江遠(yuǎn)安，陳鵬翔，邵偉玲，劉精，余行杰

（新疆氣候中心，新疆烏魯木齊 830002）

近50 a塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)氣候變化特征的對(duì)比分析

江遠(yuǎn)安，陳鵬翔，邵偉玲，劉精，余行杰

（新疆氣候中心，新疆烏魯木齊 830002）

利用塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠及兩大沙漠周邊地區(qū)（包括平原和山區(qū)）76個(gè)氣象站1961—2010年的逐日地面觀測(cè)資料，對(duì)比分析了兩個(gè)沙漠及其周邊地區(qū)氣溫和降水變化特征。結(jié)果表明：塔克拉瑪干沙漠及其周邊地區(qū)年平均氣溫明顯高于古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)，但是升溫速率低于古爾班通古特沙漠，兩大沙漠及其周邊地區(qū)年平均氣溫的差值在縮小，塔克拉瑪干沙漠周邊山區(qū)上升速率接近或者大于大部分平原地區(qū)，而古爾班通古特沙漠周邊山區(qū)上升速率與平原地區(qū)相比總體偏小，塔克拉瑪干沙漠及其周邊地區(qū)年平均氣溫的突變時(shí)間在1989—1993年，古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)的突變時(shí)間在1994—1995年，同時(shí)均存在8～9 a振蕩周期；古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)年降水量是塔克拉瑪干沙漠及其周邊地區(qū)的2.5倍，增加速率高于塔克拉瑪干沙漠及其周邊地區(qū)，增加相對(duì)幅度小于塔克拉瑪干沙漠及其周邊地區(qū)，兩大沙漠及其周邊地區(qū)年降水量的差值進(jìn)一步加大但加大的速度在減緩，塔克拉瑪干沙漠及其周邊地區(qū)的突變時(shí)間在1984年，古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)的突變時(shí)間在1983—1986年，塔克拉瑪干沙漠及其周邊地區(qū)存在5 a、7～8 a和18 a的振蕩周期，古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)存在2～4 a、6～8 a、18 a的振蕩周期。

塔克拉瑪干沙漠；古爾班通古特沙漠；周邊地區(qū)；氣候變化；對(duì)比分析

全球的沙漠面積占陸地總面積的20%左右[1]，其分布區(qū)域十分廣泛，對(duì)區(qū)域氣候的影響不容忽視。沙漠有著其獨(dú)特的下墊面構(gòu)造，既是全球氣候變化過(guò)程中的特殊產(chǎn)物，響應(yīng)著氣候變化的干濕、冷暖程度，同時(shí)又是干旱氣候變化的敏感反應(yīng)區(qū)[2]。

新疆境內(nèi)有兩大沙漠——塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠，它們以天山為界。塔克拉瑪干沙漠位于天山以南塔里木盆地中央，是中國(guó)最大的沙漠，也是世界第二大沙漠，同時(shí)還是世界最大的流動(dòng)性沙漠，面積為3.376×105km2，氣候干燥，降水量少,蒸發(fā)量大，沙塵天氣頻繁[3]；塔克拉瑪干沙漠面積廣闊，對(duì)于新疆乃至中國(guó)西北地區(qū)的氣候都有很大的影響，在理論上，該沙漠的氣候變化在世界環(huán)境變化的研究中占有相當(dāng)重要的地位[4-6]。古爾班通古特沙漠位于天山以北準(zhǔn)噶爾盆地腹地，天山經(jīng)濟(jì)帶北麓，瑪納斯河以東及烏倫古河以南，是中國(guó)僅次于塔克拉瑪干沙漠的第二大沙漠，同時(shí)也是中國(guó)面積最大的固定、半固定沙漠，面積大約4.88×104km2[7]；古爾班通古特沙漠的變化，對(duì)氣候變化有著明顯的響應(yīng)[2]。

大尺度氣候變化，沙漠積極響應(yīng)，隨著氣候變化改變自身環(huán)境，同時(shí)沙漠又以自身變化的集合點(diǎn)直接影響到了全球變化[2]。沙漠在其物質(zhì)、能量以及水分循環(huán)方面有著特殊的規(guī)律，也正是由于這特殊之處，研究沙漠氣候?qū)θ驓夂蛴兄匾挠绊慬8]，因此沙漠氣候變化越來(lái)越受到更多科學(xué)家的關(guān)注[9-11]。一些學(xué)者研究了塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠腹地及周邊地區(qū)的氣候變化特征，普宗朝等[12]認(rèn)為塔克拉瑪干周邊年平均氣溫呈升高趨勢(shì)，降水量呈增多趨勢(shì)；魏文壽等[2]認(rèn)為北疆氣候自20世紀(jì)50年代以來(lái)氣候變化呈為暖干過(guò)程，古爾班通古特沙漠的流沙化面積不斷地增加，沙漠化現(xiàn)象日趨嚴(yán)重；王新萍等[13]認(rèn)為塔克拉瑪干周邊地區(qū)年最長(zhǎng)連續(xù)無(wú)降水日數(shù)呈顯著減少趨勢(shì)。但是，以往的研究主要分別針對(duì)塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)來(lái)開(kāi)展，針對(duì)它們氣候變化的對(duì)比分析，特別是針對(duì)平原和山區(qū)氣候變化對(duì)比分析的研究很少，因此，本文針對(duì)塔克拉瑪干沙漠及古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)（包括平原和山區(qū)）氣候變化進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)研究新疆地區(qū)沙漠氣候變化、我國(guó)西部生態(tài)環(huán)境及新疆生態(tài)文明建設(shè)具有重要意義。

1 資料與方法

1.1 站點(diǎn)和資料選取

從新疆現(xiàn)有105個(gè)氣象站中，以天山脊線為界，塔克拉瑪干沙漠及其周邊地區(qū)逐日平均氣溫資料選取平原和山區(qū)氣象站44個(gè)（其中資料完整站37站、資料不完整站7站），逐日降水量資料選取資料完整的平原和山區(qū)氣象站37個(gè)；古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)逐日平均氣溫資料選取平原和山區(qū)氣象站32個(gè)（其中資料完整站26站、資料不完整站6站），逐日降水量資料選取資料完整的平原和山區(qū)氣象站26個(gè)（圖1），資料時(shí)間為1961—2010年。

1.2 統(tǒng)計(jì)和分析方法

對(duì)于1961—2010年月平均氣溫資料不完整的塔克拉瑪干沙漠及其周邊地區(qū)7個(gè)氣象站和古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)6個(gè)氣象站（表1），采用多元回歸法進(jìn)行月平均氣溫的插補(bǔ)訂正，得到1961—2010年它們的逐月平均氣溫序列的重建[14-15]。

統(tǒng)計(jì)方法：在統(tǒng)計(jì)年平均氣溫時(shí)，對(duì)于塔克拉瑪干沙漠及其周邊地區(qū)平均值按照資料完整的37站和資料不完整站重建后的44站兩類進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)于古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)平均值按照資料完整的26站和資料不完整站重建后的32站兩類進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，它們的變化趨勢(shì)結(jié)果均完全一致，說(shuō)明資料完整的塔克拉瑪干沙漠及其周邊地區(qū)37站和古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)26站的區(qū)域平均具有較好的代表性，因此，進(jìn)行區(qū)域平均分析時(shí)，塔克拉瑪干沙漠及其周邊地區(qū)就采用資料完整的37站平均值，古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)采用資料完整的26站平均值。對(duì)各站點(diǎn)進(jìn)行分析時(shí)，年平均氣溫采用全部站（包括資料完整站和不完整站重建后資料），年降水量采用資料完整站。

分析方法：變化趨勢(shì)根據(jù)一元線性回歸方程計(jì)算線性趨勢(shì)系數(shù)，變化趨勢(shì)的程度通過(guò)對(duì)氣溫、降水量序列與自然數(shù)列相關(guān)關(guān)系的顯著性檢驗(yàn)來(lái)判斷，通過(guò)0.05和0.01信度檢驗(yàn)表明變化趨勢(shì)顯著，未通過(guò)信度檢驗(yàn)表明變化趨勢(shì)不顯著；突變檢測(cè)分析采用曼-肯德?tīng)枺∕ann-Kendall）法，是一種非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法，可以明確突變開(kāi)始的時(shí)間，并指出突變區(qū)域；周期分析利用小波分析法，可以給出氣候序列變化的尺度，還可以顯現(xiàn)出變化的時(shí)間位置[16]。

2 塔克拉瑪干和古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)氣溫變化的對(duì)比分析

2.1 年平均氣溫年際變化的對(duì)比分析

1961—2010年，塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)的年平均氣溫分別為9.8、5.1℃，變化趨勢(shì)均在波動(dòng)中呈顯著升高趨勢(shì)，升溫速率分別為0.26℃/10 a、0.34℃/10 a，均通過(guò)了0.01的顯著性檢驗(yàn)。以上分析說(shuō)明塔克拉瑪干沙漠及其周邊地區(qū)年平均氣溫高，升溫速率低，而古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)年平均氣溫低，升溫速率高，兩大沙漠年平均氣溫的差值在縮小。

年平均氣溫具有明顯的階段變化特征。塔克拉瑪干沙漠及其周邊地區(qū)年平均氣溫變化主要包括兩個(gè)階段，1961—1996年呈緩慢的上升趨勢(shì)，大部分年份低于50 a平均值；自1997年以后氣溫較前期急劇上升，并連續(xù)14 a持續(xù)偏高。而古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)年平均氣溫變化主要包括3個(gè)階段，1961—1969年呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；1970—1983年則呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；由于1984年平均氣溫較前期劇烈下降，1984—2010年則呈現(xiàn)另一階段的上升趨勢(shì)，1997年以后總體處于偏高狀態(tài)。以上分析說(shuō)明塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)1997年以后的異常偏高是同步的（圖2）。

從空間分布來(lái)看，塔克拉瑪干沙漠及其周邊地區(qū)年平均氣溫高于古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)，兩大沙漠及其周邊地區(qū)均表現(xiàn)為東部低于西部、山區(qū)低于盆地。塔克拉瑪干沙漠及其周邊平原地區(qū)年平均氣溫在8～14℃之間，山區(qū)大部在3～7℃之間，以北的天山山區(qū)巴音布魯克和吐?tīng)栨靥胤謩e為-4.2℃和-3.2℃。古爾班通古特沙漠及其周邊平原地區(qū)年平均氣溫在3～9℃之間，山區(qū)在0～3℃之間，僅天山北坡中山帶的大西溝為-5.0℃（圖3a）。

近50 a塔克拉瑪干沙漠及其周邊地區(qū)年平均氣溫除庫(kù)車、阿克陶呈下降趨勢(shì)外（下降速度小于0.1℃/10 a），其余地區(qū)均呈上升趨勢(shì)，大部分地區(qū)上升速度在0.2～0.4℃/10 a，在0.2℃/10 a以內(nèi)和0.4～0.6℃/10 a之間的較少，其中沙漠以北天山山區(qū)的巴音布魯克、吐?tīng)栨靥睾团撩谞柛咴乃矌?kù)爾干上升速率在0.2～0.3℃/10 a之間，接近于大部分平原地區(qū)，而天山山區(qū)的巴侖臺(tái)為0.42℃/10 a，處于偏大范圍；古爾班通古特沙漠及周邊地區(qū)年平均氣溫均呈上升趨勢(shì)，上升速度在0.8℃/10 a以內(nèi)，其中沙漠以南天山山區(qū)的天池、小渠子、大西溝上升速率在0.2～0.3℃/10 a之間，小于平原地區(qū)。

塔克拉瑪干沙漠、古爾班通古特沙漠及其周邊大部分地區(qū)年平均氣溫上升趨勢(shì)顯著，通過(guò)0.05或者0.01信度檢驗(yàn)，主要以通過(guò)0.01信度檢驗(yàn)為主，而塔克拉瑪干沙漠及其周邊地區(qū)的和碩、烏什、柯坪、阿拉爾、麥蓋提和古爾班通古特沙漠周邊的瑪納斯、烏魯木齊上升趨勢(shì)不顯著，未通過(guò)0.05信度檢驗(yàn)。塔克拉瑪干沙漠周邊的庫(kù)車年平均氣溫下降趨勢(shì)不顯著，未通過(guò)0.05信度檢驗(yàn)；阿克陶下降趨勢(shì)顯著，通過(guò)0.05信度檢驗(yàn)（圖3b）。

2.2 年平均氣溫年代際變化的對(duì)比分析

從年代際變化來(lái)看，塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)均表現(xiàn)為逐年代上升趨勢(shì)。其中，塔克拉瑪干沙漠20世紀(jì)60—80年代期間，逐年代上升趨勢(shì)微弱，70年代比60年代、80年代比70年代均上升了0.1℃，90年代以后上升趨勢(shì)開(kāi)始明顯增加，尤其是00年代上升趨勢(shì)最為明顯，90年代比80年代、00年代比20世紀(jì)90年代分別上升了0.3℃和0.6℃，50 a來(lái)上升了1.1℃；而古爾班通古特沙漠20世紀(jì)60—70年代期間上升趨勢(shì)微弱，70年代比60年代上升了0.1℃，80年代以后上升趨勢(shì)開(kāi)始明顯增加，這與塔克拉瑪干沙漠有所不同，比塔克拉瑪干沙漠提前了一個(gè)年代，80年代比70年代、90年代比80年代、00年代比90年代分別上升了0.4℃、0.5℃和0.4℃；50 a來(lái)上升了1.4℃（圖4）。

2.3 年平均氣溫突變的對(duì)比分析

由UF曲線可知，自20世紀(jì)70年代以來(lái)，塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)年平均氣溫均有明顯的增暖趨勢(shì)，增暖趨勢(shì)均超過(guò)顯著性水平0.05臨界線，塔克拉瑪干沙漠21世紀(jì)甚至超過(guò)0.001顯著性水平（u0.001=2.56），表明塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)氣溫上升趨勢(shì)十分明顯。根據(jù)UF和UB曲線交點(diǎn)的位置，確定塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠年平均氣溫在20世紀(jì)90年代的增暖是一突變現(xiàn)象，塔克拉瑪干沙漠的突變時(shí)間是1994—1995年，古爾班通古特沙漠的突變時(shí)間是1989—1993年（圖5）。

2.4 年平均氣溫小波周期的對(duì)比分析

圖6為塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)年平均氣溫的Morlet小波系數(shù)的實(shí)部等值線圖。圖中，實(shí)線表示小波系數(shù)＞0，即研究區(qū)域處于偏暖期；虛線表示小波系數(shù)＜0，即研究區(qū)域處于偏冷期。由圖可知，塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)年平均氣溫均有明顯的年際變化，振蕩周期為8～9 a。其中塔克拉瑪干沙漠在70年代中期前，周期尺度偏小，為7～8 a，70年代中期后，周期尺度基本穩(wěn)定在9；而古爾班通古特沙漠振蕩周期表現(xiàn)穩(wěn)定少變。在9 a年際變化時(shí)間尺度上塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)都大致經(jīng)過(guò)10次冷暖交替，表現(xiàn)為5個(gè)暖期和5個(gè)冷期，2010年后有處于偏冷的趨勢(shì)。

3 塔克拉瑪干和古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)降水量變化的對(duì)比分析

3.1 年平均降水量的絕對(duì)值和距平百分率年際變化的對(duì)比分析

近50 a，塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)的年平均降水量分別為85.6 mm、215.5 mm，古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)是塔克拉瑪干沙漠的2.5倍。從年降水量絕對(duì)值變化來(lái)看，塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)均在波動(dòng)中呈顯著增加趨勢(shì)，增加速率分別為7.07 mm/10 a、13.82 mm/10 a，均通過(guò)了0.01的顯著性檢驗(yàn)；從年降水量的距平百分率變化來(lái)看，塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)均在波動(dòng)中呈顯著增加趨勢(shì)，增加速率分別為8.26%/10 a、6.42%/10 a，均通過(guò)了0.01的顯著性檢驗(yàn)（圖7）。塔克拉瑪干沙漠及其周邊地區(qū)年降水量少，降水量增加速率小，降水量距平百分率增加速率大；古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)則相反，也就是說(shuō)，年降水量及其距平百分率的變化速率與年降水量多少密切相關(guān)，上述分析也說(shuō)明兩大沙漠及其周邊地區(qū)年降水量的差值進(jìn)一步加大。

年降水量具有明顯的階段變化特征。塔克拉瑪干沙漠及其周邊地區(qū)年降水量及其距平百分率變化主要均包括兩個(gè)階段，1961—1986年無(wú)明顯變化趨勢(shì)，大部分年份少于50 a平均值，26 a中僅有7 a降水量多于50 a平均值；1987年以后年降水量較前期明顯增加，大部分年份多于50 a平均值，24 a中僅有9 a降水量少于50 a平均值；古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)降水量及其距平百分率變化與塔克拉瑪干沙漠及其周邊地區(qū)基本同步，不同的是1961—1986年僅有6 a降水量多于50 a平均值，1987年之后僅有7 a降水量少于50 a平均值（圖7）。

塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)年平均降水量空間分布極不均勻，表現(xiàn)為古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)多于塔克拉瑪干沙漠，而兩大沙漠及其周邊地區(qū)均表現(xiàn)為西部多于東部、山區(qū)多于盆地，大值區(qū)主要集中在天山山區(qū)及其兩側(cè)。塔克拉瑪干沙漠西北邊緣年降水量明顯多于東南邊緣，其以北的天山南坡中山帶和以西的山區(qū)超過(guò)200 mm，以北淺山區(qū)超過(guò)100 mm，西北邊緣平原地區(qū)多在60～100 mm之間，東南邊緣在20～60 mm之間，其中天山南坡中山帶的巴音布魯克為276.4 mm，東南部且末降水量最少，僅25.3 mm。古爾班通古特沙漠以南的天山北坡中山帶年平均降水量為450～550 mm，準(zhǔn)噶爾盆地為100～210 mm，烏魯木齊和木壘分別為262.6、322.1 mm，其中小渠子和天池降水量最多，分別為548.6 mm和548.4 mm，達(dá)坂城為70.8 mm（圖8）。

從年降水量變化趨勢(shì)的空間分布來(lái)看，近50 a塔克拉瑪干沙漠及其周邊地區(qū)絕大部分地區(qū)呈增加趨勢(shì)，僅東南部的鐵干里克呈弱減少趨勢(shì)（減少速度小于1 mm/10 a）外，沙漠北緣和西緣增加趨勢(shì)大于沙漠南緣和東緣，沙漠北緣和西緣除阿拉爾增加速度小于5 mm/10 a外，其他大部分地區(qū)在5～10 mm/ 10 a之間，其中天山山區(qū)巴侖臺(tái)、吐?tīng)栨靥?、阿合奇超過(guò)10 mm/10 a，相對(duì)于平原大部分地區(qū)呈偏大趨勢(shì)，阿合奇最大，達(dá)22 mm/10 a；沙漠南緣和東緣大部分地區(qū)增加速度小于5 mm/10 a。古爾班通古特沙漠及周邊地區(qū)年降水量均呈增加趨勢(shì)，增加速度均大于5 mm/10 a，烏魯木齊、大西溝、天池達(dá)20～30 mm/10 a，天山山區(qū)相對(duì)于平原地區(qū)呈偏大趨勢(shì)。以上分析表明，塔克拉瑪干沙漠及其周邊地區(qū)年降水量的增加速率小于古爾班通古特沙漠，山區(qū)增加速率相對(duì)于平原地區(qū)偏大（圖9a）。

從年降水量距平百分率變化趨勢(shì)的空間分布來(lái)看，年降水量距平百分率的變化趨勢(shì)與降水量表現(xiàn)一致。塔克拉瑪干沙漠及其周邊地區(qū)年降水量距平百分率的增加速度大于古爾班通古特沙漠，塔克拉瑪干沙漠周邊地區(qū)大部在5%/10 a～20%/10 a之間，其中天山山區(qū)的巴音布魯克、吐?tīng)栨靥夭蛔?%/10 a，相對(duì)于平原地區(qū)呈偏小趨勢(shì)；古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)大部在5%/10 a～10%/10 a之間，其中天山山區(qū)站接近于大部分平原地區(qū)（圖9b）。

塔克拉瑪干沙漠北緣和西緣大部分地區(qū)年降水量及其距平百分率增加趨勢(shì)顯著，通過(guò)0.05甚至0.01信度檢驗(yàn)，巴音布魯克、阿克蘇、阿拉爾、吐?tīng)栨靥?、烏恰、岳普湖、英吉沙、莎車、葉城增加趨勢(shì)不顯著，鐵桿里克減少趨勢(shì)不顯著。古爾班通古特沙漠及其周邊大部分地區(qū)年降水量及其距平百分率增加趨勢(shì)顯著，通過(guò)0.01信度檢驗(yàn)，而福海、和布克賽爾、昌吉、蔡家湖、天池、北塔山增加趨勢(shì)不顯著。

3.2 年平均降水量年代際的對(duì)比分析

塔克拉瑪干沙漠20世紀(jì)60年代、70年代、80年代、90年代及21世紀(jì)前10 a降水量分別為71.7、74.6、85.6、95.7、100.3 mm，古爾班通古特沙漠分別為196.47、189.7、218.4、231.8、241.1 mm，均表現(xiàn)為20世紀(jì)60—70年代低于50 a平均值，90年代—21世紀(jì)前10 a高于50 a平均值，塔克拉瑪干沙漠80年代與50 a平均值持平，古爾班通古特沙漠接近但略高于50 a平均值。從年代際變化來(lái)看，塔克拉瑪干沙漠表現(xiàn)為逐年代上升趨勢(shì)；而古爾班通古特沙漠70年代比60年代有所下降，自80年代之后呈逐年代上升趨勢(shì)（圖10）。

3.3 年平均降水量突變的對(duì)比分析

由UF曲線可見(jiàn)，塔克拉瑪干沙漠自20世紀(jì)70年代以來(lái)、古爾班通古特沙漠自20世紀(jì)80年代以來(lái)年平均降水量有增多趨勢(shì)，增多趨勢(shì)均超過(guò)顯著性水平0.05臨界線，塔克拉瑪干沙漠1988年以后甚至超過(guò)0.001顯著性水平（u0.001=2.56），表明塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠降水量增加趨勢(shì)十分明顯。根據(jù)UF和UB曲線交點(diǎn)的位置，確定塔克拉瑪干沙漠年平均降水量20世紀(jì)80年代的增暖、古爾班通古特20世紀(jì)90年代的增暖是一突變現(xiàn)象，塔克拉瑪干沙漠的突變時(shí)間是1984年，古爾班通古特沙漠的突變時(shí)間是1983—1986年（圖11）。

3.4 年降水量小波周期的對(duì)比分析

圖12為塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠年降水量的Morlet小波系數(shù)的實(shí)部等值線圖。實(shí)線表示小波系數(shù)＞0，即研究區(qū)域處于豐水期；虛線表示小波系數(shù)＜0，即研究區(qū)域處于枯水期。可看出，塔克拉瑪干沙漠年降水量有3個(gè)明顯的特征時(shí)間尺度，振蕩周期分別為5 a、7～8 a和18 a。其中5 a的周期振蕩在20世紀(jì)70年代中期后至90年代中期，振蕩強(qiáng)度較強(qiáng)；7～8 a振蕩周期在80年代前期，周期尺度主要表現(xiàn)為8 a，80年代后期，周期尺度主要表現(xiàn)為7 a；18 a的年代際變化貫穿整個(gè)研究時(shí)段，表現(xiàn)穩(wěn)定，在這個(gè)時(shí)間尺度上，近50 a來(lái)塔克拉瑪干沙漠年降水量大致經(jīng)過(guò)5次枯豐交替，表現(xiàn)為3個(gè)枯水期和3個(gè)豐水期。而古爾班通古特沙漠存在2～4 a、6～8 a、18 a的振蕩周期；古爾班通古特沙漠的年際變化穩(wěn)定度較差、階段性明顯，而年代際變化穩(wěn)定，在18 a尺度上，古爾班通古特沙漠也大致經(jīng)過(guò)5次枯豐交替，表現(xiàn)為3個(gè)枯水期和3個(gè)豐水期。

4 塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠及其周邊區(qū)域氣候變化影響因子討論

近50 a，全球和全國(guó)氣候以變暖為主，全球升溫速率為0.13℃/10 a，全國(guó)升溫速率0.23℃/10 a[17]。在全球和全國(guó)氣候變暖的背景下，新疆氣候變化表現(xiàn)出明顯的響應(yīng)特征，與全球和全國(guó)變暖的趨勢(shì)一致，但是升溫速率（0.32℃/10 a）明顯大于全球和全國(guó)。塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠年平均氣溫的上升與全球和我國(guó)同步，升溫速率均高于全球和全國(guó)同期，但是與整個(gè)新疆比較，塔克拉瑪干沙漠低于新疆同期升溫速率、古爾班通古特沙漠則高于新疆同期升溫速率。近50 a，全球和全國(guó)降水量變化趨勢(shì)差異很大，新疆年降水量呈現(xiàn)出顯著增加趨勢(shì)，增加速率為10.29 mm/10 a。塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠年降水量的變化趨勢(shì)與新疆一致，但塔克拉瑪干沙漠年降水量增加速率低于新疆同期，古爾班通古特沙漠則高于新疆同期；塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠年降水量距平百分率的變化趨勢(shì)也與新疆一致，塔克拉瑪干沙漠的增加速率高于新疆同期（6.51%/10 a）[18-19]，古爾班通古特沙漠則略低于新疆同期。以上分析說(shuō)明，塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠及其周邊區(qū)域氣候變化是在全疆、全國(guó)甚至全球氣候變暖大背景下的同步效應(yīng)。

研究表明，驅(qū)動(dòng)氣候變化的因子包括自然和人為兩個(gè)方面。自然因子主要包括氣候系統(tǒng)內(nèi)部的“海洋—陸地—大氣—海冰”相互作用（如厄爾尼諾、大洋熱鹽環(huán)流的自然震蕩等）和太陽(yáng)活動(dòng)、火山噴發(fā)等外部強(qiáng)迫因子引起的變化；人為因子主要包括人類為了改變生存條件所進(jìn)行的各類活動(dòng)，如化石燃料消耗導(dǎo)致的溫室氣體排放、土地利用改變和人為氣溶膠的增加等。區(qū)域氣候變化是全球與區(qū)域尺度、自然因子和人為因子共同作用的結(jié)果，2013年發(fā)布的IPCC第五次評(píng)估報(bào)告第一、第二和第三工作組的報(bào)告指出20世紀(jì)50年代以來(lái)全球氣候變暖的一半以上是人類活動(dòng)造成的。塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠作為全球氣候變化的一部分，對(duì)全疆、全國(guó)甚至全球都有著很好的響應(yīng)，它們受溫室氣體排放、區(qū)域內(nèi)土地利用改變等人類活動(dòng)的影響明顯，新疆溫室氣體排放主要以能源活動(dòng)為主（占總排放量的75%以上），而能源活動(dòng)中又以化石燃料燃燒占絕大部分（占總排放量的95%以上），因此可以說(shuō)新疆溫室氣體排放主要來(lái)源于化石燃料燃燒，同時(shí)近50 a新疆土地利用狀況發(fā)生了明顯改變，特別是城市化的快速發(fā)展和不斷擴(kuò)大的農(nóng)業(yè)灌溉，都可能對(duì)塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠及其周邊區(qū)域的氣溫和降水變化造成重要影響，如溫室氣體的排放加快了氣溫的增加速率，綠洲降水增加可能與農(nóng)業(yè)灌溉引起的局地水循環(huán)增強(qiáng)有關(guān)，城市區(qū)域氣溫上升較快與城市熱島效應(yīng)的加強(qiáng)有關(guān)[17-18，20-24]。在強(qiáng)調(diào)人類活動(dòng)對(duì)塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠及其周邊區(qū)域氣候變化產(chǎn)生的影響后，不可否認(rèn)地說(shuō)塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠及其周邊區(qū)域的暖濕化受到氣候系統(tǒng)內(nèi)部變化和太陽(yáng)活動(dòng)、火山噴發(fā)等外強(qiáng)迫因子引起的變化等影響，比如中亞到新疆區(qū)域大氣環(huán)流系統(tǒng)的強(qiáng)度以及空間變化的作用就不可忽視。有研究表明，中亞低值系統(tǒng)活躍、新疆西部垂直上升運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)等有利于新疆降水的增加[25]。引起氣候變化的原因很復(fù)雜，涉及方面眾多，塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠及其周邊區(qū)域氣候變化的原因有待于深入細(xì)致的研究。

5 結(jié)論

（1）1961—2010年，塔克拉瑪干沙漠及其周邊地區(qū)年平均氣溫明顯高于古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)，兩大沙漠及其周邊地區(qū)年平均氣溫均在波動(dòng)中呈顯著升高趨勢(shì)，塔克拉瑪干沙漠及其周邊地區(qū)升溫速率低于古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)（升溫速率分別為0.26℃/10 a、0.34℃/10 a），兩大沙漠及其周邊地區(qū)年平均氣溫的差值在縮??；其中，塔克拉瑪干沙漠以北天山山區(qū)的巴音布魯克和吐?tīng)栨靥匾约芭撩谞柛咴乃矌?kù)爾干上升速率接近于大部分平原地區(qū)，而天山山區(qū)的巴侖臺(tái)偏大，而古爾班通古特沙漠以南天山山區(qū)的天池、小渠子、大西溝上升速率與平原地區(qū)相比總體偏小。

（2）塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)年平均氣溫在20世紀(jì)90年代均發(fā)生了突變，古爾班通古特沙漠突變時(shí)間（1989—1993年）早于塔克拉瑪干沙漠（1994—1995年）。兩大沙漠年平均氣溫均有明顯的年際變化，振蕩周期為8～9 a，其中塔克拉瑪干沙漠振蕩周期不穩(wěn)定，而古爾班通古特沙漠振蕩周期穩(wěn)定少變，在9 a年際變化時(shí)間尺度上兩大沙漠都大致經(jīng)過(guò)10次冷暖交替，表現(xiàn)為5個(gè)暖期和5個(gè)冷期，2010年后有處于偏冷的趨勢(shì)。

（3）古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)年降水量是塔克拉瑪干沙漠及其周邊地區(qū)的2.5倍，兩大沙漠年降水量及其距平百分率均在波動(dòng)中呈顯著增加趨勢(shì)，年降水量增加速率古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)高于塔克拉瑪干沙漠及其周邊地區(qū)（增加速率分別為13.82 mm/10 a、7.07 mm/10 a），兩大沙漠年降水量的差值進(jìn)一步加大，而年降水量古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)小于塔克拉瑪干沙漠及其周邊地區(qū)（年降水量距平百分率增加速率分別為6.42%/10 a、8.26%/10 a）。其中，塔克拉瑪干沙漠以北天山山區(qū)的巴音布魯克和吐?tīng)栨靥叵鄬?duì)于平原地區(qū)呈偏小趨勢(shì)，而天山山區(qū)的巴侖臺(tái)偏大，而古爾班通古特沙漠以南天山山區(qū)接近于大部分平原地區(qū)。

（4）兩大沙漠年降水量均發(fā)生了突變現(xiàn)象，塔克拉瑪干沙漠的突變時(shí)間在1984年，古爾班通古特沙漠的突變時(shí)間在1983—1986年。兩大沙漠年降水量均存在明顯的年際變化，塔克拉瑪干沙漠存在5 a、7～8 a和18 a的振蕩周期，古爾班通古特沙漠存在2～4 a、6～8 a、18 a的振蕩周期。

（5）近50 a，在全球和全國(guó)氣候變暖的背景下，塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠及其周邊區(qū)域氣候變化對(duì)全疆、全國(guó)乃至全球表現(xiàn)出明顯的響應(yīng)特征，升溫速率明顯大于全球和全國(guó)，也就是說(shuō)，塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠及其周邊區(qū)域氣候變化是在全疆、全國(guó)甚至全球氣候變暖大背景下的同步效應(yīng)。塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠及其周邊區(qū)域的氣候變化受溫室氣體排放、區(qū)域內(nèi)土地利用改變等人類活動(dòng)的影響明顯，同時(shí)也受到氣候系統(tǒng)內(nèi)部變化的影響，其歸因有待于深入細(xì)致的研究。

[1]Verhoefa A，Alleen S J，Lloyd C R.Seasonal variation of surface energy balance over two Sahelian surface[J]. International Journal of Climatology，1999，19：1267-1277.

[2]魏文壽，劉明哲.古爾班通古特沙漠現(xiàn)代沙漠環(huán)境與氣候變化[J].中國(guó)沙漠，2000，20（2）：178-184.

[3]江遠(yuǎn)安，魏榮慶，王鐵，等.塔里木盆地西部浮塵天氣特征分析[J].中國(guó)沙漠，2007，27（2）：301-306.

[4]薛福民，劉新春，馬燕，等.1997—2007年塔克拉瑪干沙漠腹地沙塵天氣變化特征[J].沙漠與綠洲氣象，2009，3（1）：31-34.

[5]崔麗娜，史玉光，崔彩霞，等.GPS遙感塔克拉瑪干沙漠腹地水汽含量與降水關(guān)系[J].環(huán)境科技，2011，24(1)：22-28.

[6]凌裕泉.塔克拉瑪干沙漠的氣候特征及其變化趨勢(shì)[J].中國(guó)沙漠，1990，10（2）：9-19.

[7]朱玉偉，陳啟民，劉茂秀，等.古爾班通古特沙漠南緣沙丘水分的時(shí)空分布特征[J].草業(yè)科學(xué)，2008，25（12）：6-11.

[8]崔麗娜，崔彩霞，李春花，等.塔克拉瑪干沙漠及其周邊山區(qū)水汽時(shí)空分布特征[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（35）：17244-17248.

[9]徐利崗，梁川，周宏飛，等.中國(guó)北方荒漠區(qū)降水空間結(jié)構(gòu)型及變異性研究[J].中國(guó)沙漠，2010，30（6）：1433-1441.

[10]楊振常，李玉霖，崔奪，等.半干旱典型沙區(qū)1951—2005年主要?dú)庀笠丶皾撛谡羯⒘康淖兓厔?shì)研究[J].中國(guó)沙漠，2012，32（5）：1385-1392.

[11]李朝生，丁一匯，李澤椿，等.氣候變化對(duì)庫(kù)布齊沙漠生態(tài)環(huán)境的影響及其適應(yīng)性對(duì)策初探[J].沙漠與綠洲氣象，2007，1（5）：1-5.

[12]普宗朝，張山清，李景林，等.近47a塔克拉瑪干沙漠周邊地區(qū)氣候變化[J].中國(guó)沙漠，2010，30（2）：414-421.

[13]王新萍，楊青.塔克拉瑪干沙漠周邊地區(qū)極端弱降水的時(shí)空變化特征[J].中國(guó)沙漠，2014，34（5）：1377-1385.

[14]楊青，劉新春，等.塔克拉瑪干沙漠腹地1961—1998年逐月平均氣溫序列的重建[J].氣候變化研究進(jìn)展，2009，5（2）：85-89.

[15]陳鵬翔，江遠(yuǎn)安，劉精，等.新疆區(qū)域逐月缺測(cè)氣溫序列的插補(bǔ)及重建[J].冰川凍土，2014，36（5）：1238-1244.

[16]魏鳳英.現(xiàn)代氣候統(tǒng)計(jì)診斷與預(yù)測(cè)技術(shù)[M].北京：氣象出版社，2007：36-41.

[17]《第二次氣候變化國(guó)家評(píng)估報(bào)告》編寫(xiě)委員會(huì).第二次氣候變化國(guó)家評(píng)估報(bào)告[M].北京：科學(xué)出版社，2011：23-62.

[18]《新疆區(qū)域氣候變化評(píng)估報(bào)告決策者摘要和執(zhí)行摘要》編寫(xiě)委員會(huì).新疆區(qū)域氣候變化評(píng)估報(bào)告決策者摘要和執(zhí)行摘要[M].北京：氣象出版社，2012，36-41.

[19]JIANG Yuan’an，CHEN Ying，ZHAO Yizhou.Analysis on Changes of Basic Climatic Elements and Extreme Events in Xinjiang，China during 1961-2010[J].Advances in Climate Change Research，2013，4（1）：20-29.

[20]花婷，王訓(xùn)明.東亞干旱半干旱沙漠化和氣候變化相互影響研究進(jìn)展[J].地理科學(xué)進(jìn)展，2014，33（6）：842-852.

[21]陳惠中，金炯，董光榮，等.全新世古爾班通古特沙漠演化和氣候變化[J].中國(guó)沙漠，2001，21（4）：333-339.

[22]魏文壽，何清，劉明哲，等.準(zhǔn)噶爾盆地的氣候變化與荒漠環(huán)境研究[J].中國(guó)沙漠，2003，23（2）：101-105.

[23]蘇志珠，盧琦，吳波，等.氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)我國(guó)荒漠化的可能影響[J].中國(guó)沙漠，2006，26（3）：329-335.

[24]徐端陽(yáng)，李春蕾，莊大方，等.氣候變化和人類活動(dòng)在荒漠化過(guò)程中相對(duì)作用評(píng)價(jià)綜述[J].地理學(xué)報(bào)，2011，66（1）：68-76.

[25]趙兵，蔡承俠，楊蓮梅，等.新疆夏季變濕的大氣環(huán)流異常特征[J].冰川凍土，2006，28（3）：434-442.

[26]顧軍明，霍文，艾力·買買提明，等.塔克拉瑪干沙漠化緣近地層氣象要素變化特征[J].干旱氣象，2014，32（2）：239-247.

[27]曹興，陳榮毅，楊舉芳，等.沙漠腹地秋季地溫變化特征及其與氣溫的關(guān)系[J].干旱氣象，2011，29（4）：433-438.

[28]黃俊利，魏文壽，楊青，等.塔克拉瑪干沙漠南緣極端降水變化趨勢(shì)與突變特征[J].沙漠與綠洲氣象，2012，6（2）：30-34.

Comparison of Climate Change Between Taklimakan Desert and Gurbantonggut Desert and Their Surrounding Areas During 1961-2010

JIANG Yuan’an，CHEN Pengxiang，SHAO Weiling，LIU Jing，YU Xingjie
（Xinjiang Climate Center，Urumqi 830002，China）

Based on the daily surface observational data during 1961-2010 from 76 weather stations in the area of Taklimakan desert,Gurbantonggut desert and their surrounding areas including the plains and mountains,the change characteristics of temperature and precipitation in the Taklimakan desert and Gurbantonggut desert and their surrounding areas were analyzed.The results indicated that the annual average temperature in Taklimakan desert and its surrounding areas was significantly higher than that in Gurbantonggut desert and its peripheries,but the heating rate was converse.The rising rate in the mountains surrounding Taklimakan Desert was close to or greater than that in the majority of the plains,however,the rising rate of the mountains surrounding the Gurbantonggut desert was generally smaller than in the plains;the abrupt change periods of the Gurbantonggut desert including its surrounding areas and Taklimakan desert containing its surrounding areas were respectively in 1989-1993 and 1994-1995,and they both had 8-9 years periodic scale;for precipitation,the mean precipitation in the Gurbantonggut desert and its surrounding areas was 2.5 times as much as hat in the Taklimakan desert and its surrounding areas, and the rate of the mean precipitation increasing was higher than that in the Taklimakan desert and its surrounding areas,but the relative margin of increasing was less,the difference about precipitationincreasedbetweenTaklimakandesertincludingitssurroundingareasand Gurbantonggut desert containing its surrounding areas,but the increasing rate was in mitigation, while the abrupt change periods between Taklimakan desert including its surrounding areas and Gurbantonggut desert containing its surrounding areas were 1984 and 1983-1986 respectively; about precipitation,the Taklimakan desert and its surrounding areas had three obvious period oscillations,which were 5,7～8,and 18-year,and the other desert and its surrounding areas also had three obvious period oscillations,which were 2～4，6～8，18-year.

Taklimakan desert；Gurbantonggut desert；surrounding areas；climate change

P467

A

1002-0799（2015）03-0014-10

江遠(yuǎn)安，陳鵬翔，邵偉玲，等.近50 a塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠及其周邊地區(qū)氣候變化特征的對(duì)比分析[J].沙漠與綠洲氣象，2015，9（3）：14-23.

10.3969/j.issn.1002-0799.2015.03. 003

2014-10-15；

2015-01-08

公益性行業(yè)（氣象）科研專項(xiàng)（GYHY201206014）；中國(guó)氣象局氣候變化專項(xiàng)（CCSF201334）共同資助。

江遠(yuǎn)安（1969-），女，高級(jí)工程師，主要從事氣候、氣候變化研究。E-mail：jya_69@163.com