大渡河流域川西高原段气候变化特征研究

大渡河流域川西高原段气候变化特征研究

王敏，吴佐，刘成刚*，张健，肖雅文，卢浩，高刚

(四川省甘孜藏族自治州气象局，四川康定，626000)

摘 要：本文采用相关线性回归分析法对大渡河流域川西高原段近30a年（1991-2020年）降水、气温、日照、蒸发等气象要素的年、季变化进行分析研究，结果表明：近30年来，大渡河流域川西高原段的年降水量和春季降水量呈现增加趋势，夏季、冬季、秋季波动较明显；年、季平均温度总体呈现明显上升趋势；年、季日照时数总体变化不明显；年平均蒸发量呈减少趋势，除冬季平均蒸发量略有增势，春季、夏季、秋季均为下降趋势。总体上大渡河流域川西高原段表现为雨热同季。

关键词：大渡河流域；川西高原；气候变化；研究

引言

青藏高原气候复杂多变，是全球气候变化最敏感的区域之一，对我国乃至全球的天气气候都有着显著的影响。气候变化又将影响整个生态环境的变化，直接影响水资源循环的现状，进一步影响气候、生态的变化[1-4]。川西高原是青藏高原的重要组成部分，其位于青藏高原主体和四川盆地之间的过渡带。境内有金沙江、大渡河、雅砻江等大川切割出来的高山峡谷。大渡河主源大金川发源于青海、四川边境的果洛山，在四川丹巴县与小金川汇合后称大渡河。所以大渡河流域上游的气候变化影响流域下游的生态环境变化。目前有少数专家对大渡河的气候变化特征进行分析研究[5-9]，专门对川西高原段的降水进行分析研究的专家极少，而川西高原段是大渡河流域上段，其降水变化特征对其下游的气候变化起着决定性作用。此研究分析研大渡河流域川西高原段的气候变化特征为保护川西高原生态环境修复、防灾减灾、水电开发水资源合理利用、流域内农林业自然资源合理开发利用、流域内水土流失防治等提供一定的科学技术支撑。

1 研究资料情况

利用大渡河流域川西高原段阿坝、壤塘、马尔康、金川、小金、丹巴、康定、泸定8个国家气象站的气象观测资料（降水、气温、日照、蒸发）。气象资料年代为1991-2020年，时间尺度30年。采用线性回归分析法对近30年气候变化进行分析研究。根据北半球气候特征对全年进行季节划分，分别为春季(3-5月)；夏季(6-8月)；秋季(9-11月)；冬季(12月至2月)。

2 大渡河流域川西高原段气候特征分析

2.1 降水

2.1.1年降水量

    统计分析大渡河流域1991—2020年年平均降水量变化趋势，采用线性倾向估计回归系数，反映了大渡河流域平均降水量的逐年变化情况。大渡河流域多年降水平均为737.4mm，30年平均降水整体呈上升趋势，且计算得R=0.4,P=1.4E-54＜0.01，即有显著性上升，年降水量上升2.97mm（图1.2） 。呈现波动性变化，年平均降水量变幅大，旱涝交替明显，2002年全流域平均降水量600.2mm，为30年来年降水量最少，较2001年年降水量减少137.8mm。

从流域平均降水量较前年差值，可分析出2004年前旱涝交替明显，且变化幅度较大，其中1994年、1998年、2002年、2003年年降水量变化均大于100mm以上，其中1994年较1993年年降水量减少173.7mm，为30年来变化幅度最大。而2004年后降水趋于平稳，旱涝交替减少，年降水量变化以增加为主，且幅度基本小于100.0mm（2020年除外，为109.7mm）。对各县、市30年的年降水量平均值。在空间分布上，康定近30年平均降水量为880.0mm为全流域最多；小金近30年平均降水量636.0mm，为全流域最少。总体呈现从上游到下游递减（康定除外），近30年，上游阿坝州境内平均降水量为740.5mm，甘孜州境内平均降水量为732.1mm。

2.1.2  季降水量

通过对流域春夏秋冬四季降水量的计算（图3），春季R=0.36，P=8.4E-48＜0.01，通过a=0.01的显著性检验，即春季降水量呈显著上升趋势。夏季、秋季、冬季三个季节进行线性拟合时，得出R²均小于0.01，可靠性较差，后通过

其他函数进行拟合，其中夏季（三阶多项式拟合）在2010年后基本呈上升趋势，且2015年之后上升趋势明显；秋季（二阶多项式拟合）在2005年之前主要以下降趋势为主，2005年后呈上升趋势；冬季由于降水波动大，在进行多项式拟合时当阶数大于等于5时，R²＞0.1。从趋势线上分析2010年之前主要以下降趋势为主。在2010年至2019年呈较明显的上升趋势，而2019年之后上升趋势减弱，后续趋势不明显。

2.2 温度

2.2.1年均温度

统计分析大渡河流域1991—2020年年平均温度变化趋势，采用线性倾向估计回归系数，反映了大渡河流域年平均温度的逐年变化情况。近30年大渡河流域多年平均气温为10.2℃，年际变化显著。通过对年平均气温变化趋势进行回归分析，回归方程为y=0.29x+96.99，近30年来大渡河流域年平均温度递增率为0.0292 ℃/年，计算得R=0.637，P=0.0015＜0.01，及流域沿线30年平均气温有显著性上升趋势。

图4分别为流域沿线各县、市年平均温度变化趋势图。除小金县、泸定县外，其余地区年平均气温呈上升趋势，阿坝30年来年平均温度递增率最大，为0.0676℃/年；丹巴年平均温度递增率最小，为0.0321℃/年。计算得出各县、市对应P值为阿坝5.59E-0.9＜0.01、壤塘3.57E-08＜0.01、马尔康0.0002＜0.01、金川0.076＞0.05、丹巴0.512＞0.05、康定7.69E-06＜0.01。即阿坝、壤塘、马尔康、康定年平均温度上升趋势显著。小金年平均温度变化函数为y=-0.2341+125.21，计算得R²=0.12，线性拟合效果较差，因此采用多项式拟合（二阶）分析得出小金县在2004年之前，气温呈上升趋势，在2004年后呈下降趋势；泸定县经过线性拟合后R²＜0.1，即拟合效果差，因此对泸定县境内进行多项式拟合（二阶），分析得，在2007年前，泸定气温呈上升趋势，2007年后呈下降趋势。

综合分析，流域年平均气温大部分呈上升趋势，且大渡河上游流域即阿坝州境内气温变化较甘孜州境内变化更为显著。

2.2.2季平均温度

统计分析大渡河流域1991—2020年各季节平均气温变化趋势，四季平均气温均呈现升高趋势，大渡河流域温度也是呈现波动性变化。30年来，各季温度均呈上升趋势，其中春季（R=0.30，P=0.0065＜0.01）、夏季（R=0.49，P=0.24＞0.05）、秋季（R=0.54，P=0.0026＜0.01）、冬季（R=0.43，P=2.41E-11＜0.01）。即春季、秋季和冬季，通过α=0.01的显著性检验，而春季线性回归得出R²=0.0899＜0.1（决定系数过低，线性趋势线拟合可靠性差）。即秋季、冬季均呈极显著上升趋势，每年分别增加0.034℃、0.035℃。

2.3日照

2.3.1年日照

统计分析了大渡河流域年平均日照时数变化情况。近30年大渡河流域多年平均日照时数为1986.8h，呈现波动变化。阿坝、马尔康、金川、小金、丹巴年平均日照时数均在1986.8h以上，大渡河流域的日照时数从上游到下游明显递减。通过对年平均日照时数趋势进行回归分析，发现2020年数据异常偏高，因此对1990年～2019年进行线性趋势回归分析，回归方程为y=-39.8x+20182.3，R²=0.1553，而通过进行多项式拟合得出方程为y=-7.5x²+184.2x+19024.9，R²=0.46，即可以看出多项式拟合结果较线性拟合结果有明显优势。可看出大渡河流域沿线2004年前，日照时数呈上升趋势，2004年后趋于下降趋势。

2.3.2季日照

统计分析大渡河流域1991年～2020年各季节平均日照时数变化趋势，由于2020年日照时数异常偏高(2020年开始实现全自动观测），因此对1991年～2019年进行曲线拟合分析。第一、第四季度通过线性拟合得出R²分别等于0.10、0.13，拟合效果一般，但总体能反映出日照时数呈下降趋势。第二季度日照时数由于波动较大，线性拟合、多项式拟合、指数拟合等效果均较差（R²＜0.1）。第三季度通过多项式拟合（二阶）后，得R²=0.52，拟合效果好，可看出2004年前呈上升趋势，2004年后为下降趋势。

2.4蒸发

2.4.1年蒸发量

由于大部分站点蒸发量数据为1991年～2013年，2013年后数据缺失，因此对大渡河流域蒸发量进行分析时主要针对于1991年～2013年。

统计分析大渡河流域1991—2020年年总蒸发量变化趋势，采用线性倾向估计回归系数，反映了大渡河流域年蒸发量的逐年变化情况。近25年大渡河流域平均蒸发量为1398.3mm，通过对年蒸发量趋势进行线性回归分析，回归方程为y=-101.3x+15108.8，R²=0.535，P=5.31E-47＜0.01，即总体呈显著的下降趋势，近23年来大渡河流域年平均蒸发量每年递减为10.13mm。

2.4.2季蒸发量

根据大渡河流域1991～2013年各季节蒸发量资料分析，蒸发量主要集中在春夏两季，分别为449.3mm和422.8mm，秋冬两季蒸发量明显减小，分别为289.8mm和227.4mm。图4.4采用线性倾向估计回归系数，反映了大渡河流域不同季度蒸发量的逐年变化情况，可以看出春、夏、秋三季蒸发量总体呈显著下降趋势（计算P值均小于0.01），而冬季总体呈上升趋势，且其在1995年～2007年间有一定的下降趋势。

3小结

1.近30年来，大渡河流域川西高原段的年降水量和春季降水量呈现增加趋势，夏季、冬季、秋季波动较明显.

2.年、季平均温度总体呈现明显上升趋势。

3.年、季日照时数总体变化不明显。

4.年平均蒸发量呈减少趋势，除冬季平均蒸发量略有增势，春季、夏季、秋季均为下降趋势。

参考文献

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资助项目：SCQXKJYJXMS202209

作者简介：王敏（1973.10），女，汉，泸定，大学本科，正研级高工4级，从事方向：天气预报预警服务。

*通讯作者：刘成刚，（1990.12），男，汉族，四川泸定人，本科，工程师8级，从业方向天气预报。