葉爾克江·霍依哈孜，阿吉古麗·沙依提，買買提艾力·買買提依明，阿帕爾·肉孜

（1.昌吉回族自治州氣象局，新疆 昌吉 831100；2.新疆氣象學(xué)會(huì)，烏魯木齊 830002；3.中國氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所，烏魯木齊 830002）

政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）第五次評(píng)估報(bào)告指出，近百年全球氣候變暖毋庸置疑，1880—2012年全球地表平均溫度大約升高了0.85℃，1983—2012年 是過 去1 400 a來 最熱 的30 a［1］。 近幾 年來，受全球氣候變暖的影響，中國極端氣候事件頻發(fā)，區(qū)域生態(tài)環(huán)境退化［2，3］。極端氣象問題引發(fā)的氣象災(zāi)害引起全社會(huì)的廣泛關(guān)注［4，5］。受氣候變暖影響，溫度、降水等氣象要素也有不同程度的變化，導(dǎo)致水文不平衡；降水、徑流、地下水流動(dòng)、蒸發(fā)以及土壤濕度的變化表明水文循環(huán)隨著20世紀(jì)全球溫度的上升在不斷加強(qiáng)［6］；進(jìn)而對(duì)各地社會(huì)經(jīng)濟(jì)、農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)深刻影響，同時(shí)，在干旱、半干旱區(qū)，水資源短缺，水庫和灌溉的潛在蒸發(fā)損失極大，嚴(yán)重威脅著農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)和糧食安全［7］。全球增溫在世界各地并不均勻，增溫程度因地區(qū)而異，因此，有必要研究新疆區(qū)域氣溫的變化規(guī)律。

近40 a，中國西北地區(qū)氣候出現(xiàn)由暖干向暖濕轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)，而新疆在整個(gè)西北地區(qū)最為突出。新疆獨(dú)特的地理位置、脆弱的生態(tài)使其對(duì)氣候變化十分敏感，所以有關(guān)新疆在氣候變化方面的研究受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注［8］。學(xué)者們對(duì)新疆地區(qū)近幾十年氣候變化的趨勢(shì)和特征進(jìn)行了研究［8-20］，但綜合來看，目前的研究具有以下局限性：一是資料序列較短，研究時(shí)段大多截至2000年，而對(duì)最近20 a氣溫變化的研究則很少；二是使用的氣象站點(diǎn)較少，一般都是選用部分代表站來研究全疆或部分區(qū)域年平均氣溫的變化，研究結(jié)果的代表性有待商榷；三是大多沒有考慮地理因素對(duì)氣溫時(shí)空變化的影響，對(duì)各季度氣溫時(shí)空變化研究更少，精細(xì)化程度較低，這對(duì)地域遼闊、地形地貌復(fù)雜、氣候類型多樣的新疆來說，難以適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)對(duì)溫度精細(xì)化時(shí)空變化信息的需求［10-12］。因此，本研究擬在前人研究的基礎(chǔ)上，選用新疆境內(nèi)盡可能多的氣象站點(diǎn)的歷史氣候數(shù)據(jù)，結(jié)合ArcGIS的空間插值技術(shù)，研究分析1961—2018年新疆氣候資料序列比較完整的105個(gè)氣象臺(tái)站歷史各季度平均氣溫的精細(xì)化時(shí)空變化規(guī)律。為適應(yīng)和應(yīng)對(duì)氣候變化，采取趨利避害的管理措施和技術(shù)措施，促進(jìn)新疆社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，為生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)氣候特征及研究方法

1.1 研究區(qū)域氣候特征

新疆地處北半球中緯度地區(qū)歐亞大陸腹地，絲綢之路的交匯點(diǎn)，位于中國的西北邊陲，中部橫亙?nèi)车奶焐缴矫}將全疆分為南、北兩部分，是受全球氣候變化影響最大的地區(qū)之一；地理位置73°40′—96°23′E、34°25′—49°10′N，總面積為166.49萬km2，東西長2 200 km，南北寬1 500 km，約占全國面積的1/6，是中國占地面積第一大省區(qū)［12，13］。新疆區(qū)域地貌形態(tài)多樣，北疆大部分為準(zhǔn)噶爾盆地，準(zhǔn)噶爾盆地海拔大多在600 m左右，盆地東高西低；南疆是中國最大的塔里木盆地，盆地海拔1 000 m左右，地勢(shì)西高東低，兩盆地間由橫跨全區(qū)中部的天山相隔。天山又分西天山和東天山。西天山平均海撥3 500多米，占地面積廣，其上有海拔6 995 m的汗騰格里峰，周圍高大山脈沿盆地邊緣向西南延伸與帕米爾高原連成一體，形成南疆西邊的天然屏障。東天山則海拔較低，地形狹長，其南面有吐魯番盆地。兩部分天山僅在烏魯木齊以南的達(dá)阪城處地勢(shì)較低，形成地形缺口，有利于南北空氣交換。新疆北面有阿爾泰山脈，西北面有塔爾巴哈臺(tái)山、阿拉套山等，西南面是巍峨的帕米爾高原與天山南支，南面與世界屋脊青藏高原、昆侖山毗鄰，東南面是阿爾金山、祁連山。新疆被這些山脈環(huán)繞，構(gòu)成相對(duì)封閉的地形區(qū)域（圖1）。

圖1 新疆高程和氣象臺(tái)站分布示意圖

受地理位置和地形影響，新疆是典型的溫帶大陸性干旱半干旱氣候［14］，夏季短暫，冬季漫長而寒冷，冷熱差異較大。新疆地處影響中國西風(fēng)帶天氣的上游地區(qū)，而天山山脈又是影響新疆乃至中國中、西部地區(qū)氣候和生態(tài)環(huán)境的重要天然屏障。新疆地區(qū)的氣候變化不僅對(duì)新疆的生態(tài)環(huán)境和社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的影響，而且對(duì)中國中、西部地區(qū)的生態(tài)環(huán)境也產(chǎn)生廣泛而深刻的影響。因此，研究分析新疆地區(qū)的氣候變化，對(duì)保護(hù)和改善新疆和中國中、西部地區(qū)的生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展具有重要意義［15-20］。

1.2 研究方法

1.2.1 數(shù)據(jù)與分析方法 本研究選用近58 a（1961—2018年）新疆105個(gè)國家級(jí)氣象觀測(cè)站、國家天氣一級(jí)觀測(cè)站、國家天氣二級(jí)觀測(cè)站、國家氣候觀象臺(tái)等氣象觀測(cè)臺(tái)站各年各季度氣溫資料進(jìn)行研究分析；同時(shí)，參照新疆地貌和氣候特點(diǎn)將新疆劃分為南疆、北疆和天山山區(qū)3個(gè)區(qū)域分別研究，南疆有46個(gè)氣象站、北疆有44個(gè)氣象站、天山山區(qū)有15個(gè)氣象站，其中，代表天山山區(qū)的氣象站選取本來屬于南疆和北疆各地州的地處在南北疆中部天山山脈上的各氣象站，包括伊犁哈薩克自治州（簡稱伊犁州）的尼勒克、新源、昭蘇和特克斯，昌吉回族自治州（簡稱昌吉州）的天山天池，烏魯木齊地區(qū)的小渠子、天山大西溝和烏魯木齊牧試站，巴音郭楞蒙古自治州（簡稱巴州）的巴侖臺(tái)和巴音布魯克，克孜勒蘇柯爾克孜自治州（簡稱克州）的烏恰和阿合奇，喀什地區(qū)的吐爾尕特，哈密地區(qū)的巴里坤和伊吾等15個(gè)氣象站。

本研究運(yùn)用ArcGIS 10.7環(huán)境下的反距離加權(quán)（IDW）插值法分析新疆地區(qū)氣溫空間分布特征；運(yùn)用Matlab R2018b環(huán)境進(jìn)行突變檢驗(yàn)，利用Origin 2018和Excel軟件對(duì)各季度氣溫氣候傾向率和趨勢(shì)變化進(jìn)行分析。根據(jù)北半球典型的季度劃分方法，3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，12月至次年2月為冬季。

1.2.2 氣候傾向率 氣候傾向率可以用來顯示氣候要素隨時(shí)間的變化趨勢(shì)［21］，yi表示樣本量為n某一氣候變量，xi表示yi所對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列，建立yi與xi之間的一元線性回歸方程［17-21］。

式中，i為年序列，a為回歸系數(shù)（線性方程的斜率），即氣候要素的線性變化趨勢(shì)和速率，也稱為傾向率，a＞0表示隨時(shí)間x的增加氣候變量y呈增加趨勢(shì)；若a＜0，則說明隨時(shí)間x的增加y呈下降趨勢(shì)；b為常數(shù)，可通過最小二乘法求?。?9-22］。本研究運(yùn)用趨勢(shì)分析法探究近58 a新疆地區(qū)各季度氣溫變化趨勢(shì)，采用一元線性回歸進(jìn)行氣候趨勢(shì)傾向估計(jì)。

1.2.3 突變檢驗(yàn) 氣象要素氣候突變點(diǎn)檢測(cè)方法包括均值突變（最常見）、方差突變、線性回歸突變（也稱趨勢(shì)突變）、概率突變、空間型突變、譜突變和模型參數(shù)突變等，這些突變都有若干種檢測(cè)方法。本研究借助Matlab R2018b和Origin 2018等軟件，主要采用均值突變檢測(cè)方法之一的Mann-Kendal（l簡稱MK）檢驗(yàn)［21-24］，考慮氣溫演變趨勢(shì)和累積距平值的變化情況，進(jìn)一步檢驗(yàn)新疆地區(qū)各季度氣溫變化趨勢(shì)和突變特征；M-K檢驗(yàn)方法是一種非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法，分為趨勢(shì)檢驗(yàn)和突變檢驗(yàn)，在M-K突變檢驗(yàn)中，對(duì)于含有n個(gè)樣本的時(shí)間序列x，構(gòu)造一秩序數(shù)列。

式中，Sk是第i時(shí)刻數(shù)值大于j時(shí)刻數(shù)值個(gè)數(shù)的累計(jì)數(shù)。在時(shí)間序列隨機(jī)獨(dú)立的假定下，定義統(tǒng)計(jì)量。

式中，UF1=0；E(Sk)，Var(Sk)是累積數(shù)Sk的均值和方差，在x1,x2,…,xn相互獨(dú)立且有相同連續(xù)分布時(shí)，它們可由下式算出。

UF系列為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，當(dāng)k增加時(shí)，UF很快收斂于標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，它是按時(shí)間序列x順序x1,x2,…,xn計(jì)算出來的統(tǒng)計(jì)量序列；在給定顯著性水平a下，于正態(tài)分布表中查出臨界值Ua2，當(dāng)Ua2＜|UFi|，說明序列具有顯著的變化趨勢(shì)。將時(shí)間序列x逆序排列xn,xn-1,…,x1，再重復(fù)上述過程，同時(shí)使UBk=-UFk，k=n,n-1,…,1，到最后UB1=0，經(jīng)過分析繪出正序UFk和逆序UBk曲線圖，即可得到變化趨勢(shì)、突變時(shí)間以及突變區(qū)域。當(dāng)UFk＞0時(shí)，表明序列呈上升趨勢(shì)；當(dāng)UFk＜0時(shí)，表明序列呈下降趨勢(shì)。當(dāng)UFk曲線超過0.05顯著性水平線（臨界線為±1.96）時(shí)，則表明上升或下降趨勢(shì)顯著；當(dāng)UFk曲線超過0.01顯著性水平線（臨界線為±2.58）時(shí)，則表明上升或下降趨勢(shì)較顯著。當(dāng)UFk與UBk兩條曲線出現(xiàn)交點(diǎn)時(shí)，且交點(diǎn)在顯著性水平線之間（臨界線之間），則表示該時(shí)刻為突變開始時(shí)刻。若交點(diǎn)位于顯著性水平線之外或者存在多個(gè)明顯交點(diǎn)，則不能確定是否為突變點(diǎn)；若不能確定是否為突變點(diǎn)，用其他方法對(duì)可能存在的突變點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證。

1.2.4 反距離權(quán)重插值方法 運(yùn)用ArcGIS 10.7中的反距離權(quán)重插值IDW（Inverse distance weighted）方法將新疆地區(qū)各季度氣溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行空間插值，得到相應(yīng)的空間分布。IDW是一種常用而簡便的空間插值方法，它以插值點(diǎn)與樣本點(diǎn)間的距離為權(quán)重進(jìn)行加權(quán)平均，是基于相近相似的原理，每個(gè)采樣點(diǎn)都對(duì)插值點(diǎn)有一定的影響，即權(quán)重。權(quán)重隨著采樣點(diǎn)和插值點(diǎn)之前距離的增加而減小，離插值點(diǎn)越近的樣本點(diǎn)賦予的權(quán)重越大，而且當(dāng)采樣點(diǎn)在距離插值 點(diǎn) 一 定 范 圍 以 外 時(shí) ，權(quán) 重 可 以 忽 略 不 計(jì)［23，24］。

IDW通過對(duì)鄰近區(qū)域的每個(gè)采樣點(diǎn)值平均運(yùn)算獲得內(nèi)插單元值。IDW是一個(gè)均分過程，這一方法要求離散點(diǎn)均勻分布，并且密集程度足以滿足在分析中反映局部表面變化。

設(shè)平面上分布一系列離散點(diǎn)，任一離散點(diǎn)的值是各采樣點(diǎn)權(quán)重之和，已知其坐標(biāo)和值為Xi,Yi,Zi,(i=1,2,3,…,n)，根據(jù)周圍離散點(diǎn)的值，通過距離權(quán)值求目標(biāo)插值Zp。

式中，zi為第i個(gè)采樣點(diǎn)數(shù)值，di為第i個(gè)采樣點(diǎn)到插值點(diǎn)距離，求算式為為距離衰減函數(shù)，權(quán)指數(shù)μ表示距離越大而影響越小。當(dāng)μ=0時(shí)，距離沒有影響；當(dāng)μ=1時(shí)，距離的影響為線性；當(dāng)μ＞1時(shí)，遙遠(yuǎn)位置的影響快速減少。μ通常取值為1或2，但多數(shù)學(xué)者認(rèn)為μ=2得到的試驗(yàn)效果更好，本研究中μ值取2。

2 結(jié)果與分析

2.1 各季度氣溫空間分布及時(shí)間變化

2.1.1 春季氣溫 新疆地區(qū)近58 a春季多年平均氣溫為10.7℃，其中，南疆為14.3℃，北疆為9.0℃，天山山區(qū)為4.3℃。從全疆各地春季氣溫空間分布情況（圖2a）來看，各地空間差異明顯，總體呈現(xiàn)南疆高、北疆低，平原和盆（谷）地高、山區(qū)低的特點(diǎn)。南疆大部以及吐魯番、哈密盆地一般在12.0℃以上，其中塔里木盆地及吐魯番盆地14.0℃以上，是新疆春季平均氣溫最高的區(qū)域；北疆大部分在4.1～12.0℃，其中北疆沿天山一帶為9.1～12.0℃，北疆北部平原地帶為7.1～9.0℃，阿爾泰山、天山和昆侖山山區(qū)春季氣溫較低，一般在4.0℃以下，其中高山帶在0℃以下。

圖2 新疆各季度多年平均氣溫空間分布

新疆地區(qū)春季氣溫以0.326℃/10 a的增溫傾向率（速率）呈波動(dòng)上升趨勢(shì)（圖3），58 a升高1.89℃。其中，北疆增溫速率最快，為0.374℃/10 a，58 a升高2.17℃；其次為天山山區(qū)，增溫速率為0.301℃/10 a，58 a升高1.75℃；南疆最慢，增溫速率為0.288℃/10 a，58 a升高1.67℃；3個(gè)區(qū)域春季氣溫增溫趨勢(shì)均通過P=0.001顯著性檢驗(yàn)，見表1。

圖3 新疆各季度氣溫趨勢(shì)變化

表1 新疆氣溫各季度變化

從全疆各地來看，只有阿克蘇地區(qū)庫車的春季氣溫呈逐年略減少趨勢(shì)，減少速率為-0.037℃/10 a，58 a減少0.21℃，減少趨勢(shì)不明顯，并未通過顯著性檢驗(yàn)；其他各地春季氣溫均出現(xiàn)不同程度的增溫趨勢(shì)（圖4、圖5），其中，南疆各地春季增溫速率最快的是阿克蘇站，增溫速率為0.452℃/10 a，58 a升高2.62℃；其次為吐魯番，增溫速率為0.440℃/10 a，58 a來升高2.55℃；南疆春季增溫速率最慢的是克州阿克陶縣，增溫速率為0.037℃/10 a，58 a升高0.21℃；其次為巴州的和碩，增溫速率為0.107℃/10 a，58 a升高0.62℃。北疆各地春季增溫速率最快的是哈密地區(qū)的十三間房，增溫速率為0.815℃/10 a，58 a升高4.73℃；其次為阿勒泰地區(qū)的阿克達(dá)拉和富蘊(yùn)以及烏魯木齊米泉，增溫速率分別為0.595、0.592、0.593℃/10 a，58 a分別升高3.45、3.43、3.44℃；北疆春季增溫速率最慢的是博爾塔拉蒙古自治州（簡稱博州）的溫泉，增溫速率為0.089℃/10 a，58 a升高0.52℃，其次為烏魯木齊，增溫速率為0.093℃/10 a，58 a升高0.54℃。天山山區(qū)各地春季氣溫增溫速率最快的是哈密地區(qū)巴里坤，增溫速率為0.533℃/10 a，58 a升高3.09℃，其次為烏魯木齊牧試站和伊犁州新源，增溫速率分別為0.472、0.411℃/10 a，58 a分別升高2.74、2.38℃；天山山區(qū)春季增溫速率最慢的是巴州巴侖臺(tái)，增溫速率為0.157℃/10 a，58 a升高0.91℃，其次為巴州巴音布魯克和昌吉州的天山天池，增溫速率分別為0.168、0.180℃/10 a，58 a分別升高0.97、1.04℃。

圖4 新疆各季度氣溫變化趨勢(shì)空間分布

圖5 新疆各季度氣溫趨勢(shì)系數(shù)空間分布

2.1.2 夏季氣溫 夏季是新疆氣溫最高的季節(jié)，也是南、北疆溫差最小的季節(jié)，全疆夏季多年平均氣溫為22.4℃，其中，南疆為24.7℃，北疆為22.6℃，天山山區(qū)為22.4℃。全疆各地空間分布總體呈現(xiàn)平原和盆地高、山區(qū)低的格局（圖2b），塔里木盆地東部、吐哈盆地以及準(zhǔn)噶爾盆地西南部的部分地區(qū)在23.4℃以上，是新疆夏季平均氣溫最高的區(qū)域；南疆大部、北疆沿天山一帶21.6～23.3℃；北疆大部、伊犁河谷、南疆山前傾斜平原19.6～21.5℃；南、北疆低山、丘陵地帶15.7～19.5℃；高山帶在15.6℃以下。

新疆地區(qū)夏季氣溫以0.244℃/10 a的增溫速率呈波動(dòng)上升趨勢(shì)（圖3），58 a來升高1.42℃。其中，北 疆 增 溫 速 率 最 快 ，為0.319℃/10 a，58 a升 高1.85℃；其次為天山山區(qū)，增溫速率為0.244℃/10 a，58 a升高1.42℃；南疆最慢，增溫速率為0.171℃/10 a，58 a升高0.99℃。增溫趨勢(shì)均通過P=0.001顯著性檢驗(yàn)，見表1。

從全疆各地來看，南疆巴州的和碩、克州的阿克陶和阿圖什，阿克蘇地區(qū)的柯坪、庫車和阿拉爾以及喀什地區(qū)的岳普湖等地的夏季氣溫呈不同程度的減少趨勢(shì)。其中，柯坪逐年減少趨勢(shì)最快，減溫速率為-0.248℃/10 a；其次為阿克陶和庫車，減溫速率分別 為-0.241、-0.222℃/10 a，58 a分 別 減 少1.44、1.39、1.29℃，減少趨勢(shì)明顯，均通過P=0.001顯著性檢驗(yàn)；其他阿圖什、和碩、阿拉爾和岳普湖等地的夏季氣溫呈不同程度略減少趨勢(shì)，減少不明顯，均未通過顯著性檢驗(yàn)，見圖4、圖5。南疆夏季氣溫除了以上個(gè)別臺(tái)站逐年降溫外，其他各地均呈不同程度的逐年波動(dòng)增溫趨勢(shì)，其中，南疆夏季增溫速率最快的是巴州的輪臺(tái)和且末，增溫速率分別為0.441、0.430℃/10 a，58 a分別升高2.56、2.49℃；其次為阿克蘇地區(qū)的溫宿和哈密地區(qū)的紅柳河，增溫速率分 別 為0.418、0.413℃/10 a，58 a分 別 升 高2.42、2.40℃。南疆夏季增溫速率最慢的是阿克蘇地區(qū)的烏什，增溫速率為0.021℃/10 a，58 a升高0.12℃，其次為喀什地區(qū)的伽師和麥蓋提，增溫速率分別為0.059、0.060℃/10 a，58 a分別升高0.34、0.35℃。

北疆夏季氣溫在烏魯木齊、博州的溫泉和阿勒泰站出現(xiàn)不同程度的逐年略減少趨勢(shì)，減溫速率分別為-0.149、-0.019、-0.005℃/10 a，58 a分別減少0.86、0.11、0.03℃。其他各地均呈現(xiàn)不同程度的波動(dòng)增溫趨勢(shì)，增溫速率最快的是阿勒泰地區(qū)的阿克達(dá)拉，增溫速率為0.958℃/10 a，58 a升高5.56℃，其次為哈密地區(qū)的十三間房和烏魯木齊米泉，增溫速率分別為0.776、0.654℃/10 a，58 a分別升高4.50、3.79℃。北疆夏季增溫速率最慢的是昌吉州的奇臺(tái)，增溫速率為0.025℃/10 a，58 a升高0.15℃，其次為克拉瑪依，增溫速率為0.036℃/10 a，58 a升高0.21℃。天山山區(qū)各地夏季氣溫均呈不同程度逐年波動(dòng)增溫趨勢(shì)，增溫速率最快的是烏魯木齊牧試站，增溫速率為0.699℃/10 a，58 a升高4.05℃，其次為喀什地區(qū)的巴里坤，增溫速率為0.690℃/10 a，58 a升高4.0℃。天山山區(qū)夏季增溫速率最慢的是昌吉州 的 天 池 ，增 溫 速 率 為0.099℃/10 a，58 a升 高0.57℃；其次為巴州的巴侖臺(tái)和克州的阿合奇，增溫速率分別為0.104、0.142℃/10 a，58 a分別升高0.60、0.82℃。

2.1.3 秋季氣溫 新疆地區(qū)近58 a秋季多年平均氣溫為8.3℃，其中，南疆為10.8℃，北疆為7.3℃，天山山區(qū)為3.5℃。各地空間分布與春季相似，也總體呈現(xiàn)南疆高、北疆低，平原和盆（谷）地高、山區(qū)低的格局（圖2c）。南疆大部、吐哈盆地在9.3℃以上，其中塔里木盆地以及吐魯番盆地在10.8℃以上；北疆大部、伊犁河谷、塔里木盆地周邊低山丘陵地帶為5.9～9.2℃；北疆北部3.6～5.8℃；天山、阿爾泰山和昆侖山區(qū)秋季平均氣溫一般在3.5℃以下，高山帶低至0℃以下。

新疆地區(qū)秋季氣溫以0.307℃/10 a的增溫速率呈波動(dòng)上升趨勢(shì)（圖3），58 a升高1.78℃。其中，北疆增溫速率最快，為0.368℃/10 a，58 a升高2.13℃；其次為天山山區(qū)，增溫速率為0.333℃/10 a，58 a升高1.93℃；南疆最慢，增溫速率為0.24℃/10 a，58 a升高1.39℃，增溫趨勢(shì)均通過P=0.001顯著性檢驗(yàn)，見表1。

從全疆各地來看，只有南疆巴州的和碩，克州的阿克陶，阿克蘇地區(qū)的庫車、阿拉爾和柯坪等地的秋季氣溫呈不同程度的波動(dòng)減少趨勢(shì)。其中，庫車的逐年減少趨勢(shì)最快，減少速率為-0.194℃/10 a，其次為巴州的和碩和克州的阿克陶，減少速率分別為-0.134、-0.109℃/10 a，58 a分 別 減 少1.13、0.78、0.63℃，減少趨勢(shì)除了庫車通過P=0.001顯著性檢驗(yàn)外其他各地均未通過顯著性檢驗(yàn)，阿拉爾和柯坪的秋季氣溫均呈不同程度的略減少趨勢(shì)，減少不明顯，均未通過顯著性檢驗(yàn)，見圖4、圖5。全疆秋季氣溫除了以上幾個(gè)站逐年降溫外，其他各地均出現(xiàn)不同程度的逐年波動(dòng)增溫趨勢(shì)，其中，南疆秋季增溫速率最快的是吐魯番站和和田站，增溫速率分別為0.628、0.515℃/10 a，58 a分別升高3.64、2.99℃；其次為和田地區(qū)的民豐、策勒和阿克蘇地區(qū)的阿克蘇站，增溫速率分別為0.489、0.483、0.478℃/10 a，58 a分別升高2.84、2.80和2.77℃；南疆各地秋季增溫速率最慢的是吐魯番，增溫速率為0.628℃/10 a，58 a升高3.64℃；其次為和田，增溫速率為0.515℃/10 a，58 a升高2.99℃。北疆秋季氣溫增溫速率最快的是哈密地區(qū)的十三間房，增溫速率為0.901℃/10 a，58 a升高5.23℃；其次為阿勒泰地區(qū)的阿克達(dá)拉和烏魯木齊米泉，增溫速率分別為0.595、0.538℃/10 a，58 a分別升高3.45、3.12℃，北疆秋季增溫速率最慢的是昌吉州的瑪納斯，增溫速率為0.128℃/10 a，58 a升高0.74℃；其次為博州的溫泉，增溫速率為0.189℃/10 a，58 a升高1.09℃。天山山區(qū)各地秋季氣溫增溫速率最快的是哈密地區(qū)的巴里坤，增溫速率為0.594℃/10 a，58 a升高3.45℃，其次為烏魯木齊 牧 試 站 ，增 溫 速 率 為0.509℃/10 a，58 a升 高2.95℃；天山山區(qū)各地秋季氣溫增溫速率最慢的是昌吉州的天池，增溫速率為0.156℃/10 a，58 a升高0.91℃，其次為哈密的伊吾、克州的阿合奇和巴州的巴侖臺(tái)，增溫速率分別為0.222、0.241、0.246℃/10 a，58 a分別升高1.29、1.40、1.43℃。

2.1.4 冬季氣溫 冬季是新疆氣溫最低的季節(jié)，也是南北疆溫差最大的季節(jié)，全疆近58 a冬季多年平均氣溫為-8.7℃，其中，南疆為-5.0℃，北疆為-11.8℃，天山山區(qū)為-10.5℃。全疆各地空間分布總體呈南疆高、北疆低，平原和盆地高、高山帶低的格局（圖2d）。南疆大部分地區(qū)一般在-7.0℃以上，其中塔里木盆地西南部達(dá)-4.7℃以上，是新疆冬季氣溫最高的區(qū)域；天山南麓，吐魯番、哈密地區(qū)，北疆西部，伊犁河谷為-12.3～-6.9℃；北疆大部分地區(qū)-15.6～-12.2℃；天山、阿爾泰山和昆侖山的中、低山帶受冬季逆溫的影響，平均氣溫相對(duì)較高，為-15.0～-8.0℃，高山帶氣溫較低，海拔4 500 m以上的高寒地帶可降至-20.0℃以下。

新疆地區(qū)冬季氣溫以0.362℃/10 a的增溫速率呈波動(dòng)上升趨勢(shì)（圖3），58 a升高2.1℃。其中，北疆冬季氣溫增溫速率最快，為0.394℃/10 a，58 a升高2.29℃；其次為南疆，增溫速率為0.348℃/10 a，58 a升高2.02℃。天山山區(qū)最慢，增溫速率為0.313℃/10 a，58 a升高1.82℃。南疆冬季增溫趨勢(shì)通過P=0.001顯著性檢驗(yàn)，北疆和天山山區(qū)的冬季增溫趨勢(shì)通過P=0.01顯著性檢驗(yàn)，見表1。

從全疆各地來看，只有北疆阿勒泰地區(qū)阿克達(dá)拉的冬季氣溫出現(xiàn)很明顯的逐年減少趨勢(shì)，減少速率為-1.234℃/10 a，58 a減少7.16℃，減少趨勢(shì)通過P=0.001顯著性檢驗(yàn)，見圖4、圖5。全疆冬季氣溫除了阿克達(dá)拉明顯降溫，其他各地均呈不同程度的波動(dòng)增溫趨勢(shì)，其中，南疆冬季氣溫增溫速率最快的是吐魯番，增溫速率為0.713℃/10 a，58 a升高4.14℃；其次為阿克蘇地區(qū)的拜城和沙雅，增溫速率分別為0.615、0.533℃/10 a，58 a分別升高3.57、3.09℃。南疆冬季增溫速率最慢的是喀什地區(qū)的麥蓋提，增溫速率為0.042℃/10 a，58 a升高0.24℃；其次為阿克蘇地區(qū)的庫車，增溫速率為0.118℃/10 a，58 a升高0.68℃。北疆各地冬季氣溫增溫速率最快的是阿勒泰地區(qū)的富蘊(yùn)，增溫速率全疆內(nèi)最明顯，為1.013℃/10 a，58 a升高5.88℃，其次為哈密地區(qū)的十三間房和伊犁州的霍爾果斯，增溫速率分別為0.831、0.803℃/10 a，58 a分別升高4.82、4.66℃；北疆冬季增溫速率最慢的是昌吉州瑪納斯縣，增溫速率為0.009℃/10 a，58 a升高0.05℃；其次為石河子的烏蘭烏蘇、昌吉州的北塔山和木壘，增溫速率分別為0.092、0.156、0.158℃/10 a，58 a分別升高0.53、0.91、0.92℃。天山山區(qū)冬季氣溫增溫速率最快的是哈密巴里坤，增溫速率為0.642℃/10 a，58 a升高3.72℃；其次為伊犁州的特克斯，增溫速率為0.534℃/10 a，58 a升高3.1℃。天山山區(qū)冬季增溫速率最慢的是昌吉州的天山天池，增溫速率為0.095℃/10 a，58 a來升高0.55℃；其次為烏魯木齊小渠子和巴州的巴音布魯克，增溫速率分別為0.140、0.158℃/10 a，58 a分別升高0.81、0.92℃。

2.2 各季度氣溫突變檢驗(yàn)

為進(jìn)一步研究新疆地區(qū)各季度近58 a氣溫變化規(guī)律，應(yīng)用M-K檢驗(yàn)方法檢驗(yàn)新疆地區(qū)各季度氣溫突變特征。結(jié)果（圖6）顯示，新疆各季度氣溫整體呈波動(dòng)增溫趨勢(shì)，各季度均呈現(xiàn)先下降后持續(xù)上升的趨勢(shì)。春季氣溫M-K檢驗(yàn)曲線（圖6a）顯示，UFk曲線在1963—2004年小于0，是氣溫降低的趨勢(shì)，也是氣溫相對(duì)低的時(shí)段；2005年開始大于0，是氣溫增加的趨勢(shì)，也是氣溫相對(duì)高的時(shí)段。UFk和UBk曲線在2006年、2009年和2011年出現(xiàn)交點(diǎn)，其中明顯的突變發(fā)生在2011年，UFk曲線到2018年超過1.96信度線，說明氣溫增加趨勢(shì)顯著并通過P=0.05顯著性檢驗(yàn)。

夏季氣溫M-K檢驗(yàn)曲線（圖6b）顯示，UFk曲線在1967—1977年小于0，說明氣溫呈降低趨勢(shì)；1978—2018年（除1993年和1994年）大于0，表明氣溫在此期間總體呈上升趨勢(shì)，也是氣溫相對(duì)高的時(shí)段。UFk和UBk曲線在2001年和2003年交叉，其中明顯的突變發(fā)生在2003年并持續(xù)上升，到2010年超過1.96信度線，說明氣溫增加趨勢(shì)顯著并通過P=0.05顯著性檢驗(yàn)，到2016年超過2.58信度線，說明氣溫增加趨勢(shì)極顯著并通過P=0.01顯著性檢驗(yàn)。

秋季氣溫M-K檢驗(yàn)曲線（圖6c）中，UFk曲線在1961—1965年大于0，說明氣溫呈增加趨勢(shì)；1966—1971年、1975年和1976年小于0，說明氣溫呈降低趨勢(shì)，也是相對(duì)低的時(shí)段；其他時(shí)段都大于0，說明氣溫呈增加趨勢(shì)，也是相對(duì)高的時(shí)段。1994年UFk和UBk曲線交叉，到2004年超過1.96信度線，說明氣溫增加趨勢(shì)顯著，通過P=0.05顯著性檢驗(yàn)；2007年超過2.58信度線，說明氣溫增加趨勢(shì)極顯著，通過P=0.01顯著性檢驗(yàn)。

冬季氣溫M-K檢驗(yàn)曲線（圖6d）中，UFk曲線在1964年、1967—1981年和1985年小于0，說明氣溫呈降低趨勢(shì)，也是相對(duì)低的時(shí)段；其他時(shí)段都大于0，說明氣溫是增加趨勢(shì)也是相對(duì)高的時(shí)段。UFk和UBk曲線在1983年、1984年和1985—1986年出現(xiàn)交點(diǎn)，其中明顯的突變發(fā)生在1985—1986年，溫度開始突變性地升高，UFk曲線到1993年超過1.96信度線，氣溫增加趨勢(shì)顯著，通過P=0.05顯著性檢驗(yàn)；2000年超過2.58信度線，說明氣溫增加趨勢(shì)極顯著，通過P=0.01顯著性檢驗(yàn)。

圖6 新疆各季度平均氣溫突變分析

3 小結(jié)

1）新疆地區(qū)近58 a春季多年平均氣溫為10.7℃，其中，南疆為14.3℃，北疆為9.0℃，天山山區(qū)為4.3℃。新疆地區(qū)夏季氣溫為22.4℃，其中，南疆為24.7℃，北疆為22.6℃，天山山區(qū)為22.4℃；秋季氣溫為8.3℃，其中，南疆為10.8℃，北疆為7.3℃，天山山區(qū)為3.5℃；冬季氣溫為-8.7℃，其中，南疆為-5.0℃，北疆為-11.8℃，天山山區(qū)為-10.5℃。新疆各地各季度平均氣溫空間分布呈現(xiàn)分布不均的現(xiàn)象，空間分布總體表現(xiàn)為南疆高、北疆低，平原和盆（谷）地高、山區(qū)低的格局。

2）新疆地區(qū)各季度氣溫均呈逐年波動(dòng)上升趨勢(shì)，不同季節(jié)和不同地區(qū)升溫幅度有所不同。春季、秋季和冬季北疆氣溫增溫速率最快，為0.368～0.394℃/10 a，58 a升高2.13～2.29℃；夏季天山山區(qū)增溫速率最快，增溫速率為0.319℃/10 a，58 a升高1.85℃。春季、夏季和秋季氣溫增溫速率南疆最慢，為0.171～0.288℃/10 a，58 a升高0.99～1.67℃，冬季天山山區(qū)氣溫增溫速率最慢，為0.313℃/10 a，58 a升高1.82℃；南疆、北疆和天山山區(qū)3個(gè)區(qū)域的春季、夏季、秋季和南疆的冬季氣溫增溫趨勢(shì)均通過P=0.001顯著性檢驗(yàn)，北疆和天山山區(qū)的冬季氣溫增溫趨勢(shì)通過P=0.01顯著性檢驗(yàn)。新疆地區(qū)氣溫增溫趨勢(shì)北疆強(qiáng)于南疆，冬季強(qiáng)于夏季，春季和秋季增溫趨勢(shì)比較接近并強(qiáng)于夏季、弱于冬季。各地各季度氣溫重點(diǎn)增長區(qū)位于哈密地區(qū)、塔城地區(qū)、伊犁地區(qū)及阿勒泰地區(qū)。新疆地區(qū)各季度平均氣溫增溫速率由北向南遞減，北部增溫速率大于東北部，東北部大于中部，中部大于南部，南部大于東部，表明寒冷地區(qū)增溫快于溫暖地區(qū)。

3）M-K突變檢驗(yàn)結(jié)果顯示，新疆各季度氣溫整體呈波動(dòng)增溫趨勢(shì)，各季度均呈現(xiàn)先下降后持續(xù)上升的趨勢(shì)，其中春季氣溫在2011年開始突變性地增溫，夏季氣溫突變發(fā)生在2003年，秋季氣溫在1994年開始突變性地增加，冬季氣溫突變發(fā)生在1985—1986年，并開始突變性地升高；各季度平均氣溫增加趨勢(shì)顯著（通過P=0.01顯著性檢驗(yàn)），由于新疆地區(qū)面積廣闊，下墊面復(fù)雜，使得這種變化又具有強(qiáng)烈的地域性，不同地區(qū)轉(zhuǎn)型程度不同，個(gè)別地區(qū)甚至呈現(xiàn)相反變化。

以上分析表明，新疆各季度都有不同程度的升溫現(xiàn)象，并且春、秋、冬季20世紀(jì)90年代中期以來的升溫速率比較顯著，夏季2010年后升溫速率比較顯著。由于新疆面積廣闊，下墊面復(fù)雜，使得這種變化又具有強(qiáng)烈的地域性，不同地區(qū)升溫幅度不同，個(gè)別地區(qū)甚至呈現(xiàn)相反變化，原因可能與測(cè)站周圍的地形環(huán)境與遷站有關(guān)。本研究的各季度溫度空間分布、變溫速率和突變點(diǎn)等與袁玉江等［9］、吳秀蘭等［10］和李景林等［11，12］的研究結(jié)論有較大差異，可能是近幾年部分臺(tái)站遷址、研究時(shí)段和使用的氣象站點(diǎn)數(shù)不同所致。