李海花，刘大锋，李杨，刘雪原

（1.阿勒泰地区气象局，新疆阿勒泰 836500；2.新疆气象技术装备保障中心，新疆乌鲁木齐 830002）

近33a新疆阿勒泰地区积雪变化特征及其与气象因子的关系

李海花1，刘大锋1，李杨2，刘雪原2

（1.阿勒泰地区气象局，新疆阿勒泰 836500；2.新疆气象技术装备保障中心，新疆乌鲁木齐 830002）

利用阿勒泰地区7个气象观测站1981—2013年积雪初、终日期、积雪期（积雪初、终日期间日数），以及同期平均气温、平均0 cm地面温度、降水量、日照时数和平均风速资料，分析了该区积雪的变化特征及其与5个气象因子的关系。结果表明：阿勒泰地区平均积雪初日为11月3日，积雪终日为4月2日，平均积雪期为152d；近33a阿勒泰地区积雪初日呈推迟的趋势，而终日和积雪期是呈提前（缩短）趋势；各站在积雪期内与降水量呈显著的正相关，降水因子相比其它因子对各站积雪期的影响更大；阿勒泰地区的各站积雪期与积雪初、终日期间的风速、降水量、0 cm地温、日平均气温、日照时数5个因子的相关系数中有57%通过了信度0.05的显著性检验，还有20%的通过了信度0.001的显著性检验。

积雪；变化特征；气象因子；阿勒泰地区

积雪是冰雪圈的重要组成部分，在气候系统中扮演着重要而活跃的角色。积雪异常可以引起下垫面能量和水分的异常，改变地表与大气之间的热量和水分交换，从而对气候及大气环流的变化产生重要影响[1]。积雪对气候环境变化十分敏感，特别是季节性积雪，在干旱区和寒冷区既是最活跃的环境影响因素，也是最敏感的环境变化响应因子[2]。季节性积雪变化是大气环流、气温、降水、风、太阳辐射等气候因子共同作用的结果。

王春学[3]等研究过中国近50a积雪日数与最大积雪深度的时空变化规律，刘俊峰[4]等结合Aqua与Terra卫星MODIS积雪影像，分析了新疆、青藏高原和东北—内蒙地区积雪的空间稳定性，宋燕等[5-9]对全国各地不同地区的积雪进行过相关的研究，崔彩霞等[10]分析了新疆与积雪相关的冬季平均温度和冬季降水量的变化，赵勇等[11-13]分析了北疆的积雪开始时间、结束时间、相对积雪期、绝对积雪期的时空变化特征，杨青等[14]对1959—2003年新疆天山冬季的平均气温、最高气温、最低气温、最大积雪深度、各级别的积雪日数等因子进行了统计分析，娄梦筠等[15]对新疆积雪的年际变化特征、季节变化特征及空间分布特征进行了分析，胡列群等[16]从积雪日数、最大积雪深度、积雪初始、终止日期等因子对新疆区域近50a积雪变化特征进行了分析。阿勒泰地区的积雪属于季节性气候，有一些学者对阿勒泰地区的积雪做过研究，王国亚等[17]主要分析了阿勒泰地区的最大积雪深度、积雪日数的特征分析，李海花等[18]对阿勒泰地区1961—2010年冬季降雪日数和强度的气候特征进行了分析。然而目前对阿勒泰地区积雪的变化特征及其与气象因子关系方面研究较少。笔者主要对阿勒泰地区的积雪初、终日及积雪期的变化特征及其与气温、降水、0 cm地温、风速、日照时数的关系进行了初步研究，以期发现阿勒泰地区积雪消融变化特征以及对积雪期有影响的气象因子。

1 资料选取和分析方法

1.1 资料选取

本文选取了阿勒泰地区7个气象站1981—2013年积雪初、终日期资料，并在此基础上计算了逐年积雪期长度。定义积雪初日为每年的秋、冬季第一次出现积雪的日期，积雪终日为次年冬季、春季最后一次出现积雪的日期(气象站观测记录薄里有积雪深度的日期)，定义积雪初日与积雪终日间的日数为积雪期。所用气象资料为相应时段内各站逐日的平均气温、平均0 cm地面温度、降水量、日照时数和平均风速。全地区（积雪初日、终日和积雪期）平均值为全地区7个站（积雪初日、终日和积雪期）的合计除以7所得。

1.2 研究方法

采用最小二乘法线性趋势倾向分析方法研究了阿勒泰地区积雪初、终日及积雪期的时空变化特征。采用Mann-Kendall法来判断气候序列是否发生了突变，并判断突变时间点，还进行了t显著性检验，同时结合逐年累积距平进行了佐证。

在讨论空间分布时，用了SURFER软件进行画图，空间插值采用克里格网格化方法。

本文还进行了各站积雪期与积雪初、终日期间的平均气温、平均0 cm地面温度、降水量、日照时数和平均风速的相关性分析，计算出了多元回归方程。

2 结果与分析

2.1 阿勒泰地区各站积雪初、终日及积雪期的极值分析

2.1.1 积雪初日极值变化

从表1可以看出，阿勒泰地区各站积雪初日最早和最晚出现的时间不尽一致，最早的积雪初日出现在青河站和吉木乃站，分别是1986年的9月4日和1994年的9月7日，也就是在阿勒泰地区刚刚进入秋天就出现了积雪天气，比阿勒泰地区的平均积雪初日提前了近两个月，而其他几个站的最早积雪初日均出现在10月9—18日，也比平均积雪初日提前16～25d。福海站和布尔津站的最晚积雪初日出现在2013年12月的13日和6日，均比平均积雪初日推迟近一个月以上，而其余5个站的最晚积雪初日均出现在11月，为9—29日，比平均积雪初日推迟6～26d。

2.1.2 积雪终日极值变化

从表2看出，阿勒泰地区各站积雪终日最早和最晚出现的时间也不尽一致，最早的积雪终日出现在福海站，时间是1983年2月17日，而这个时间段正是阿勒泰地区的隆冬季节，比阿勒泰地区的平均积雪终日提前了近45d，这是比较罕见的，其次是布尔津站为1983年的2月23日，比阿勒泰地区的平均积雪终日提前近40d，而其他几个站出现在3月2—26日，也比平均积雪终日提前了近8～30d。最晚积雪终日出现在青河站是1985年的6月3日，而六月是阿勒泰地区的夏季，在这个季节出现积雪终日实属罕见，比平均积雪终日的日期推迟近60d，其次是吉木乃站是1983年和1998年的5月20日，比平均积雪初日推迟近48d，其它站的最晚积雪终日在4月23日到5月5日，比平均积雪终日推迟21～33d。

表1 阿勒泰地区各站积雪初日出现最早和最晚的日期及年份

表2 阿勒泰地区各站积雪终日出现最早和最晚的日期及年份

2.1.3 积雪期极值变化

从表3中可以看出，最长的积雪期出现在1984年的青河站，为247d，比平均积雪期延长95d，其次是1998年的吉木乃站的积雪期为219d，比平均积雪期延长67d，而其他各站的最长积雪期在179～ 203d，比平均积雪期延长27～51d。最短的积雪期出现在1982年的福海站，仅有97d，比平均积雪期缩短65d，其次短的积雪期是2006年的青河和1982年的布尔津，分别为102、105d，比平均积雪期缩短50d和47d，而其他站在113～140d，比平均积雪期缩短12～40d。

表3 阿勒泰地区各站最长、最短积雪期/d及出现年份

阿勒泰地区的最早积雪初日出现在青河和吉木乃站，而最晚积雪终日也出现在青河和吉木乃站，最长积雪期也就出现在这两个站，这和这两个站较其他站冬季漫长、气温明显偏低导致的降雪在秋冬季易形成积雪、春季积雪融化慢有很大的关系。而阿勒泰地区的最晚积雪初日出现在福海和布尔津站，最早积雪终日也出现在福海和布尔津站，相对应的最短的积雪期也出现在这两个站，这原因恰好与前面相反，是因为福海和布尔津站的冬季气温偏高，导致秋冬季降雪易融化，很难形成积雪，而春季积雪融化较快造成的。然而，青河站的最短积雪期也只有102d，这很可能和2006年冬季的气候异常有很大的关系。

2.2 积雪初、终日和积雪期变化特征

2.2.1 全地区的空间分布

从图1可以看出，阿勒泰地区的积雪初日、终日和积雪期的空间分布趋势不同。阿勒泰地区的最西部的吉木乃县积雪出现时间（初日）最早，在10月19日，这也是说在秋季就出现了积雪，其次是最东部的青河站，为10月26日，而出现积雪最晚的是南部的福海站，在11月11日，它比最早的吉木乃站推迟20多天。

阿勒泰地区的积雪结束时间（终日）趋势与积雪初日趋势刚好相反，最早的是南部的福海站在3月22日，最晚的是最西部的吉木乃站为4月18日，两站相差了28d。

全地区积雪期在132～182d，积雪期持续时间最长的是吉木乃站达182d，最短的是福海站，仅为132d，二者相差了50d。

图1 阿勒泰地区各站多年平均积雪初日（a）、终日（b）以及积雪期（c）的空间分布

2.2.2 全地区平均值的年际变化

近33a阿勒泰地区积雪初日（图2a）曲线呈波动中上升的趋势，即积雪初日随着年份变化呈推迟趋势，近33a推迟了8d，平均积雪初日在11月3日，最早出现在2000年10月14日，最晚出现在2001年11月21日，两者相差了38d。20世纪80年代大部分时间是提前趋势，90年代基本是一到两年提前，再是一到两年推迟，21世纪以后表现以推迟为主。

近33a阿勒泰地区积雪终日（图2b）曲线呈波动中下降的趋势，即积雪终日随着年份变化呈提前趋势，近33a提前了7d，平均积雪终日在4月2日，最早出现在1999年3月16日，最晚出现在2009年4月20日。

近33a阿勒泰地区积雪期（图2c）曲线呈波动下降的趋势，即积雪期随着年份变化呈缩短趋势，近33a缩短14d，平均积雪期为152d，积雪期最短年份是1999年和2001年，为128d；而积雪期最长的年份是2000年，为186d，二者差了58d。

图2 阿勒泰地区平均积雪初日（a）、终日（b）和积雪期（c）的年际变化

阿勒泰地区的积雪初日、终日和积雪期的变化趋势很可能是与阿勒泰地区的冬季气温明显变暖有关系[19]，冬季气温变暖，使得积雪在秋季和前冬易融化，难以形成稳定积雪，初日推迟；而在后冬和春季的气温变暖，使得积雪融化较快，终日提前。初日推迟、终日提前二者共同作用的结果，就是阿勒泰地区的积雪期明显缩短。

2.2.3 全区积雪趋势变化的空间分布

1981—2013年阿勒泰地区积雪初、终日及积雪期趋势变化的空间分布（图3），以分析其趋势变化的空间差异性。由图3a看出，阿勒泰地区除了西部的吉木乃站的积雪初日气候倾向率是负值外，其余各站均是正值，这说明吉木乃站的积雪初日随时间变化呈弱的提前趋势，而其他各站的积雪初日随时间变化呈推迟趋势，其中青河站达到了6.79d/10a，表明青河站的积雪初日呈较明显的推迟趋势。

由图3b可以看出，阿勒泰地区各站的积雪终日的气候倾向率都为负值，表明近33a阿勒泰地区各站积雪终日都呈提前趋势，其中提前趋势最明显的是富蕴站，达到了4.32d/10a。

由图3c看出，除了吉木乃站积雪期的气候倾向率是正值外，其他各站均是负值，这说明吉木乃站的积雪期呈延长趋势，其余站的积雪期呈缩短趋势，其中缩短趋势最显著的站是青河和富蕴，分别为8.6d/10a和7.14d/10a。

2.3 各站积雪期与风速、降水量、0 cm地温、日平均气温、日照时数的相关性分析

从表4中看出，各站积雪期与风速的关系，阿勒泰和富蕴通过了信度0.001的显著性检验，吉木乃、福海和青河通过了0.05的显著性检验，哈巴河和布尔津没有通过显著性检验，这说明风速的变化对各站积雪的影响不一致。各站在积雪期内与降水量呈显著的正相关，表明降水越多积雪持续时间越长，而且7个站均通过了显著性检验，降水因子在5个因子中对各站积雪期的影响较大。0 cm地温和日照时数对积雪的持续影响较弱，只有吉木乃站通过了0.05的显著性检验，其他站均没有通过显著性检验。各站积雪期与日照时数的相关系数较小，只有吉木乃和青河通过0.05的检验，其他站均没有通过显著性检验。积雪期与日平均气温呈较好的的正相关，这与赵春雨研究的辽宁省的积雪变化[1]不太一致，说明积雪期温度对阿勒泰地区积雪期的影响与辽宁省不一样。

图3 各站积雪初日（a）、终日（b）和积雪期（c）的变化趋势的空间分布

表4 积雪期与各气象因子的相关性

阿勒泰地区各站的积雪期与积雪初、终日期间的风速、降水量、0 cm地温、日平均气温、日照时数5个因子的相关系数中有57%的通过信度0.05的显著性检验，还有20%的通过了信度0.001的显著性检验。说明在阿勒泰地区积雪期内与积雪初、终日期间的风速、降水量、0 cm地温、日平均气温、日照时数5个因子的变化有较好的相关关系。故采用这5个气象因子对积雪期进行回归方程计算。

y：积雪期（d），x1：风速（m/s），x2：降水量（mm），x3：0厘米地温（℃），x4：气温（℃），x5：日照时数（h）

各站的积雪期与各气象因子的回归方程：

2.4 全地区平均值的突变分析

采用Mann-Kendall法同时结合逐年累积距平曲线[20]来判断阿勒泰地区各站积雪初日、终日和积雪期的气候序列是否发生了突变，如果UF与UB在临界值±1.96（α=0.05）之间有一个显著的交点，且UF上升超过+1.96或下降低于-1.96，则可认为该序列产生了突变,前者表示从低向高突变，后者表示从高向低突变，并且这个交点就是突变的开端，反之，则认为没有突变产生[21]。同时逐年累积距平曲线上也能看出有明显的转折点，就说明发生了突变，否则就认为没有发生突变。

从图4的突变检验和累积距平曲线看，再结合图2的年变化特征，可以判断，1981—2013年间阿勒泰地区的积雪初日没有发生明显突变；而从积雪终日和积雪期Mann-Kendall法中看出在20世纪90年代有提前（缩短）趋势的突变发生，是有超过一个以上的交点，但同时结合累积距平曲线看，没有看出明显的转折点，所以说阿勒泰地区的积雪终日和积雪期也没有发生突变。

图4 阿勒泰地区积雪初日（a）、终日（b）和积雪期

3 结论

（1）阿勒泰地区平均积雪初日为11月3日，积雪初日最早出现在青河站，时间是1986年9月4日；平均积雪终日4月2日，积雪终日最晚出现在了吉木乃站，时间是1983（1998）年5月20日；平均积雪期为152d，最长积雪期出现在1984年的青河站，为247d。

（2）阿勒泰地区除了吉木乃站的积雪初日气候倾向率是负值（提前）外，其余各站均是正值（推迟）；近33a阿勒泰地区各站积雪终日都呈提前趋势；积雪期除了吉木乃站的气候倾向率是正值（延长）外，其他各站均是负值（缩短），其中缩短趋势最显著的站是青河和富蕴，分别为8.6d/10a和7.14d/10a。

（3）阿勒泰地区积雪期时间长短，与积雪初、终日期间的风速、降水量、0 cm地温、日平均气温、日照时数5个因子的变化有较好的相关关系。

（4）阿勒泰地区的积雪初日、终日和积雪期没有发生明显突变。

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Variation of Snow in altay Region in Recent 33 Years and Its Relationship with meteorological Factors

LI Haihua1，LIU Dafeng1，LI Yang2，LIU Xueyuan2
（1.Altay meteorological Bureau，Altay 836500，China；2.Xinjiang Meteorologyical Techndogy& Equip Support Center，Urumqi 830002，China）

Based on the data of snow cover initial date and termination date,cover period,average temperature of the same period,average0 cm ground temperature,precipitation,sunshine duration and average wind speed at 7meteorological observation stations in altay area from 1981 to 2013, the change characteristics of snow cover and its relationship with the five meteorological factors were analyzed.The results show as follows：in Altay area,the average snow cover initial date was November 3rd,the average snow cover termination date was April 2nd,the average snow cover period was 152days.In the last 33 years,the initial days of snow cover had a tendency to postpone, the end of snow was in advance and the snow cover date was shortened in Altay area.All the stations had a significant positive correlation with the precipitation in the snow cover period,the precipitation factor compared with other factors had a greater impact on the snow period of the stations.In Altay area,57%of the correlation coefficients of the wind speed,precipitation,0 cm ground temperature,daily average temperature and sunshine duration in the snow cover period, snow cover initial date and cover termination date passed through the test of the reliability of0.05and 20%of the coefficients passed through the test of the reliability of0.001.

snow；variation；meteorological factors；Altay region

P426

B

1002-0799（2015）05-0029-07

李海花，刘大锋，李杨，等.近33a新疆阿勒泰地区积雪变化特征及其与气象因子的关系[J].沙漠与绿洲气象，2015，9（5）：29-35.

10.3969/j.issn.1002-0799.2015.05.005

2015-04-04；

2015-07-06

中央级公益性科研院所基本科研业务项目（IDM201206）；国家自然科学基金（41271098）；国家科技支撑项目（2012BAC23B01）共同资助。

李海花（1976-），女，高级工程师，主要从事天气预报和气象服务及其相关工作的研究。E-mail：lhhaltqxj@163.com