ABSTRACT

Based on the complete data from seven weather stations in Altay region of Xinjiang, the frequency with daily minimum temperature ≤ 0˚C from 1981 to 2018 (from September to May of the following year) is obtained and the spatial and temporal distribution of the yearly first and last days with daily minimum temperature ≤ 0˚C is researched. With the method of correlation analysis and significance test, it can be concluded as following tips: 1) The spatial distribution of the average, maximum and minimum of the frequency in all stations shows the trend that the frequency increases from northwest to southwest and southeast. The frequencies of Fuyun and Qinghe stations, which are in the eastern part of Altay, are significantly higher than those in the central and western parts. 2) During the 38 years, the maximum frequency in Altay occurred in the 1980s and early 1990s, while the minimum frequency occurred in the early 2000s. The earliest first day appeared in the 1980s, 1990s and 2010s, while the latest appeared mainly in the 1990s. The earliest first day appears in September and the latest in October. The earliest last day appeared in the early 2000s and there is no obvious characteristic about the latest last day. Almost all the last days appear in April at the earliest and May at the latest. 3) The frequency in all stations shows a significant decreasing trend from 1981 to 2018. The interannual change rates of the frequencies in these stations are sorted by number as following: −4.39 d/10a in Altay station, −4.52 d/10a in Qinghe station, −5.16 d/10a in Buerjin station, −5.45 d/10a in Habahe station, −6.27 d/10a in Fuhai station, −6.37 d/10a in Jimunai station, −6.66d/10a in Fuyun station.

Keywords:Altay, 0˚C, Distribution Characteristics

阿勒泰地区最低气温 ≤ 0℃日数的气候特征

冯先林，庄晓翠，钱康妮

阿勒泰地区气象局，新疆 阿勒泰

收稿日期：2020年2月21日；录用日期：2020年3月4日；发布日期：2020年3月11日

摘 要

利用新疆阿勒泰地区1981~2018年(9月至翌年5月)完整的7个气象站的最低气温 ≤ 0℃的日数资料分析阿勒泰地区各站出现最低气温 ≤ 0℃的日数及初、终日的空间分布特征和时间分布特征。通过相关分析和显著性检验，结果表明：1) 1981~2018年阿勒泰地区各站出现的最低气温 ≤ 0℃日数的平均值、最多和最少日数的空间分布均呈自西北向西南和东南递增的特征，东部的富蕴和青河站出现最低气温 ≤ 0℃的日数明显多于中西部。2) 38a间，阿勒泰地区各站最低气温 ≤ 0℃的最多日数出现在1980年代和1990年代初，最少日数则出现在2000年代初。初日最早的年份在1980年代、1990年代和2010年代均有出现，最晚则主要出现在1990年代；在38a间，初日最早全部出现在9月，最晚为10月。终日最早出现在2000年代初，最晚则没有明显的规律；在38a间，终日最早基本全部在4月出现，最晚则在5月。3) 1981~2018年间阿勒泰地区各站出现最低气温 ≤ 0℃的日数均呈显著的减少趋势；各站年际变化的气候倾向率从小到大依次为：阿勒泰站−4.39 d/10a、青河站−4.52 d/10a、布尔津站−5.16 d/10a、哈巴河站−5.45 d/10a、福海站−6.27 d/10a、吉木乃站−6.37 d/10a、富蕴站−6.66 d/10a。

关键词 :阿勒泰，0℃，分布特征

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1. 引言

进入21世纪以来，受全球气候变化和人类活动的共同影响，全球气候变暖已是不争的事实，但由于地理位置和地形地貌的差异，不同区域气候变暖程度差别较大，人们关注更多的是全球气候变暖的热点话题，而对寒冷事件关注较少。低温与城市冬季采暖、输水管道防冻及农牧业生产关系密切，对冬季设施农业生产的整体规划和布局，以及畜牧业的安全越冬等有重要意义 [1]。

阿勒泰地区位于新疆维吾尔自治区最北部、准噶尔盆地北沿，地形复杂，有高山丘陵、河流湖泊、沙漠戈壁，整个地势东北高、西南低，自东北部向西南至额尔齐斯河和准噶尔盆地急剧倾斜。北部到东部是阿尔泰山脉，呈西北东南走向，西南部为沙吾尔山脉，呈东西向；在阿尔泰山和沙吾尔山之间，是横贯该地区五县(哈巴河、布尔津、福海、富蕴、青河)的额尔齐斯河和乌伦古河；南部为准噶尔盆地和盆地北沿的戈壁沙漠 [2]。特殊的地形地面及阿勒泰地区又位于中高纬度的地理环境，使得阿勒泰地区冬季漫长，多积雪，最低气温低，常在0℃以下；冬季降雪量在河谷平原至阿尔泰和沙吾尔沿山占全年降水总量的32.1%~39.9%，是全年降水量最多的季节，略高于夏季；高山地区全年各月均有降雪，年降雪量占年降水量的80%以上 [3]。对新疆阿勒泰地区的低温日数气候特征已有相关研究，李海花 [1] 等分析出阿勒泰地区1961~2012年冬季−20℃的低温日数具有自东南向西北递减的空间分布特征，且1月出现的低温日数最多，12月出现的最少；冬季低温日数的极值空间分布特征与平均值的一致。其中，年极大值出现的时间集中在1960年代中期至1970年代中期之间，年份差异较大，而年极小值均一致的出现在2006年；各站冬季平均低温日数在51a内的倾向率为−1.74~−4.24 d/10a，呈减少趋势。新疆阿勒泰市是中国著名雪都，因此，对阿勒泰地区最低气温 ≤ 0℃日数的气候特征进行分析，为该地区冰雪旅游资源提供参考，也具有重要的意义。

2. 资料与方法

利用新疆阿勒泰地区1981~2018年(9月至翌年5月)完整的7个气象站的最低气温 ≤ 0℃的日数资料进行分析。以7站出现日数的平均值代表阿勒泰地区的平均值。气候值取世界气象组织(WMO)设定的标准气候值时段(1981~2010年)的平均值。分析项目包括阿勒泰地区各站出现最低气温 ≤ 0℃的日数及初、终日的空间分布特征和时间分布特征。初日为该地首次出现最低气温 ≤ 0℃的日期，终日为最低气温最后一次≤0℃的日期，即最低气温 ≤ 0℃结束的日期，初终间为初日和终日之间的日数，本文也统计其气候特征。

假设y(x)为一个气候要素的观测序列()，n为序列长度，以序列x为自变量，气候要素为因变量，利用最小二乘法建立一元线性回归方程：y = ax + b，线性方程斜率a的10倍定义为气候倾向率，表征时间序列的变化趋势。气候倾向率的大小表征变化速度，正负则表征变化方向：a > 0表示增加，a < 0表示减少。采用滑动t检验，检验线性趋势的显著性。

3. 结果分析

3.1. 空间分布特征

图1. 1981~2018年阿勒泰地区出现最低气温 ≤ 0℃日数的平均值(a)和最大值(b)的空间分布图

由图1(a)可知，38a内阿勒泰地区最低气温 ≤ 0℃日数的平均值有两个中心，一个小值中心位于哈巴河站(163 d)，一个大值中心位于青河站(197 d)。受阿尔泰山脉、沙吾尔山脉地形的共同影响，最低气温 ≤ 0℃的日数自河谷哈巴河站向西南和东南逐渐增多。全地区38a内最低气温 ≤ 0℃日数的平均值为174 d，仅东部的富蕴站和青河站高于全地区平均值，吉木乃站为174 d，与全地区平均值持平，其余各站均少于全地区平均值。各县(市)出现最低气温 ≤ 0℃日数的平均值呈自西北向西南和东南递增的分布特征，东部与西部相差可达30多天。

图1(b)为阿勒泰地区各站1981~2018年出现的最低气温 ≤ 0℃日数的最多日数的空间分布图，有两个中心，一个小值中心位于哈巴河站和布尔津站(均为185 d)，一个大值中心位于青河站(210 d)，从小值中心向西南和东南逐渐增多。其中，全地区38a内出现最低气温 ≤ 0℃日数的平均最多日数为190 d，阿勒泰、哈巴河、布尔津和福海站出现最低气温 ≤ 0℃日数的最多日数少于全地区平均最多，仅吉木乃站和东部两站(富蕴、青河站)多于全地区平均最多。整体空间特点呈自西北向西南和东南递增的分布特征，东部出现最低气温 ≤ 0℃的日数最多值比西部和中部偏多10~20 d。

1981~2018年阿勒泰地区各站出现的最低气温 ≤ 0℃的最少日数的空间分布与平均值和最多值基本一致(图略)，也是有两个中心，小值中心位于哈巴河站(138 d)，大值中心位于青河站(179 d)，也是从哈巴河站向西南和东南逐渐增多。其中，全地区38a内出现最低气温 ≤ 0℃日数的平均最少日数为152 d，西部三站(吉木乃、哈巴河、布尔津站)和中部偏北的阿勒泰站少于全地区平均最少，仅中部偏南的福海站和东部两站多于全地区平均最少。全地区各站出现最低气温 ≤ 0℃日数的最少值的空间分布呈自西北向西南和东南递增的分布特征，东部明显多于西部，相差可达40 d。

由此可见，1981~2018年阿勒泰地区各站出现的最低气温 ≤ 0℃日数的平均值、最多及最少日数的空间分布均呈自西北向西南和东南递增的特征，东部的富蕴和青河站出现最低气温 ≤ 0℃的日数明显多于中西部。这种分布特征与阿尔泰山脉和沙吾尔山的地形分布一致。

3.2. 时间分布特征

表1. 1981~2018年阿勒泰地区各站出现最低气温 ≤ 0℃日数的平均、最多和最少值及其出现年份

由表1可知，阿勒泰地区各站1981~2018年出现最低气温 ≤ 0℃的日数最多值几乎全部出现在1980年代，其中出现在1987年的居多，仅青河站出现在1990年代；而最少值几乎全部出现在2006年，只有福海站出现在2015年。

由表2可知，38a间阿勒泰地区各站最低气温 ≤ 0℃的初日最早出现在1990年代9月上旬和中旬的较多，分布在阿勒泰、吉木乃和哈巴河站；位于河谷地带的布尔津站和福海站则出现在2018年的9月14日，而位于东部的富蕴、青河站则出现在1980年代的9月上旬，这与气候变暖在较寒冷区表现突出有关。初日最晚则基本出现在1990年代的10月中旬和下旬初；吉木乃站和青河站出现在2010年代的10月上中旬。

表2. 1981~2018年阿勒泰地区各站最低气温 ≤ 0℃的初日出现的最早、最晚时间及其年份

表3. 1981~2018年阿勒泰地区各站最低气温 ≤ 0℃的终日出现的最早、最晚时间及其年份

由表3可知，阿勒泰地区各站最低气温 ≤ 0℃的终日最早基本都出现在2000和2010年代4月份的上旬和中旬，2000年代的居多，仅布尔津站出现在1997年，而福海站最早则出现在2016年3月末。终日最晚都出现在5月的中下旬，在1980、1990和2010年代均有出现，1980和2010年代的居多。

3.3. 趋势变化

图2. (a) 38a间全地区平均及阿勒泰站出现最低气温 ≤ 0℃的日数趋势变化图；(b) 38a间吉木乃、哈巴河及布尔津站出现最低气温 ≤ 0℃的日数趋势变化图；(c) 38a间福海、富蕴及青河站出现最低气温 ≤ 0℃的日数趋势变化图

由图2可知，全地区各站出现最低气温 ≤ 0℃的日数平均值的年际变化的气候倾向率为−5.55 d/10a；各站年际变化的气候倾向率从小到大依次为：阿勒泰站−4.39 d/10a、青河站−4.52 d/10a、布尔津站−5.16 d/10a、哈巴河站−5.45 d/10a、福海站−6.27 d/10a、吉木乃站−6.37 d/10a、富蕴站−6.66 d/10a。全地区平均及各站出现最低气温 ≤ 0℃的日数均呈明显减少的趋势，均通过了99.99%的T检验。

由最低气温 ≤ 0℃的日数趋势变化图及气候倾向率可以看出(图2)，福海、吉木乃、富蕴站减少趋势比全区快，气候倾向率要快约1~2 d/10a。其它站比全区减少慢，但阿勒泰、青河站减少的趋势比全区慢1 d/10a，布尔津和哈巴河站比全区略慢，接近全区平均值。

4. 小结

1) 1981~2018年阿勒泰地区各站出现的最低气温 ≤ 0℃日数的平均值、最多和最少日数的空间分布均呈自西北向西南和东南递增的特征，东部的富蕴和青河站出现最低气温 ≤ 0℃的日数明显多于中西部。这种分布特征与阿尔泰山脉和沙吾尔山脉的地形分布一致。

2) 38a间阿勒泰地区各站最低气温 ≤ 0℃的最多日数出现在1980年代和1990年代初，最少日数则出现在2000年代初。初日最早的年份在1980年代、1990年代和2010年代均有出现，最晚则主要出现在1990年代；在38a间，初日最早全部出现在9月，最晚为10月。终日最早出现在2000年代初，最晚则没有明显的规律；在38a间，终日最早基本全在4月出现，最晚则在5月。

3) 1981~2018年间阿勒泰地区各站出现最低气温 ≤ 0℃的日数均呈显著的减少趋势，这与全球变暖的大环境背景条件有一定联系。福海、吉木乃、富蕴站减少趋势比全区快，气候倾向率要快约1~2 d/10a，阿勒泰、青河站减少的趋势比全区慢1 d/10a，布尔津和哈巴河站比全区略慢，接近全区平均值。

文章引用

冯先林,庄晓翠,钱康妮. 阿勒泰地区最低气温 ≤ 0℃日数的气候特征
Climatic Characteristics of the Frequency with Daily Minimum Temperature ≤ 0℃ in Altay Region[J]. 气候变化研究快报, 2020, 09(02): 70-76. https://doi.org/10.12677/CCRL.2020.92008

参考文献