罗晓玲，李岩瑛，杨
梅，等.河西走廊东部近60年气候时空变化特征［J ］.湖北农业科学，2021，60（1）：32-36． 收稿日期：2020-03-30
基金项目：国家自然科学基金面上项目（41975015）光学学报
作者简介：罗晓玲（1966-），女，甘肃酒泉人，高级工程师，主要从事天气气候预报预测及相关研究，（电话）180****7758（）***************。
河西走廊东部近60年气候时空变化特征
罗晓玲1，李岩瑛1，2
，杨
梅1，聂鑫2
（1.甘肃省武威市气象局，甘肃武威733000；2.中国气象局兰州干旱气象研究所/干旱气候变化
与减灾重点开放实验室/甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室，兰州
730020）
摘要：利用甘肃省武威市4个气象站1959—2018年的气温、降水、大风和沙尘暴资料，采用线性倾向率、滑动t 检验、小波分析和功率谱等方法对其时空变化规律进行了系统分析。结果表明，年平均气温呈上升趋势，年际倾向率为0.40℃/10年，且这种增暖趋势存在突变，四季增温速度是冬季＞秋季＞春季＞夏季；空间变化特点为中北部增温速度比南部快。年降水量呈波动增加趋势，年际倾向率为6.1mm/10年，四季降水量除秋季持平外，其他季节都呈增加趋势，增幅为夏季＞春季＞冬季；空间变化表现为南部增加速度快、中部增加速度慢。年大风日数呈减少趋势，年际倾向率为-0.4d/10年，春季大风日数的减少抵消了冬季大风日数的增多，以夏季减少最显著；空间变化表现为南部呈增加趋势、中北部呈减少趋势。年沙尘暴日数显著减少，年际倾向率为-2.8d/10年，减少速度为春季＝夏季＞冬季＞秋季；空间上呈自南向北减少速度逐渐加大的变化特点。武威市气候暖湿化趋势明显，随着石羊河流域综合治理力度加大，大风日数和沙尘暴日数显著减少，生态环境得到改善。关键词：气象要素；气候变化；空间分布；河西走廊东部中图分类号：P467 文献标识码：A
文章编号：0439-8114（2021）01-0032-05DOI:10.14088/jki.issn0439-8114.2021.01.007
开放科学（资源服务）标识码（OSID ）：
Spatial-temporal variable characteristics of climate in the eastern Hexi corridor during the recent sixty years
LUO Xiao-ling 1，LI Yan-ying 1，2
，YANG Mei 1，NIE Xin 2
（1.Wuwei City Meteorological Bureau ，Wuwei 733000，Gansu ，China ；2.Institute of Arid Meteorology ，CMA/Key Open Laboratory of Arid Climatic
Change and Disaster Reduction/Key Laboratory of Arid Climatic Change and Reducing Disaster of Gansu Province ，Lanzhou 730020，China ）
Abstract ：Based on the date of four weather stations ’temperature ，precipitation ，strong wind and sandstorm in Wuwei city of Gansu province from 1959to 2018，its spatial-temporal variable characteristics were analyzed using linear tendency estimation ，slip t -exam⁃ine ，wavelet method ，
power spectrum ，et al.The results showed that the annual mean temperature increased constantly with an inter⁃annual propensity rate of 0.40℃/10a ，and this warming trend was sudden.The seasonal warming speed from high to low was winter ，autumn ，spring and summer.The spatial variation was characterized by a faster warming speed in the north-central than in the south.Precipitation showed fluctuation increasing trend with an interannual propensity rate of 6.1mm/10a.Except for autumn ，precipitation in other seasons showed an increasing trend ，and increase rate from big to small was summer ，spring and winter.The spatial variation
of precipitation was fast in the south and slow in the middle.There was a downward trend in windy weather with an interannual propen⁃sity rate of -0.4d/10a.The decrease in spring winds offset the increase in winter ，and the most significant decrease was in summer.Spatial change of strong wind showed an increasing trend in the south and a decreasing trend in the north-central.The sandstorm signif⁃icantly reduced with an interannual propensity rate of -2.8d/10a ，and its reduced speed from big to small was spring and summer ，
winter ，autumn.In space ，there was a gradual increase in the speed reduction of sandstorm from south to north.The trend of warm and humid climate in Wuwei city was obvious.The wind and sandstorm have been significantly reduced ，the ecological environment has been improved with th
e increase of comprehensive management of the Shiyang river basin.Key words ：meteorological elements ；climate change ；spatial distribution ；eastern Hexi corridor
第1期
气候变化、全球变暖已成为世界关注热点。IPCC第五次评估报告指出［1］，1901—2012年全球平均气温百年升高了0.89℃，大于第四次报告中的0.74℃，近年来变暖速度明显加快，中国近百年来也升高了0.5~0.8℃［2，3］，与全球气候变化趋势基本相同，特别是20世纪80年代、90年代升温迅速，西部地区的变暖程度则远高于全国［4］。已有研究表明［5］，华北地区强降水事件趋于减少，但西北地区强降水事件趋于增多［6］，且20世纪80年代后期西北地区由暖干向暖湿转型现象明显，祁连山及其北侧中西段气候转型较为显著［7-9］。
武威市位于甘肃省河西走廊东部，乌鞘岭以西，祁连山北麓，地形复杂，气候差异大，是典型的干旱半干旱气候，也是全球气候变化的敏感区。靳生理等［10］认为，河西地区降水变率大且均匀度较差。有学者［11-16］对河西走廊气温、降水、大风和沙尘暴等气候要素变化特征进行了分析，但随着时间序列变长，各要素均发生了较明显的变化。但针对该地区小区域气候变化的研究还可以更详细一点。因此，本研究以河西走廊东部为研究对象，用各站近60年的气温、降水、大风和沙尘暴数据，从时间和空间2个角度对其变化特征进行较为全面的分析，旨在揭示其气候变化规律，为地方经济发展以及防灾减灾工作提供决策参考。
1研究区概况、资料来源与方法
1.1研究区概况
武威市地处甘肃省河西走廊东部，位于东经101°41′—104°16′、北纬36°29′—39°27′，共辖民勤、凉州、古浪、天祝4个县（区），地势西南高、东北低。其海拔高度为1300~3100m，年降水量为110~410 mm，年蒸发量为1500~2700mm。区内气候干旱少雨且温差大，随着海拔的升高，由东北向西南气温呈下降趋势，降水则相反。特别是位于最北面的民勤县，北、东、东南3面被巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠所包围，大风和沙尘暴频发。
1.2资料来源
所用气象要素数据来源于武威市凉州、民勤、古浪、天祝4个气象站的观测记录。
1.3统计与分析方法
采用武威市4个观测站1959—2018年的气温、降水、大风和沙尘暴年序列资料，利用线性倾向率［17］方法进行气候要素的变化趋势分析，通过滑动t检验方法检验是否存在显著突变，经小波和功率谱分析求得各序列的显著周期。
通过Excel2007、SPSS22.0、VB6.0等软件，对
资料进行统计、处理和分析。
2结果与分析
2.1气候时间变化特征
2.1.1气温时间变化特征1959—2018年气温年际变化（图1）显示，武威市年平均气温呈上升趋势，增温速度为0.39℃/10年（P＜0.001），高于中国（0.24℃/10年）［18］、西北地区（0.32℃/10年）［19］、河西走廊（0.27℃/10年）［11］和河西走廊西部（0.25℃/10年）［20］的增温速度。气温年代际变化表明（表1），20世纪60—80年代气温偏低，90年代为气温转折点，由降温变为升温，1999—2008年增温最快，增温速度为0.80℃/10
年。
图1武威市年平均气温变化趋势
表1武威市各县（区）气温距平年代际变化（单位：℃）起止时间
1959—1968年
1969—1978年
1979—1988年
1989—1998年一周立波秀2011
1999—2008年
2009—2018年
凉州
-0.5
-
0.9
-0.7
-0.3
1.0
1.4
民勤
-0.6
-0.7
-0.3
0.4
0.9
1.4
古浪
-0.7
-0.8
-0.6
0.0
0.8
1.3
天祝
-0.4
-0.6
-
0.5
0.1
0.6
耐热粘合剂0.8
全市
-0.5
-0.7
-0.5
0.0
0.8
1.2
四季气温均有上升，增温速度是冬季＞秋季＞春季＞夏季（图略）。冬季增温速度最大，年际倾向率为0.49℃/10年（P＜0.001），20世纪60年代后期出现下降，1968年出现最低值，平均气温为-11.4℃，之后迅速上升，80年代后期短暂下降后，上升趋势逐渐明显，特别是近30年升温显著。春季增温速度为0.38℃/10年（P＜0.001），20世纪70年代、80年代略有下降，90年代开始呈持续升温状态。夏季增温速度最小，为0.33℃/10年（P＜0.001），20世纪80年代和90年代前期略有下降，90年代后期开始持续升温。秋季增温速度为0.42℃/10年（P＜0.001），60年代后期出现短暂下降，直线下降至最低值（1967年的3.4℃），之后呈波浪式上升。
滑动t检验检测结果表明（图略），武威市年平均气温在1967年为最低，2013年为最高，在这2年
罗晓玲等：河西走廊东部近60年气候时空变化特征33
湖北农业科学2021年
发生了显著突变（通过了α=0.05水平的置信度检验）。春、夏、秋、冬四季气温分别在1970年、2013年、2018年，2013年、2016年、2018年，1967年，1968年、2017年存在突变。
经小波和功率谱分析求得年平均气温存在显著
的周期振荡，20世纪60年代主要存在2~3年的周期，70年代和80年代主要表现为5~6年的周期，90年
昂达v972四核版代至2018年则是3~4年的周期（图略）。2~3年、3~4年的周期通过了α=0.05水平的置信度检验（红噪声检验）。2.1.2
降水量时间变化特征
1959—2018年武威
市年降水量变化（图2）显示，降水量呈波动增加趋势，年际倾向率为6.1mm/10年（P ＞0.05）。年代际变化（表2）表明，1959—1968年是近60年来的最干旱期，也是降水年际变化最剧烈期，1961年降水量次多，为325.1mm ，1962年降水量最少，为152.2mm ；1969—1978年较湿润，1979—1998年逐渐转变为较干旱期，1999—2018年是显著湿润期，近10年尤为显著。降水存在3个转折点，1969—1978年由干旱转为较湿润，1979—1998年由较湿润转为较干旱，1999—2008
年由较干旱转为湿润。
图21959—2018年武威市年平均降水量变化趋势表2
武威市各县（区）降水量距平百分率年代际变化
（单位：%）
起止时间1959—1968年1969—1978年1979—1988年1989—1998年1999—2008年2009—2018年
凉州-4.8-3.8-3.34.97.2
-0.1
民勤-13.69.9
-6.9-3.67.46.9古浪-5.84.6
-1.42.2-0.60.9天祝-10.8-3.64.3
-3.92.711.3全市-8.50.6
-0.1-0.42.85.4各季降水变化趋势表明（图略），秋季降水呈持平状态，其他季节呈增加趋势。其中，冬季降水量年际倾向率最小，为0.6mm/10年（P ＞0.05），1960—1981年、1984—1987年降水量在平均值以下波动，1988年以后则在平均值以上波动，近10年增加较明显，但也是波动最大的10年。冬季降水量1971
年最少，为1.3mm ；2006年最多，为20.4mm 。春季降水量年际倾向率为1.5mm/10年（P ＞0.05），
1968—1981年降水量在平均值以下波动，其他时间均在平均值上下波动。春季降水量1968年最少，为18.9mm ；1964年最多，为39.8mm 。夏季降水量年际倾向率为3.0mm/10年（P ＞0.05），1962—1967年降水量在平均值以下波动，其他时间均在平均值上下波动。夏季降水量1962年最少，为53.6mm ；1994年最多，为76.8mm 。
滑动t 检验检测结果显示（图略），年降水量变
幅较大，呈波浪式上升趋势，在1962年发生了显著突变（通过了α=0.05水平的置信度检验），从最小值开始波浪式增加。春、夏、秋、冬四季降水量分别在1964年和1967年、1962年和1994年、1971年、2006年存在突变。
应用小波和功率谱分析求得年降水量存在显著
的周期振荡（图略），20世纪60年代至70年代初期存在2~5年短周期，70年代中期至90年代中期存在3~4年的短周期，90年代后期至21世纪前15年存在2年的短周期；20世纪60年代至80年代末存在6~8年的长周期，90年代中期至21世纪前18年存在8~10年的长周期。红噪声检验发现，2年、3~4年的短周期和8~10年的长周期通过了α=0.05水平的置信度检验。
综合气温和降水量变化特征，武威市气候有暖湿化趋势，特别是近20年比较显著。2.1.3
大风时间变化特征
1959—2018年武威市
年大风日数变化（图3）显示，年大风日数呈减少趋势，年际倾向率为-0.4d/10年（P ＞0.05）。年代际变
化（表3）表明，1959—1968年是近60年来大风日数
最少期，1967年大风日数最少，为8.3d ；1969—1978年则是最多期，1973年大风日数最多，为40.3d ，这10年也是大风日数转折点，由偏少期转为偏多期，之后逐渐减少，近10年减少幅度降低。
各季大风日数变化趋势表明（图略），春季大风日数呈略减少趋势，年际倾向率为-0.1d/10年（P ＞0.05），1960—1968年、2012—2017年大风日数在平均值以下波动，1967年大风日数最少，为3.3d ；1959
年大风日数最多，为17.8d 。夏季大风日数呈显著减少趋势，年际倾向率为-0.4d/10年（P ＜0.05），1960—1965年、1998—2012年大风日数在平均值以下波动，2005年大风最少，为1.8d ；1969—1975年、1980—1984年大风日数在平均值以上波动，1973年大风日数最多，为16.3d ；其他时间则在平均值上下波动。秋季大风日数呈持平状态，1960—1968年、2005—2009年大风日数在平均值以
下波动，1964年34
第1期和1967年大风最少，为0.5d ；其他时间则在平均值上下波动，1987年和1996大风日数最多，为6.8d 。冬季大风日数呈略增加趋势，年际倾向率为0.2d/10年（P ＞0.05），1961—1968年、1989—1993年大风日数在平均值以下波动，1968年大风日数最少，为0.8d ；1976—1979年、2014—2018年大风日数在平均值以上波动；其他时间则在平均值上下波动，1988年大风日数最多，为10.0d 。春季大风日数的减少抵消了冬季大风日数的增多，减轻了对全年大风日数的影响程度，夏季大风日数对全年大风日数
的贡献最大。
图31959—2018年武威市年大风日数变化趋势
表3
武威市各县（区）大风日数距平年代际变化（单位：d ）
起止时间
1959—1968年1969—1978年1979—1988年1989—1998年1999—2008年2009—2018年
凉州8.94.42.4
-6.0-5.1-4.6民勤1.5
10.58.3-5.1-6.8-8.6古浪-1.82.52.31.2
-1.2-2.8天祝-34.111.21.1
11.41.88.6全市-6.47.13.50.4
-
2.8-1.8滑动t 检验检测结果显示（图略），年大风日数呈波浪式下降趋势，在1967年和1973年发生了显著突变（通过了α=0.05水平的置信度检验）。春、夏、秋、冬四季大风分别在1959年和1967年、1973年和1974年、1972年、1988年和2011年存在突变。2.1.4
沙尘暴时间变化特征
1959—2018年武威
市年沙尘暴日数变化（图4）显示，年沙尘暴日数呈显著减少趋势，年际倾向率为-2.8d/10年（P ＜0.001）。年代际变化（表4）表明，1959—1998年沙尘暴日数持续减少，1999—2008年较前10年略有增加，近10年减少最显著。1959—1968年是最多期，1959年最多，为21.8d ；2017年最少，全年未出现。
四季沙尘暴均显著减少（图略），减少速度是春季＝夏季＞冬季＞秋季。春季沙尘暴日数年际倾向率为-1.2d/10年（P ＜0.001）；1959—1977年、1979—1987年沙尘暴日数在平均值以上波动，1959年沙
尘暴最多，为10.8d ；1988—1999年、2003—2018年在平均值以下波动；其他时间则在平均值上下波动，2015年、2018年未出现沙尘暴。夏季沙尘暴日数年际倾向率为-1.2d/10年（P ＜0.001）；1959—1984年沙尘暴日数在平均值以上波动，1966年沙尘暴日数
最多，为7.3d ；1988—2018年在平均值以下波动；其他时间则在平均值上下波动，有8年未出现沙尘暴。秋季年际倾向率为-0.3d/10年（P ＜0.001）；1959—1966年、1981—1986年沙尘暴日数在平均值以上波动，1959年沙尘暴日数最多，为4.0d ；1992—2018年在平均值以下波动，其他时间则在平均值上下波动，有21年未出现沙尘暴。冬季沙尘暴日数年际倾向率为-0.6d/10年（P ＜0.001）；1960—1983年沙尘暴日数在平均值以上波动，1963年沙尘暴日数最多，为5.5d ；1989—2018年在平均值以下波动；其他时间则在平均值上下波动，其中有9
年未出现沙尘暴。图41959—2018年武威市年沙尘暴日数变化趋势
表4
武威市各县（区）沙尘暴日数距平年代际变化（单位：d ）
起止时间
1959—1968年1969—1978年1979—1988年1989—1998年1999—2008年2009—2018年
凉州9.83.0
-0.5-4.2-3.3-4.9民勤12.113.213.3
-9.3-9.9-19.2古浪2.02.80.5
-2.0-1.1-2.4天祝1.00.70.4
性之初-0.8-0.3-0.8全市6.24.93.4
-4.1-3.7-6.8滑动t 检验检测结果显示（图略），年沙尘暴日数呈显著下降趋势，在1959年发生了显著
突变（通过了α=0.05水平的置信度检验）。春、夏、秋、冬四季沙尘暴日数分别在1959年和1979年、1966年和1973年、1966年和1979年、1963年和1972年存在突变。2.2
气候空间变化特征
武威市地形南高北低，从北向南海拔高度相差1800m ，受此影响，气象要素差异较大。年平均气温从南向北依次为天祝0.2℃、古浪5.6℃、凉州8.4℃、民勤8.6℃，南北最大相差8.4℃。近60年各地
罗晓玲等：河西走廊东部近60年气候时空变化特征35
湖北农业科学2021年
气温均呈上升趋势，增温速度为（凉州0.43℃/10年）＞民勤＝古浪（0.42℃/10年）＞天祝（0.27℃/10年）。年降水量从南向北依次为天祝406.7mm、古浪358.2mm、凉州168.6mm、民勤115.0mm，最大相差291.7mm。各地降水量呈增加趋势，年际倾向率为
天祝（14.2mm/10年）＞民勤（4.1mm/10年）＞凉州（3.7 mm/10年）＞古浪2.3mm/10年。年大风日数从南向北依次为天祝64.7d、古浪3.8d、凉州10.0d、民勤20.3d，呈南北多、中间少的特点。近60年大风日数变化规律为天祝呈增加趋势，年际倾向率为5.4 d/10年，其他地区呈减少趋势，年际倾向率为民勤（-3.3d/10年）＞凉州（-2.9d/10年）＞古浪（-0.5d/ 10年）。年沙尘暴日数从南向北依次
为天祝0.8d、古浪2.4d、凉州5.7d、民勤22.2d，民勤由于特殊的地理位置（三面被沙漠包围），成为沙尘暴的多发区。随着时间变化各地沙尘暴日数呈减少趋势，年际倾向率为民勤（-7.1d/10年）＞凉州（-2.8d/10年）＞古浪（-1.1d/10年）＞天祝（-0.4d/10年）。由于全球剧烈变暖促使南方海洋水汽向北输送，致使河西走廊东部近60年来年降水量总体呈缓慢增加趋势，加上区域生态的重建和恢复，使得该区沙尘暴日数呈显著减少态势，民勤尤为显著，平均以7.1d/10年的速度减少。
3小结
1）武威市气温呈上升趋势，增温速度为0.39℃/10年，1999—2008年增温最快；气温在1967年和2013年发生了显著突变，存在2~3年、3~4年的周期振荡。四季气温均有上升，增温速度为冬季＞秋季＞春季＞夏季。空间分布上呈南部低、北部高的特点；随着时间的变化，各地气温均显著上升，增温速度是凉州＞民勤＝古浪＞天祝。
2）武威市降水量呈波动增加趋势，年际倾向率为6.1mm/10年，存在3个转折点，1969—1978年由干旱转为较湿润，1979—1998年由较湿润转为较干旱，1999—2008年由较干旱转为湿润；在1962年和1991年发生了显著突变，存在2~3年、3~5年、8~10年的周期振荡。四季降水量除秋季持平外，其他季节呈增加趋势，增幅为夏季＞春季＞冬季。空间分布上为南部降水量比北部多2.5倍，近60年变化特点是各地呈略增加趋势，增幅为天祝＞民勤＞凉州＞古浪。
3）武威市年大风日数呈减少趋势，年际倾向率为-0.4d/10年。1959—1968年是近60年来大风日数最少期，1969—1978年则是最多期；在1967年和1973年发生了显著突变；春季和夏季大风日数呈略减少趋势，秋季呈持平状态，冬季则呈略增加趋势；春季
大风日数的减少抵消了冬季大风日数的增多，夏季大风日数对全年大风日数的变化贡献最大。年大风日数空间分布上呈南北多、中间少的特点；近年来变化规律为天祝呈增加趋势，其他3个地区呈减少趋势。
4）武威市年沙尘暴日数呈显著减少趋势，年际倾向率为-2.8d/10年，近10年减少最明显。1959年有显著突变发生。四季沙尘暴日数减少速度为春季＝夏季＞冬季＞秋季。年沙尘暴日数空间分布上呈南少、北多的特点；变化规律是各地均呈减少趋势，减少速度为民勤＞凉州＞古浪＞天祝。
综合来看，近60年来武威市气候暖湿化趋势明显，随着石羊河流域综合治理力度加大，大风日数和沙尘暴日数显著减少，生态环境得到改善。
参考文献：
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