昌吉地处我国西北边疆的天山北麓、北疆准噶尔盆地东南部，高原山地、平原盆地相间，地形分异明显；由于地处大陆板块中心，海洋水汽难以到达，形成了温带干旱大陆性气候。气候特点为冬季寒冷漫长、夏季炎热短促，年内与昼夜温差均较大；年均温6.8℃，降水量190 mm，≥10℃积温为3450℃。区域降水主要来自西风环流带来的北冰洋水汽和蒸腾雨，降雨量十分缺失；由于境内冰川广布，达1033 km2，区域水资源主要由冰川融化构成，年径流量达25.5亿m3。由于全球气候暖化影响，我国西北地区气温升高明显，同时局部降水或有增加、或有减少，而昌吉州降水量变化趋势不明[1~3]。基于此，本文以1954年~2014年该州逐日降水资料为基础，通过趋势分析、滑动滤波和Mann-Kendall检验法，研究该区降水量变化规律。

1 资料与方法

1.1 数据资料

中国气象局国家气候中心网站(

1.2 滑动平均法

降水是时间序列随机函数，对于时间序列为n的降水量样本，当其滑动长度为k时，其滑动的平均序列如下：

式中为滑动平均值，x为样本序列值，i表示样本序列，j∈k。对于气象要素时间变化分析，通常采用滑动步长为5。

1.3 倾向斜率法

解析气候变量随时间变化的宏观趋势，通常采用两变量计算其回归系数α，其值大于0，表明降水量时间序列为增加趋势，小于0，则呈减少趋势。其形式如下：

式中：是与自变量取值相对应的因变量均值的估计；α和

β分别为总体回归方程参数。

1.4 M-K趋势检验

对于时间序列变量 (X1，X2，…，Xn)，n为时间序列长度，Mann-Kendall(M-K)法定义了统计量S：

其中Sgn()为符号函数，规则如下：

S为正态分布，其均值为0，方差Var(S)=n(n-1)(2n+5)/18，当n>10时，正太分布统计量计算如下：

若Z>0，则表明降水在该时间序列呈增加趋势，否则为降低趋势，并且绝对值越大，则趋势越明显；且1.96、2.32时分别通过90%、95%、99%的信度检验，在该水平上显著[3~5]。

2 结果分析

2.1 昌吉州降水量年代变化分析

图1直观显示1954年~2014年昌吉州年季降水量波动特征。可知，春季降水量最大波动区间为5.2 mm(1993年)~87 mm(2010年)，其中2010年厄尔尼诺现象导致东亚地区初春时节降水量异常增多，昌吉州降水量亦受此影响显著。拟合趋势表明，近60年间，昌吉州春季降水量平均值为40.77 mm，其主要以降雪的形式出现；变化形式为(y=，R2=0.0044，P>0.05)说明该地春季降水总趋势逐渐增多，从细节来看，1957年~1967年、1988年~1997年两个时段降水量有所减少，在1967年~1972年、1997年~2010年两个时段增加趋势显著。夏季降水量在1993年达到历史高值，为157.3 mm，1962年最低，仅为7.4 mm，平均值为60.44 mm，近60年呈现3个明显阶段性特征，1957年~1982年、2001年~2009年降水量呈负向变化；1982年~1993年为正向变化，其综合变化为增加趋势(y=,R2=0.0151)。其中秋季降水量的年代分异特征不明显，仅在1967年~1971年、1991年~1997年内存在相对异常值，而在其他大多数年份呈渐进演替，综合趋势为(y=,R2=0.0219)，其均季降水量达51.69 mm，其中1992年、1962年异常年份。冬季降水量年代趋势相对清晰，其中1954年~1967年降水量呈减少变化，1968年~2014年呈起伏增加态势，极大值发生在2010年，达144.5 mm，极小值出现在1967年，为14.5 mm，季均降水量为46.04 mm，其变化形势为(y=,R2=0.023)。该州年降水量年代特征与其冬季降水变化特征相似，其在1957年~1963年、1975年~1985年时段内略有减少，在2008年~2014年间波动幅度较大，总体呈增加趋势，多年平均值为198.94 mm，变化形式表现为(y=,R2=0.0643)。

图1 昌吉州年、季降水量波动特征

2.2 昌吉州降水量距平值分析

基于公式，计算得到各年降水量距平值，见图2，其绝对值越大，表明该年降水量偏离均年水平越远，则其变率越大。依图2-a可知，1954年~2014年昌吉州春季降水量距平值超过70%的有9次，其中26年春季降水距平值介于20%~70%之间，另外26年春季降水量相对平稳，距平值低于20%。夏季降水量距平值最高为1993年的160%，该年夏季降水量达157 mm，为历史最高值，其中高于平均值的有28年，另外31年夏季降水低于均值水平；其距平值达到50%的有16年。秋季降水量距平差相对较小，其中距平值超过50%的仅为15年，大部分年份秋季降水据平差在30%以内，说明近60年内昌吉州秋季降水变化率较小。冬季降水量距平差值较大，其中8个年份距平差超过70%，21个年份据平差介于25%~70%之间。就年降水量来看，有18年次降水量据平差超过±50%，21年次降水量据平差小于20%，余下20年次的距平差介于20%~50%之间。

文章来源：《昌吉学院学报》 网址: http://www.cjxyxb.cn/qikandaodu/2020/1029/399.html

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