.22 ℃/年,民勤县从-1.76 ℃/年增加到0.95 ℃/年。
  2.2 石羊河流域的降水特征
  2.2.1 降水量的年际变化。图2反映的是石羊河流域近55年来的降水变化特征,总体上来看,降水呈相对增多的趋势,降水的年际变化不同地区呈现出不同的特点。通过线性拟合统计出55年各站降水量的增长率,凉州区为3.02 mm,民勤县为2.91 mm。55年来,流域降水呈现出丰枯交替的变化趋势,凉州区降水经历了“多—少—多”的变化过程,20世纪60年代、90年代呈上升趋势,90年代上升较为显著,这主要是全球气候变暖促使南方热带海洋水汽向北输送的结果[2]。1993年降水量最大,为251.3 mm,偏多48.1%;2013年降水最少,為85.2 mm,偏少49.8%,是凉州区历年降水最少的年份。民勤降水经历了“少—多—少—多”的变化过程,60年代和80年代呈减少趋势,其中80年代减少较为明显。70年代、90年代和21世纪初呈上升趋势,70年代上升比较显著。1994年降水量达202.0 mm,偏多75.7%,为历史最大值;1962年降水量最小,为42.2 mm,偏少63.3%,为历史最小值。总之,石羊河流域降水量总体呈增多趋势,与西部降水量相对增加的趋势一致。同时,该流域下垫面的变化和风向的转变,加上地势阻挡,使水汽集聚,导致降水增多。   2.2.2 降水量的季节变化。从降水量的季节变化可以看出,流域内降水一般集中在春、夏、秋3季,其中夏季降水最多,秋季次之,春季较少,冬季最少,与温带大陆性气候的降水特征相吻合。从表2可以看出,各年代降水季节变化不同。
  近55年春季降水量凉州区呈“增—减—增—减”趋势,其中20世纪60年代增加最为明显,70年代减少明显;民勤县20世纪60年代、80年代和21世纪初降水增多,70年代和90年代初降水减少。夏季凉州区呈“减—增—减”的趋势,其中20世纪80年代和90年代降水增多,20世纪60年代、70年代和21世纪初降水减少;民勤县降水量20世纪70年代和21世纪初降水增多,60年代、80年代和90年代降水减少。秋季凉州区呈“增—减—增”的趋势,其中20世纪60年代、70年代和21世纪初降水增加,20世纪80年代和90年代降水减少;民勤县降水量20世纪70年代和21世纪初降水增多,20世纪60年代、80年代和90年代降水减少。冬季凉州区呈“增—减—增”的趋势,其中20世纪60年代和21世纪初降水增多,20世纪70年代、80年代和90年代降水减少;民勤县降水量则为20世纪80年代和21世纪初降水增多,20世纪60年代、70年代和90年代降水减少。
  总体来看,石羊河流域降水60年代春季和历史降水量相持平,夏秋季减少,春冬增多;70年代春、冬季降水减少,夏秋季增多;80年代春、夏、冬季降水都增多,秋季减少;90年代春、夏季增多,秋、冬季减少;21世纪初春、秋、冬季增多,夏季减少。
  2.3 石羊河流域干旱变化特征分析
  为了综合反映石羊河流域的干旱变化情况,采用气候干旱指数[9]加以描述:
  DIi=PIi TIi(1)
  式(1)中,DIi为第i年的干旱指数,DIi值越大,表示气候越干旱;PIi是第i年的降水距平指数,TIi为第i年的温度距平指数。
  由(1)式可得到石羊河流域历年的DI值平均值为0。从凉州区的DI值历年演变来看,20世纪60年代、70年代和80年代气候较湿润,DI值分别为-6.25%、-12.69%和 -13.04%;90年代初气候较为湿润,DI值较小,为4.51%,随着降水减少,其余年份以干旱为主,最干旱的年份出现在2002年和2014年,DI值分别为5.79%和5.73%。民勤县的DI值也呈增加趋势,但气候变化幅度比凉州区大。其中60年代和80年代气候比较湿润,DI值分别为-16.04%和-12.25%,其后除1983年、1985年、1994年和1996年较湿润外,其余以干旱为主[10]。其中,从图3可以看出,有几个明显干旱的年份,分别为1973年,DI值为55.83%;1978年,DI值为47.02%;1994年,DI值为75.62%,为近55年以来最干旱的年份;2002年,DI值为47.07%,2003年,DI值为35.28%。可见,民勤气候干旱程度总体上呈增加趋势,变得越来越干旱,与凉州区相比,干旱变化幅度较大。总体来看,石羊河流域的气候干旱程度在不断增加,气候干旱化趋势较为明显。
  3 结论与讨论
  (1)近55年来,从气温年际变化看,石羊河流域内平均气温呈逐年升高的趋势,特别是从20世纪90年代开始到21世纪初气温升高幅度较大,且民勤县气温增速比凉州区大。从气温的季节变化看,石羊河流域四季气温均有不同程度的上升,但从总体来看,秋、冬2季气温上升较快,特别是冬季气温升高幅度最大,春、夏2季气温上升较慢,夏季最小。
  (2)石羊河流域近55年以来降水存在较大的年际变化和丰枯交替现象。但从总体上来说,降水呈相对增多的趋势,但各站各年份增加幅度不相同,降水分布不均。石羊河流域降水一般集中在春、夏、秋3季,冬季降水最少,这与大陆性气候的降水规律相一致。
  (3)石羊河流域内的气候干旱指数主要反映流域的干旱变化趋势,干旱指数呈增加趋势。气候干旱指数最大值出现在民勤地区。但从总体上来看,整个流域内气候干旱指数呈增加趋势,气候会越来越干旱,并且民勤的干旱化趋势会比武威的更加明显。
  干旱是较为复杂的自然现象之一,是大气圈、水圈、岩石圈和生物圈综合作用的结果[11-12],本文仅从气温和降水2个气候要素进行了研究,没有考虑地表的水文过程以及人类活动等其他因素对干旱的影响[1],这将是本研究今后须进一步深入进行的工作。
  4 参考文献
  [1] 阎峰,王艳娇,吴波.近50年河北省干旱时空分布特征[J].地理研究,2010,29(3):423-430.
  [2] 李新周,刘晓东,马柱国.近百年来全球主要干旱区的干旱化特征分析[J].干旱区研究,2004,21(2):97-103.
  [3] 马柱国,任小波.1951—2006年中国区域干旱化特征[J].气候变化研究进展,2007,3(4):195-201.
  [4] 姚玉璧,肖国举,王润元,等.近50年来西北半干旱区气候变化特征[J].干旱区地理,2009,32(2):159-165.
  [5] 冉津江,季明霞,黄建平,等.中国北方干旱区和半干旱区近60年气候变化特征及成因分析[J].兰州大学学报(自科版),2014(1):46-53.
  [6] 李玲萍,杨永龙,钱莉.石羊河流域近45年气温和降水特征分析[J].干旱区研究,2008,25(5):705-710.
  [7] 左洪超,吕世华,胡隐樵.中国近50年气温及其降水量的变化趋势分析[J].高原气象,2004,23(2):238-224.
  [8] 彭锁端.石羊河流域降水特性分析[J].甘肃水电水利技术,2009,45(9):7-8.
  [9] 杨胜天,刘昌明,孙睿.黄河流域干旱狀况变化的气候与植被特征分析[J].自然资源学报,2003,18(2):136-141.
  [10] 刘明春.石羊河流域气候干湿状况分析及评价[J].生态学杂志,2006,25(8):880-884.
  [11] 刘明春,马兴祥,张惠玲,等.甘肃武威市作物气候经济优势分析及种植结构调整方案[J].南京气象学院学报,2001,24(3):423-428.
  [12] 刘明春.河西走廊东部沿沙漠地区作物种植结构调整方案[J].南京气象学院学报,2003,26(1):124-129.
其他文献
摘要 采用不同药剂,研究小麦田农药减量增产技术。结果表明,秋播期采用芸天力 四冠拌种,生长期单独喷施芸天力150、300 mL/hm2,分别较对照增产8.54%、10.59%;芸天力与杀菌剂足量喷施的小区较对照增产11.88%;芸天力与农药减量20%喷施的小区较对照增产17.58%。喷施芸天力对小麦具有明显的增产作用,增产幅度达8.54%~17.58%,在农药减量20%的情况下,产量提高5.7个百
摘要 介绍了鲁山县蚕业生产现状,分析了制约柞蚕生产发展的主要因素,并提出了发展建议,以期为推动柞蚕产业化发展进程提供科学参考。  關键词 柞蚕业;产业化;生产现状;制约因素;发展建议;河南鲁山  中图分类号 [S88-9] 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2017)15-0239-02  Abstract This paper introduced the status of ser
摘要 为筛选优质、高产、抗病性强的早熟马铃薯新品种,进行了早熟马铃薯引种与筛选试验,结果表明:9个引进早熟马铃薯品种中,农艺性状表现良好的是费乌瑞它、中薯4号、大西洋,产量表现为费乌瑞它>中薯4号>大西洋。3个品种平均产量高、抗病性强、品质好、适应性强,适宜在拉萨、日喀则、山南、林芝等地大面积推广种植。  关键词 早熟马铃薯;品种引进;筛选;农艺性状;产量;西藏自治区  中图分类号 S532.03
摘要 本文首先对固原市原州区农业基本情况、农业生产对气象服务的需求、对服务需求的满意程度以及农民对气象服务的意见和建议进行深入调查。在调查的基础上,分析了当前原州区气象为农服务中存在的气象预报准确率有待提高、气象宣传工作力度不够、气象服务针对性有待增强、气象服务支撑能力亟待提升等问题,并有针对性地提出了必要的意见和建议,以期为以后原州区更好地开展气象为农服务奠定坚实基础。  关键词 气象为农服务;
摘要 水耕栽培是无土栽培的一种。利用水耕栽培技术对海南热带地区的叶菜类蔬菜进行种植生产,不仅可以避免因土壤连作障碍造成叶菜类蔬菜减产,而且还能有效防止病虫害的发生,减少农药使用量,使蔬菜无污染、安全、无农药残留。现从大棚覆盖材料、设备配备、播种育苗、移栽、栽培管理、病虫害防治、采收等方面介绍热带地区叶菜类蔬菜水耕栽培技术,以供种植户参考。  关键词 叶菜类蔬菜;水耕;栽培技术;热带地区  中图分类
摘要 为生产出紫薯脱毒苗,进行了紫薯济薯18号脱毒苗的芽诱导及快繁技术研究。结果表明,济薯18号茎尖分生组织最佳芽诱导培养基为MS 0.6 mg/L 6-BA 0.1 mg/L NAA。在含有NAA的MS培养基中,当NAA浓度为1.0 mg/L时,茎的出芽和生根所需时间最短,培养28 d后叶片数和生根数也最多;但根长和株高在NAA浓度为0.1 mg/L时最高,说明NAA在较低浓度时促进根的生长。在
摘要 针对食品质量与安全专业动物性食品病理学检验实践教学中存在的各种弊端,结合本课程实践教学的特点,提出了一系列改革措施,包括增设开放性设计实验、多种教学方法的综合运用、完善实践教学考核体系、加强师资队伍建设和提高教学实习质量5个方面。通过改革,初步建立一套适合食品质量与安全专业动物性食品病理学检验的实践教学体系。  关键词 动物性食品病理学检验 ;食品质量与安全专业;实验教学;教学实习;改革  
摘要 为探明不同烤烟膜下小苗移栽的最适揭膜培土时间,研究不同揭膜培土时间对烤烟膜下小苗移栽生长发育和烟叶品质的影响,为指导完善腾冲膜下小苗移栽配套提供依据。本次试验设计了膜下小苗移栽后25、35、45 d揭膜培土以及常规膜上移栽35 d揭膜培土4个处理。结果表明,不同揭膜培土时间处理对烟株大田生长势、农艺性状、抗病性、经济性状及烤后原烟外观质量有较大影响,膜下小苗栽后35 d进行揭膜培土操作的烤后
摘要 通过“3414”水稻肥效试验结果,获得肥料效应函数方程,得出水稻理论氮、磷、钾最佳施肥量,其中,纯N 172.5 kg/hm2、P2O5 90 kg/hm2、K2O 187.5 kg/hm2,最佳产量10 006.5 kg/hm2。综合不同施肥量和产量关系,结合五河县农业生产实际,建议氮、磷、钾施用量分别为尿素375 kg/hm2、过磷酸钙750 kg/hm2、氯化钾281.25 kg/hm
摘要 紫花苜蓿作为最主要的优质绿色饲料,是发展畜牧业的物质基础。研究配方肥料对紫花苜蓿的生产性能的影响,可为山东地区紫花苜蓿标准化种植提供科学依据。以青岛胶州、聊城阳谷和枣庄台儿庄3个试验基地的紫花苜蓿为试验材料,根据三地不同的土壤理化性质开展配方施肥试验,以原施肥水平作为对照,对各项指标进行测定分析。结果表明,台儿庄、聊城地区紫花苜蓿在株高、茎粗方面都有不同程度的改善,胶州地区配方施肥的紫花苜蓿