吕婷 葛欢欢 李京龙

摘 要：根据1952—2013年吐鲁番国家基准气象站的气象资料，采用线性回归、Mann-Kendall检验方法、滑动t检验和Morlet复小波等方法分析吐鲁番市近62年气温趋势变化和周期变化。结果表明：吐鲁番市近62年来气温呈上升趋势，平均气温、年最高气温和年最低气温均呈上升趋势，上升速率分别为0.39℃·（10a）-1、0.21℃·（10a）-1和0.65℃·（10a）-1，且突变发生在1996年、2002年和1985年。最低气温的上升对年平均气温的升高贡献最大。吐鲁番市年平均气温和倾向率最大的年最低气温具有30年主周期。研究结果可为吐鲁番市应对气候变化和防灾减灾提供理论依据和参考。

关键词：气温变化；季节变化；Mann-Kendall检验方法；Morlet复小波；吐鲁番市

中图分类号 P467 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）15-0162-03

Abstract：Based on the climatic data of daily air temperature from Turpan meteorological station during 1952-2013，several methods such as linear regression，trend analysis，Mann-Kendall test，moving t test and Morlet wavelet analysis are used to analyze the characteristics of temperature change in Turpan City since the last 62 years. The results show that： during the latest 62 years in Turpan，the temperature showed a rising trend，The annual temperature 、annual maximum temperature and the minimum temperature also had increasing trends，the increasing rate were 0.39℃·（10a）-1、0.21℃·（10a）-1 and 0.65℃·（10a）-1 respectively，the annual minimum temperature showed a more obvious effect on increasing of mean annual temperature. The annual average temperature and the minimum temperature who increasing rate are large have about 30a main cycle. The results can provide theoretical basis and reference for addressing climate change and preventing meteorlogical disasters in Turpan.

Key words：Temperature change；Seasonal change；Mann-kendall test；Morlet wavelet analysis；Turpan

全球气候变暖已是毋庸置疑的事实，政府间气候变化专门委员会（IPCC）第5次评估报告指出，1880—2012年全球地表平均温度已升高0.85℃，2081—2100年将升高0.3～4.8℃[1-2]。近50年，中国年平均地表气温上升速率近0.25℃/10a，高于全球或半球同期平均增温速率，在这种背景下，旱灾、暴雨洪涝等气象灾害明显增多，频率增大，对社会经济的发展、国家安全的影响日益增加，引起了社会各界的重视[3]。

吐鲁番市位于新疆中东部，处于88°15′～91°55′E，42°11′～44°15′N，总面积约7×104km2。属于典型的大陆性荒漠气候，最高气温47.8℃，最低气温为-28℃，气温日较差、年较差大，年平均气温11～14℃，年降水量仅为6.9～25.2mm，是世界上最酷热干燥的地区之一。为此，本文利用吐鲁番气象站的气象数据，深入分析吐鲁番市气温的变化特征，以期为吐鲁番能合理利用气候资源，为农业的可持续发展和社会发展提供参考依据。

1 数据与方法

选取1952—2013年吐鲁番气象站平均气温、最高气温、最低气温进行统计分析。季节的划分：3—5月为春季，6—8月为夏季，9—11月为秋季，12至次年的2月为冬季，统计出4个季节的平均值。本文主要采用线性回归、5年滑动平均和距平使气温的变化趋势和方向性明显化，Mann-Kendall检验法、滑动t检验、Morlet复小波等方法对1952—2013年吐鲁番气温的突变性、周期性进行绘图分析。

2 结果与分析

2.1 平均气温变化

2.1.1 年平均氣温变化 从图1看出，年平均气温呈显著曲折上升趋势，最高值为16.15℃，出现于2002年；最低值为12.39℃，出现于1960年，相差3.76℃。线性拟合可知，62a来吐鲁番平均气温的上升速率为0.39℃·（10a）-1，高于新疆[4]（0.32℃·（10a）-1）气温的上升速率。

2.1.2 年最高和最低气温变化 由图2可知，年最高气温呈波动上升趋势，上升速率为0.21℃·（10a）-1，低于年平均气温的上升速度。年最高气温与年平均气温的变化趋势相似，20世纪50—60年呈上升趋势，60—70年代中期呈下降趋势，此后年最高温呈持续波动上升趋势。年最低气温呈显著上升趋势，上升速率为0.65℃·（10a）-1，高于年平均气温和年最高气温的上升速率，表明年最低气温的上升主要影响年平均气温的升高年最低气温在20世纪50—60年代呈下降趋势，70年代至21世纪初呈大幅上升趋势。

2.2 气温突变检验

2.2.1 年平均气温 通过对1952—2013年吐鲁番市气温Mann-Kendall突变检验，可以明确吐鲁番市平均气温的突变时间。由图3可知，吐鲁番市年平均气温UF曲线与UB曲线相交于1995年，超过了显著性水平0.01临界线，无法确定年平均气温突变时间。因此利用滑动t检验进行进一步检测，当N=5、7、9时同在1996年∣t∣达到最大（N=5时，∣t∣=4.825>t0.01=3.36；N=7时，∣t∣=3.255>t0.01=3.06； N=9时，∣t∣=3.658>t0.01=2.88），说明吐鲁番市在1996年（p<0.01）发生了显著的暖突变。

2.2.2 年最高和最低气温 如图4所示，最高气温呈先上升后下降再上升的趋势，UF与UB曲线相交于2002年，突变年为2002年（p<0.01），在2008年突破临界线，在此时期后气温上升显著。最低气温呈先下降后上升的趋势，UF与UB曲线相交于1995年，处于0.01临界线之外，最低气温的突变时间难以确定，因此利用滑动t检验对其进行检测（图略）。当滑动步长N=5、7、9时同在1985年∣t∣达到最大（N=5时，∣t∣=5.726>t0.001=5.04；N=7时，∣t∣=5.495>t0.001=4.32；N=9时，∣t∣=6.657>t0.001=3.92），表明年最低气温在1985年（p<0.01）发生了突变。

2.3 周期检测 利用Morlet复小波的方法对年平均气温和倾向率最大的年最低气温进行周期分析。由图5可知，年平均气温存在30年、18年、11年左右的准周期，30年贯穿整个研究区，为第1主周期。18年为第2主周期，11年的震荡周期不明显。年最低气温存在30年、19年、10年左右的周期，30年为第1主周期，震荡强烈，贯穿整个研究区，19年震荡也较为明显，为第2主周期，10年为第3主周期。

吐鲁番市近62年，平均气温、年最高气温和最低气温均呈上升趋势，上升速率分别为0.39℃·（10a）-1、0.21℃·（10a）-1和0.65℃·（10a）-1，年最低气温的上升速率均高于年最高气温和年平均气温，表明年最低气温是年平均气温的上升主要原因之一。

突变分析表明，年平均气温的突变发生在1996年，年最高气温和最低气温的突变时间发生在2002年和1985年。

采用Morlet小波对吐鲁番市年平均气温和上升速率最大的年最低气温进行周期检测，30年是其共有的主周期。

参考文献

[1]沈永平，王国亚.IPCC第一工作组第五次评估报告对全球气候变化认知的最新科学要点[J].冰川冻土，2013，35（5）：1068-1076.

[2]秦大河，Stocker T，259名作者和TSU（駐尼泊尔和北京）.IPCC第五次评估报告第一工作组报告的亮点结论[J].气候变化研究进展，2014，10（1）：1-6.

[3]翟盘茂，章国材.气候变化与气象灾害[J].科技导报（北京），2004（7）：11-14.

[4]热孜宛古丽·买买提依明，杨建军，刘永强，等.新疆近54年气温和降水变化特征[J].水土保持研究，2016，23（2）：128-133.

（责编：张宏民）