格尔木市气候特征及变化周期分析

格尔木市气候特征及变化周期分析

陈芳 李洋

格尔木市气象局 青海 格尔木 816000

摘要：本文根据格尔木1981-2019年气象要素逐日观测资料，利用气候统计、线性回归、直线滑动平均、小波变换及M-K突变检验、相关性检验等方法进行了分析，得出以下结论：（1）格尔木市近40年来年平均降水量为807.91毫米，冬季降水少，夏季降水多，春秋二季相当；（2）格尔木市年平均气温为-4.0℃；年平均气温有明显的增暖趋势，在1991年产生突变；（3）格尔木市年平均日照时数为3056.8小时。年日照时数呈下降趋势；（4）格尔木市年降水量的变化过程中存在着3类尺度的周期变化规律；年平均气温的变化过程中存在着3类尺度的周期变化规律；格尔木市年平均日照时数的变化过程中存在着4类尺度的周期变化规律。

关键词：格尔木； 气候特征； 变化趋势

引言

气候变化对国民经济及人们生产生活有着极其重大的影响，因此，气候变化趋势研究引起了广大学者的关注和研究。

本文对格尔木市的气温、降水量、日照时数的时空分布规律及演变趋势；并结合MK突变检验、Morlet小波分析法对该地区气象要素的突变情况、周期变化等进行探讨，更好地服务当地的农牧业发展。

1资料来源

气象资料均来源于格尔木气象站，时间为1981-2019年。研究方法主要采用数理统计和MK突变检验、Morlet小波分析。

2格尔木主要气象因子分析

2.1气温变化

通过对格尔木1980-2019年气温资料的分析（图1）可知：格尔木年平均气温为-4.0℃，其中5-9月的月平均温度在0℃以上，其他月份气温均在0℃以下；月平均最低气温出现在1月份，为-15.42℃，最高值出现在7月份，为6.7℃，二者相差22.2℃。多年平均气温的线性倾向率为-0.731℃/10a，整体上是呈下降趋势。年平均气温最大值出于2010年，为-2.7℃；年平均气温最小值出现在2016年，值为-4.6℃，二者相差1.9℃。

图1格尔木市1981-2019年的月平均气温

2.2降水量变化

通过对格尔木1980-2019年各月降水统计分析（图2）可知：格尔木全年降水量最多是8月份，为94.5毫米；最少月份为12月份，仅为1.0毫米；降水主要集中在5-9月，各月在30毫米以上，累计为337.1毫米，占全年的90.6%。分析（图8）可知：格尔木夏季降水量为244.0毫米，占全年降水量的65.6%；秋季为71.0毫米，占全年19.1%；春季为52.6毫米，占全年14.1%；冬季仅为4.5毫米，占全年1.2%。说明格尔木冬季降水严重偏少，夏季降水较多，春秋二季降水基本一致。

图2格尔木月平均降水量

分析（图2）可知：格尔木近10年年平均降水量为372.1毫米，且呈波动变化，均在250-480毫米之间。最大年降水量出现在2018年，为479.6毫米；最小降水量出现在2010年，为259.5毫米，二者相差220.1毫米。多年平均降水量的线性倾向率为76.1℃/10a，整体上是呈上升趋势。

2.3日照时数的年际变化

分析可知：格尔木市平均年日照时数为3056.8小时，并以-25.163h/10a速度逐年递减的。最大值为3227.8小时，出现在1998年，最小值为2903.1小时，出现在2008年。春季日照时数变化呈缓慢上升趋势；其它季节日照时数均呈现减少趋势，冬季日照时数递减速度最大月日照时数最多为288.7小时（出现在5月），最少为209.9小时（出现在2月）。

3气象要素的突变分析

格尔木市1981-2019年年平均气温M-K曲线可知：90年代以来，年平均气温明显增暖。1999年以来，这种增暖趋势均超过0.05临界线，且达到0.001的显著性水平，表明格尔木市气温的增暖趋势十分显著。根据UF与UK的交点位置表明，格尔木市气温的增暖是一种突变现象，具体是1991年产生突变。同理可知：格尔木市1981-2019年年平均降水量M-K曲线在1986年前，基本上处于负值区，表现出减小的趋势，但基本稳定于0.05临界线内，突变不显著。格尔木市1971-2010年年平均日照时数的UF曲线基本位于负值区，表现出减小的趋势。2007年前，UF曲线基本位于临界曲线内，突变不显著。2007年后，UF曲线位于临界曲线外，突变显著。根据UF与UK的交点，2006年可能产生突变，但突变不显著。

4周期分析

对格尔木市近40年的年平均气温序列进行小波分析，以此得到小波分析的时频分布图及小波方差时频分析图（图略），可知：气温存在15-30a，8-14a及3-7a的3类尺度的周期变化规律。其中，在15-30a尺度上出现了正负交替的准二次振荡，在8-14a尺度上出现准4次振荡，3-7a尺度上出现了正负交替的8次变化。在小波方差图中，存在2个较为明显的峰值，它们依次对应10a及4a。其中，4a的时间尺度为最大峰值，即4a左右的周期振荡最强，为格尔木市年平均气温变化第一主周期。10a时间尺度为第二峰值，即格尔木市年平均气温变化第二主周期。同理可知：格尔木市的年降水量存在12-30a，7-11a及3-6a的3类尺度的周期变化规律。其中，在12-30a尺度上出现了正负交替的准二次振荡，在7-11a尺度上出现准5次振荡，在4-6a尺度上出现了正负交替的8次变化。在小波方差图中，存在4个较为明显的峰值，分别是18a、8a、5a、2a。其中，5a为第一主周期。18a、8a和2a为第二、第三、第四主周期。格尔木市年日照时数存在16-30a，11-15a，7-10a及4-6a的4类尺度的周期变化规律。其中，在16-30a尺度上出现了正负交替的准二次振荡，在11-15a尺度上出现准3次振荡，在7-10a尺度上出现了正负交替的准4次振荡，4-6a尺度上出现了正负交替的9次正负变化。在小波方差图中，存在3个较为明显的峰值，分别是22a、13a及9a。其中20a的时间尺度为最大峰值，即20a左右的周期振荡最强，为格尔木市年日照时数变化第一主周期。13a、9a为第二、第三主周期。

另外，格尔木市的气温、降水、日照均具有明显的年际变化和年代际变化特征。

5结论

（1）格尔木市近40年来年平均降水量为807.91毫米，冬季降水少，夏季降水多，春秋二季相当；

（2）格尔木市年平均气温为14.96℃；年平均气温有明显的增暖趋势，在1991年产生突变；

（3）格尔木市年平均日照时数为2075.6小时，年日照时数呈下降趋势；

（4）格尔木市年降水量的变化过程中存在着3类尺度的周期变化规律；年平均气温的变化过程中存在着3类尺度的周期变化规律；格尔木市年平均日照时数的变化过程中存在着4类尺度的周期变化规律。

参考文献

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