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畢 業(yè) 論 文（本科生） 中文標(biāo)題 近50a騰格里沙漠邊緣地區(qū)氣候變化特征分析 英文標(biāo)題 The characteristics of climate change in recent 50aof the edge of the Tengger Desert 學(xué)生姓名 韓宇翔 指導(dǎo)教師 程弘毅 學(xué) 院 資源環(huán)境學(xué)院 專 業(yè) 地理科學(xué) 年 級 2008 蘭州大學(xué)教務(wù)處韓宇翔：近50a騰格里沙漠邊緣地區(qū)氣候變化特征分析誠信責(zé)任書本人鄭重聲明：本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)），是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或在網(wǎng)上發(fā)表的論文。特此聲明。論文作者簽名： 日 期： 41目錄一、中文摘要4二、英文摘要5三、正文60.引言61.資料與方法61.1資料61.2方法、71.2.1氣候突變分析方法71.2.2氣候突變分析方法81.2.3氣候周期分析方法92.氣溫變化92.1氣溫變化的趨勢分析92.1.1季節(jié)氣溫變化的趨勢分析122.2氣溫變化的突變分析132.3 氣溫變化的周期分析133.降水量變化133.1降水量變化的趨勢分析133.1.1季節(jié)降水量變化的趨勢分析163.2降水量變化的突變分析193.3 降水量變化的周期分析194.風(fēng)速變化224.1風(fēng)速變化的趨勢分析224.1.1季節(jié)風(fēng)速變化的趨勢分析254.2風(fēng)速變化的突變分析254.3風(fēng)速變化的周期分析255.風(fēng)速變化與氣溫及降水的關(guān)系276.結(jié)論29四、參考文獻(xiàn)31五、致謝34圖錄圖1 騰格里沙漠邊緣地區(qū)氣象站點(diǎn)分布圖6圖2 1960-2010年各站點(diǎn)平均氣溫的變化趨勢10圖3 騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站年、季節(jié)平均氣溫距平變化11圖4 1960-2010年各站點(diǎn)年均氣溫的突變分析14圖5 騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站年平均氣溫小波系數(shù)等值線15圖6 1960-2010年各站點(diǎn)年降水量的變化趨勢17圖7 騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站年、季節(jié)降水量距平變化18圖8 1960-2010年各站點(diǎn)年降水量的突變分析20圖9 騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站年降水量小波系數(shù)等值線21圖10 1960-2010年各站點(diǎn)年均風(fēng)速的變化趨勢23圖11 騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站年、季節(jié)平均風(fēng)速距平變化24圖12 1960-2010年各站點(diǎn)年均風(fēng)速的突變分析26圖13 騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站年均風(fēng)速小波系數(shù)等值線28近50a騰格里沙漠邊緣地區(qū)氣候變化特征分析韓宇翔（蘭州大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，蘭州 730000）摘要：利用騰格里沙漠邊緣地區(qū)的巴彥諾爾公、吉蘭太、阿拉善左旗、中衛(wèi)、景泰、武威和民勤等7個氣象站1960-2010年逐月平均氣溫、降水量及平均風(fēng)速資料，運(yùn)用相關(guān)性分析、一元線性回歸、趨勢系數(shù)分析、5年滑動平均、50%局部加權(quán)平均、累計(jì)距平、MK分析、滑動t檢驗(yàn)和小波分析方法，分析了近50a來騰格里沙漠邊緣地區(qū)氣候變化特征。結(jié)果表明：近50a來，騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站氣溫變化具有一定的一致性，氣溫顯著升高，突變變化不明顯。年平均氣溫升高速率為0.30-0.43/10a，高于同期全國及西北地區(qū)東部平均升溫速率。各站降水量變化波動較大，具有一定的差異性，趨勢變化不明顯。各站風(fēng)速整體呈下降趨勢，但具體變化特征各站差異較大。各站氣溫、降水量及風(fēng)速變化均表現(xiàn)出一定時間尺度上的周期性。各站風(fēng)速與氣溫存在一定的相關(guān)性，但各站風(fēng)速與降水不一定具有相關(guān)性。關(guān)鍵詞：氣溫；降水；風(fēng)速；趨勢分析；突變分析；小波分析；騰格里沙漠The characteristics of climate change in the edge areas of the Tengger Desert in recent 50aHAN Yuxiang(College of Earth and Environmental Science, Lanzhou University, Lanzhou 730000)Abstract: Based on the monthly average temperature, precipitation and wind speed data from 1960 to 2010 of 7 stations around the Tengger Desert, this thesis aims to analyze the characteristics of climate change of the Tengger desert in recent 50a. The paper uses relative analysis, the linear regression, the trend factor analysis, 5-year moving average, 50% of the locally weighted average, Mann-Kendall analysis, sliding T test and wavelet analysis to analyze. The thesis arrives at a conclusion that the Tengger Desert region has a certain consistency in temperature change in recent 50a. Besides, there is no obvious catastrophe point. The annual average temperature increase rate is around 0.30-0.43/10a, higher than the national and the eastern part of Northwest. Though precipitation fluctuates violently, the trend is not obvious. The wind speed at meteorological stations declines overall, but specific characteristics of the change are different. Changes of temperature, precipitation and wind speed have shown a certain time-scale periodicity to some extent. The thesis also concludes that the wind speed has some relation to temperature while there is no certain relation can be found between wind speed and precipitation.Keywords: Temperature, precipitation; wind speed, the trend analysis, the abrupt analysis, the wavelet analysis, The Tengger Desert0.引言騰格里沙漠是我國第四大沙漠，地處阿拉善臺地東南部斷陷盆地,東界賀蘭山,西北以雅布賴山為界與巴丹吉林沙漠相隔,北部以哈拉烏山為界,南部與祁連山山前洪積扇前緣相接。騰格里沙漠大部分為流動沙丘覆蓋,在地勢低凹部位,分布眾多小湖泊及鹽湖。該區(qū)域氣候干燥，降水量小,潛蒸發(fā)量極大,溫差變化大,全年多西北風(fēng),為典型內(nèi)陸干旱氣候環(huán)境43。騰格里沙漠位于中國三大自然區(qū)結(jié)合部位，西風(fēng)季風(fēng)交匯地帶，對氣候變化反應(yīng)敏感，是探討區(qū)域性乃至全球性氣候變化的理想部位35。分析這一地區(qū)的氣候變化特征，對理解該區(qū)域?qū)θ蜃兓捻憫?yīng)以及騰格里沙漠的演化發(fā)展具有重要的意義。1.資料與方法1.1資料圖1 騰格里沙漠邊緣地區(qū)氣象站點(diǎn)分布圖Fig.1 Distribution of meteorological stations over the marginal zones of the Tengger Desert本文選取位于騰格里沙漠邊緣地區(qū)，環(huán)繞沙漠一周的巴彥諾爾公、吉蘭太、阿拉善左旗、中衛(wèi)、景泰、武威和民勤7個氣象站（圖1）19602010年逐月平均氣溫、降水量及平均風(fēng)速數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分析。其中中衛(wèi)站1991年1月至2003年12月的資料缺失，利用其他6個站點(diǎn)和附近中寧站的資料，采用多元線性回歸的方法對中衛(wèi)站的氣象資料進(jìn)行擬合，獲得其1991年1月至2003年12月的氣象資料（擬合的各項(xiàng)氣象資料的回歸模型的顯著性水平均小于0.001）。通過對以上7個站點(diǎn)近50a來逐月月均氣溫和月降水量數(shù)據(jù)做相關(guān)性分析（表1），其相關(guān)系數(shù)均通過了信度為0.01的顯著性檢驗(yàn)（其中7個站點(diǎn)月均氣溫的相關(guān)系數(shù)均大于0.996），這說明邊緣地區(qū)7個站點(diǎn)之間氣候變化具有良好的一致性。表1 騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站月均氣溫、月降水量的相關(guān)性分析Tab.1 Correlation analysis of mean monthly temperatures and monthly total precipitations among the meteorological stations over the marginal zones of the Tengger Desert.月均氣溫 月降水量巴彥諾爾公吉蘭太阿拉善左旗中衛(wèi)景泰武威民勤巴彥諾爾公1.0000.7110.6840.6490.6170.6160.681吉蘭太0.9991.0000.8060.7030.6510.6290.701阿拉善左旗0.9980.9981.0000.7920.7500.6960.757中衛(wèi)0.9970.9980.9981.0000.9990.7770.773景泰0.9970.9970.9990.9091.0000.7460.705武威0.9960.9970.9980.9980.9991.0000.775民勤0.9980.9990.9990.9990.9980.9991.000注：表中劃虛下劃線、單下劃線、雙下劃線分別表示通過0.05、0.01和0.001的顯著性檢驗(yàn)對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確性檢驗(yàn)后，計(jì)算處理獲得各自對應(yīng)的年、季節(jié)時間序列。其中，季節(jié)劃分按照氣象學(xué)的劃分方法，以3-5月為春季、6-8月為夏季、9-11月為秋季、12月至翌年2月為冬季。氣候要素多年平均值按照世界氣象組織推薦的1971-2000年30年的平均值作為各站各項(xiàng)氣象數(shù)據(jù)的多年平均值。1.2方法、1.2.1氣候突變分析方法氣候趨勢分析采用一次線性傾向估計(jì)法16，即式1式1中：Yi為氣候要素值；ti為氣候要素對應(yīng)的時間（本文t為1960-2010年）；a和b分別為回歸系數(shù)和回歸常數(shù)，a也稱為氣候傾向率，a0表示氣候要素隨時間t升高（增大），aUa時，表明序列存在明顯的增長或減少趨勢。所有UFk將組成一條曲線UF。把同樣的方法引用到反序列中，得到另一條曲線UB。如果UF的值大于0，則表明序列呈上升趨勢，小于0則表明呈下降趨勢。如果UF和UB兩條曲線出現(xiàn)交點(diǎn)，且交點(diǎn)在臨界線之間，那么交點(diǎn)對應(yīng)的時刻便是突變開始的時間16?；瑒觮檢驗(yàn)法6101629通過考察兩組樣本平均值的差異是否顯著來檢驗(yàn)突變。對于總樣本量為n的序列x，人為設(shè)置某一時刻為基準(zhǔn)點(diǎn)，取前后長度分別為n1、n2的兩子序列(本文取n1=n2=6)進(jìn)行連續(xù)的滑動計(jì)算，得到t的統(tǒng)計(jì)量序列，其中定義統(tǒng)計(jì)量：式4其中，式4遵從自由度=n1+n2-2的t分布。給定顯著性水平a，確定臨界值ta（本文取a=0.01，則t0.01=3.17），若|t|ta，則認(rèn)為基準(zhǔn)點(diǎn)前后的兩子序列均值無顯著差異，否則認(rèn)為在基準(zhǔn)點(diǎn)時刻出現(xiàn)了突變638。對于長序列資料使用MK方法檢測時，如果兩條曲線的交叉點(diǎn)位于信度線之外，則該交叉點(diǎn)不一定為突變點(diǎn)27，這時可同時使用滑動t檢驗(yàn)法對該點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步的確定10。 此外累計(jì)距平曲線亦有助于分析。1.2.3氣候周期分析方法周期分析采用小波變換方法。研究表明，將morlet小波應(yīng)用于氣候變化分析，小波系數(shù)的變化趨勢與氣候信號的起伏是基本一致的，適用于對氣候資料序列進(jìn)行時頻局部化分析26。本文采用morlet小波對騰格里邊緣地區(qū)7個站點(diǎn)年均氣溫、年降水量數(shù)據(jù)進(jìn)行了小波變換。其中，morlet小波母函數(shù)為：式5其子小波為：式6其中，a為尺度參數(shù)，b為平移參數(shù)。不同時間尺度下的小波系數(shù)可以反映系統(tǒng)在該時間尺度下的變化特征：正的小波系數(shù)對應(yīng)于氣溫偏高和降水偏多期，負(fù)的小波系數(shù)對應(yīng)于氣溫偏低和降水偏少期，小波系數(shù)為零對應(yīng)著突變點(diǎn)；小波系數(shù)絕對值越大，表面該時間尺度變化越顯著。202.氣溫變化2.1氣溫變化的趨勢分析趨勢分析表明，近50年來騰格里沙漠邊緣地區(qū)年均氣溫上升明顯（表2），各站年平均氣溫升溫速率均在0.30/10a以上，其中阿拉善左旗達(dá)到0.43/10a，高于同期全國平均升溫速率（0.22/10a）9和西北地區(qū)東部的平均升溫速率（0.17/10a）19，這可能與研究區(qū)的下墊面有關(guān)，確切情況還需進(jìn)一步得研究。7個站點(diǎn)的年平均氣溫趨勢系數(shù)均通過了信度為0.001標(biāo)準(zhǔn)下的顯著性檢驗(yàn)。騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站年平均氣溫的變化較為一致（圖2、圖3（a欄），各站在1980年以前氣溫變化不明顯，但略有下降，在1960s后期相繼出現(xiàn)各站近50年來最低氣溫；1980s各站點(diǎn)氣溫在波動中有明顯上升趨勢（武威站1980s氣溫上升趨勢不明顯），但仍在多年平均值之下，1960s-1980s屬偏冷期。各站氣溫均在1990年前后超過多年平均值，入偏暖期。1990s-2000s各站氣溫均在波動中有明顯上升趨勢。2000年以后，各站氣溫上ab圖2 1960-2010年各站點(diǎn)平均氣溫的變化趨勢Fig.2 Change of mean annual temperature at the meteorological stations over the marginal zones of the Tengger Desert during the period 1960-2010注：a欄為年平均氣溫線、五年滑動平均線、線性回歸線，b欄為年平均氣溫線、50%局部加權(quán)平均線巴彥諾爾公武威民勤景泰吉蘭太阿拉善左旗中衛(wèi)全年a春b夏c秋d冬e圖3 騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站年、季節(jié)平均氣溫距平變化Fig.3 Change of the temperature departure at the meteorological stations over the marginal zones of the Tengger Desert.升趨勢均較1990s有所下降；局部比較，各站氣溫變化甚至顯示出一定的下降趨勢。表2 騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站年、季平均氣溫的回歸系數(shù)和趨勢系數(shù)（/a）Tab.2 Regression coefficients and trend coefficients of mean annual and seasonsal temperatures at the meteorological stations over the marginal zones of the Tengger Desert回歸系數(shù)趨勢系數(shù)年春夏秋冬年春夏秋冬巴彥諾爾公0.0300.0250.0220.0270.0470.6650.3740.4380.4340.456吉蘭太0.0300.0260.0230.0300.0420.6660.430.4750.5120.436阿拉善左旗0.0430.0280.0280.0420.0750.7960.4690.5170.6510.692中衛(wèi)0.0350.0330.0240.0320.0530.7290.5360.4760.5780.545景泰0.0320.0230.0130.0330.0590.6740.390.2510.5640.634武威0.0370.0290.0170.0380.0630.7120.5090.3250.6120.688民勤0.0340.0350.0180.0330.0520.7480.5860.3990.6090.555注：表中劃虛下劃線、單下劃線、雙下劃線分別表示通過0.05、0.01和0.001的顯著性檢驗(yàn)2.1.1季節(jié)氣溫變化的趨勢分析騰格里沙漠邊緣地區(qū)四季平均氣溫上升趨勢也很明顯（表2）。各站均在冬季升溫速率最高，為0.42-0.75/10a。從季節(jié)平均氣溫的趨勢系數(shù)來看，除景泰站和武威站的夏季僅通過0.05的顯著性檢驗(yàn)，巴彥諾爾公站和景泰站的春季及民勤站的夏季通過0.01的顯著性檢驗(yàn)外，其余各站季節(jié)均溫的趨勢系數(shù)均通過了信度為0.001的顯著性檢驗(yàn)，說明騰格里沙漠邊緣地區(qū)各季升溫均很明顯。其中，巴彥諾爾公站、阿拉善左旗站、景泰站、武威站在冬季長期升溫趨勢最大，吉蘭太站、中衛(wèi)站和民勤站在秋季長期升溫趨勢最大。近50a來騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站在同一季節(jié)平均氣溫變化特征差異不大（圖3）。各站春季與夏季平均氣溫變化趨勢較為相似，在1980年以前波動下降（吉蘭太站和阿拉善左旗站的春夏兩季、民勤站的春季下降不明顯），均在1970s相繼到達(dá)距平的最低點(diǎn)。1980s后直至2000s，各站春夏兩季平均氣溫均有明顯上升。秋季氣溫在1980年以前變化不明顯；1980s -2000s除武威站在1990s以后上升明顯外，其余各站均在波動中有所上升，其中武威站較為明顯。冬季除武威站1975年前有上升趨勢、中衛(wèi)站1975年前有下降趨勢外，其余各站變化不明顯；1975年后，各站氣溫均有明顯上升，其中巴彥諾爾公站和吉蘭太站2000年后冬季氣溫有回落趨勢。2.2氣溫變化的突變分析從7個站點(diǎn)年均氣溫突變情況來看（圖4），除民勤站外，巴彥諾爾公、武威、景泰、阿拉善左旗、中衛(wèi)6個站點(diǎn)年均氣溫MK檢驗(yàn)正反序列曲線在信度線內(nèi)均存在交叉點(diǎn)：巴彥諾爾公和阿拉善左旗站在1989年左右存在一個交點(diǎn)；武威站在2001年左右存在一個交點(diǎn)；景泰站在1994年左右存在一個交點(diǎn)；吉蘭太站在1990年左右存在一個交點(diǎn)；中衛(wèi)站在1993年左右存在一個交點(diǎn)。民勤站在信度線外存在一個交點(diǎn)，位于1992年左右，不能貿(mào)然的認(rèn)定這是否突變點(diǎn)13。經(jīng)滑動t檢驗(yàn)，這些點(diǎn)均不是突變點(diǎn)。近50a來騰格里沙漠邊緣地區(qū)年均氣溫突變變化不顯著。2.3 氣溫變化的周期分析騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站年均氣溫時間序列的小波分析結(jié)果（圖5）也印證了上面（2.1與2.2）的分析，各站年平均氣溫的變化較為一致。在18a左右的尺度上，騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站1980年以前為低溫時期，1960s后期各站均有明顯的降溫；1980年后氣溫逐漸增暖，在波動后，于1990s后期（1996年左右）氣溫有明顯上升；2000s后期，氣溫有回穩(wěn)的態(tài)勢；預(yù)計(jì)各站年均氣溫在2010s可能會有一定程度的降低。此外，騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站年均氣溫除了18a左右的振蕩周期外，還有6-8年和2-4年的振蕩周期：2-4年尺度上的小波系數(shù)的絕對值較小，屬于正常的波動；6-8年尺度的振蕩周期在2000年后有所加強(qiáng)。近50a來，騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站氣溫升溫顯著。這與其他文獻(xiàn)2832374244對附近地區(qū)氣溫變化的研究成果較為一致。但值得注意的是，2000年以后各站氣溫上升趨勢均較1990s有所下降；局部比較，各站氣溫變化甚至顯示出一定的下降趨勢，這與相關(guān)區(qū)域內(nèi)的其他研究成果相照應(yīng)：其原因尚需進(jìn)一步探討。有可能是由于更大時間尺度的氣溫波動周期影響所致；近50a來騰格里沙漠邊緣地區(qū)氣溫變化的主導(dǎo)因素也許是自然波動。3.降水量變化3.1降水量變化的趨勢分析從表3可以看出，巴彥諾爾公站、民勤站和武威站的年降水量回歸系數(shù)為正，年降水量有所增加，其中以巴彥諾爾公站增加速率為最大，為7.3mm/10a；吉蘭太站、阿拉善左巴彥諾爾公武威民勤景泰吉蘭太阿拉善左旗中衛(wèi)abc圖4 1960-2010年各站點(diǎn)年均氣溫的突變分析Fig.4 Mutation analysis of mean annual temperature at the meteorological station over the marginal zones of the Tengger Desert during the period 1960-2010注：a欄為累計(jì)距平曲線，b欄為MK統(tǒng)計(jì)量曲線，c欄為滑動t檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量曲線巴彥諾爾公吉蘭太阿拉善左旗中衛(wèi)景泰武威民勤圖5 騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站年平均氣溫小波系數(shù)等值線Fig.5 Wavelet coefficient isoline of mean annual temperature at the meteorological stations over the marginal zones of the Tengger Desert.旗站、中衛(wèi)站和景泰站的年降水量回歸系數(shù)為負(fù)，年降水量有所下降，其中以中衛(wèi)站下降速率為最大，為4.53mm/10a。由于除巴彥諾爾公站的年降水量的趨勢系數(shù)通過信度為0.05的顯著性檢驗(yàn)外，其余各站均未通過顯著性檢驗(yàn)，所以各站的年降水量值隨時間的變化趨勢并不明顯，主要是氣候自然波動的表現(xiàn)。表3 騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站年、季降水量的回歸系數(shù)和趨勢系數(shù)（mm/a）Tab.3 Regression coefficients and trend coefficients of annual and seasonsal precipitation at the meteorological stations over the marginal zones of the Tengger Desert.回歸系數(shù)趨勢系數(shù)年春夏秋冬年春夏秋冬巴彥諾爾公0.730 0.068 0.261 0.404 -0.003 0.029 0.109 0.125 0.416 -0.028 吉蘭太-0.203 0.140 -0.430 0.085 0.002 -0.008 0.148 -0.182 0.093 0.012 阿拉善左旗-0.056 0.216 -0.336 0.066 -0.002 -0.002 0.143 -0.121 0.050 -0.007 中衛(wèi)-0.453 -0.061 -0.319 -0.081 0.012 -0.013 -0.049 -0.110 -0.050 -0.065 景泰-0.051 -0.029 -0.078 0.037 0.019 -0.002 -0.025 -0.032 0.023 0.119 武威0.413 0.232 0.151 0.030 -0.001 0.018 0.299 0.078 0.025 -0.003 民勤0.220 0.154 -0.106 0.134 0.037 0.011 0.203 -0.061 0.143 0.273 注：表中劃虛下劃線、單下劃線、雙下劃線分別表示通過0.05、0.01和0.001的顯著性檢驗(yàn)各站近50a來年降水量變化情況不盡相同（圖6、圖7（a欄）。在1960s，武威站和民勤站有上升趨勢，其余站點(diǎn)變化不明顯；在1970s-1980s，各站點(diǎn)年降水量值均上下波動，整體趨勢變化不明顯（值得一提的是，在1975-1985年間，除武威站外，其余各站點(diǎn)均有一個較為明顯的上升下降波動峰出現(xiàn)；在1965-1975年間，景泰站、武威站和民勤站年降水量有較為明顯的上升下降波動峰出現(xiàn)）；在1990s-2000s，巴彥諾爾公站和民勤站有上升趨勢（需要指出的是1990s各站均出現(xiàn)了一個較為明顯的上下波動峰），阿拉善左旗站、中衛(wèi)站、景泰站和武威站在經(jīng)歷短暫的上升后呈下降態(tài)勢，吉蘭太站變化不明顯。3.1.1季節(jié)降水量變化的趨勢分析騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站季節(jié)降水量變化有一定的差異（表3）。春季降水量除景泰站和中衛(wèi)站有所下降外，其余站點(diǎn)略有增加，以武威站為最，為2.32mm/10a；夏季降水量除巴彥諾爾公站和武威站有增加外，其余站點(diǎn)均有下降，以吉蘭太站為最，為4.30mm/10a；秋季降水量除中衛(wèi)站略有減少外，其余站點(diǎn)均有所增加，以巴彥諾爾公站為最，為ab圖6 1960-2010年各站點(diǎn)年降水量的變化趨勢Fig.6 Change of annual precipitation at the meteorological stations over the marginal zones of the Tengger Desert during the period 1960-2010.注：a欄為年平均氣溫線、五年滑動平均線、線性回歸線，b欄為年平均氣溫線、50%局部加權(quán)平均線巴彥諾爾公武威民勤景泰吉蘭太阿拉善左旗中衛(wèi)全年a春b夏c秋d冬e圖7 騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站年、季節(jié)降水量距平變化Fig.7 Change of the precipitation departure at the meteorological stations over the marginal zones of the Tengger Desert.4.04mm/10a；冬季降水量各站變化均不明顯。由于除武威站的春季與巴彥諾爾公站的秋季外，其余所有站點(diǎn)各季節(jié)降水量的趨勢系數(shù)均未通過信度為0.05的顯著性檢驗(yàn)，騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站季節(jié)降水量隨時間的變化趨勢不明顯。從季節(jié)降水量變化特征來看（圖7）：各站春季降水量在1960s有一個較大的波動峰；在1970s變化趨勢較為穩(wěn)定；在1980s有所增加且存在較為明顯的波動峰；在1990s-2000s存在三個較為明顯的波動峰。各站夏季降水量周期性變化較為明顯；在1995年后存在較為明顯的趨勢變化，呈下降趨勢。秋季降水量，景泰站、武威站和民勤站在1960s有上升趨勢，其他4個站點(diǎn)有下降趨勢；1970s有較為劇烈的波動存在；1980s趨勢變化不明顯；1990s-2000s有較為明顯的上升趨勢。冬季降水量各站主要以周期性變化為主，趨勢變化不明顯。3.2降水量變化的突變分析 突變分析表明（圖8），除巴彥諾爾公及吉蘭太站外，武威、民勤、景泰、阿拉善左旗、中衛(wèi)5個站點(diǎn)年降水量MK檢驗(yàn)正反序列曲線在信度線內(nèi)存在的多個交叉點(diǎn)均不能通過滑動t檢驗(yàn)，均不是年降水量變化曲線的突變點(diǎn)。巴彥諾爾公及吉蘭太站年降水量MK檢驗(yàn)正反序列曲線在信度線內(nèi)于1992年均存在一個交叉點(diǎn)，能通過滑動t檢驗(yàn)，是突變點(diǎn)。3.3 降水量變化的周期分析騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站年降水量時間序列的小波分析結(jié)果（圖9）也印證了上面（3.1、3.2）的分析，近50a騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站年降水量周期性變化明顯。結(jié)合對年降水量變化的突變分析（圖8），近50a騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站年降水量的振蕩周期分布在6-8a、10-12a和16-18a三個時間尺度上。需要指出的是10-12a時間尺度與太陽黑子的活動周期11a相接近，文獻(xiàn)指出2345182221太陽黑子活動對降水周期性變化的影響是不容忽視的。在1990年以前，10-12a和16-18a這兩個時間尺度的振蕩周期互相影響干擾，使各站在14a左右的尺度上出現(xiàn)明顯的振蕩波動：這個振蕩波動在巴彥諾爾公站、吉蘭太站、阿拉善左旗站和中衛(wèi)站以1975-1985年間最為顯著，在武威站以1965-1975年間最為顯著；民勤站和景泰站這兩個時間尺度的振蕩周期間的干擾不明顯。1990年后，16-18a尺度的振蕩周期向更長的時間尺度偏移，其與10-12a尺度的振蕩周期間的影響減弱，各站1990年以后實(shí)際出現(xiàn)的較為明顯波動集中在10-12a尺度上。此外， 6-8a時間尺度的振蕩周期在1995前后與10-12a時間尺度的振蕩周期互相影響，使各站均在1995年前后巴彥諾爾公武威民勤景泰吉蘭太阿拉善左旗中衛(wèi)abc圖8 1960-2010年各站點(diǎn)年降水量的突變分析Fig.8 Mutation analysis of annual precipitation at the meteorological station over the marginal zones of the Tengger Desert during the period 1960-2010注：a欄為累計(jì)距平曲線，b欄為MK統(tǒng)計(jì)量曲線，c欄為滑動t檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量曲線巴彥諾爾公吉蘭太阿拉善左旗中衛(wèi)景泰武威民勤圖9 騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站年降水量小波系數(shù)等值線Fig.9 Wavelet coefficient isoline of annual precipitation at the meteorological stations over the marginal zones of the Tengger Desert.出現(xiàn)了一較為顯著的振蕩波動峰；爾后，6-8a時間尺度的振蕩周期向4-6a時間尺度偏移。預(yù)計(jì)2010s這三個時間尺度的振蕩周期間互相干擾影響的可能性較小。騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站近50a來降水變化顯示出較為明顯的周期性，各站降水量變化有所區(qū)別，這與部分文獻(xiàn)2336的研究結(jié)果均有一定程度的不同。由于騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站間降水量變化主要以自然波動為主，其周期性變化特征有所不同；因此在未來短時間內(nèi)，騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站發(fā)生較為統(tǒng)一的降水量顯著變化趨勢的可能性較小。4.風(fēng)速變化4.1風(fēng)速變化的趨勢分析從表4可以看出，近50a來騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站年均風(fēng)速的趨勢系數(shù)均通過了信度至少為0.05的顯著性檢驗(yàn)，各站年均風(fēng)速的回歸系數(shù)有統(tǒng)計(jì)意義：各站年均風(fēng)速的回歸系數(shù)均為負(fù)，近50a來年均風(fēng)速有所降低，其中以景泰站降低速率為最，為0.45m/(s10a)。近50a來，巴彥諾爾公、吉蘭太、景泰、民勤4站年均風(fēng)速的長期變化趨勢較大，這在圖10中也可以較為清楚的觀察到。表4 騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站年、季年均風(fēng)速的回歸系數(shù)和趨勢系數(shù)（/a）Tab.4 Regression coefficients and trend coefficients of mean annual and seasonsal wind speed at the meteorological stations over the marginal zones of the Tengger Desert回歸系數(shù)趨勢系數(shù)年春夏秋冬年春夏秋冬巴彥諾爾公-0.014-0.009-0.007-0.015-0.023-0.567-0.325-0.311-0.519-0.640吉蘭太-0.020-0.021-0.020-0.018-0.020-0.864-0.764-0.703-0.757-0.753阿拉善左旗-0.009-0.012-0.007-0.007-0.008-0.321-0.369-0.227-0.249-0.332中衛(wèi)-0.008-0.015-0.004-0.007-0.006-0.276-0.401-0.120-0.240-0.251景泰-0.045-0.048-0.049-0.043-0.041-0.841-0.852-0.787-0.813-0.846武威-0.006-0.008-0.006-0.005-0.006-0.291-0.339-0.239-0.242-0.281民勤-0.008-0.010-0.009-0.006-0.008-0.525-0.476-0.474-0.328-0.380注：表中劃虛下劃線、單下劃線、雙下劃線分別表示通過0.05、0.01和0.001的顯著性檢驗(yàn)趨勢分析表明，雖然近50a來騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站年均風(fēng)速均呈下降趨勢，但變化情況不盡相同（圖10、圖11（a）。除中衛(wèi)站外，其余六個站點(diǎn)近50a來年均風(fēng)速的變化情況呈現(xiàn)出一定的一致性：1960-1967年間，除中衛(wèi)站外各站點(diǎn)均呈現(xiàn)出下降趨勢（吉ab圖10 1960-2010年各站點(diǎn)年均風(fēng)速的變化趨勢Fig.10 Change of annual wind speed at the meteorological stations over the marginal zones of the Tengger Desert during the period 1960-2010.注：a欄為年平均氣溫線、五年滑動平均線、線性回歸線，b欄為年平均氣溫線、50%局部加權(quán)平均線巴彥諾爾公武威民勤景泰吉蘭太阿拉善左旗中衛(wèi)全年a春b夏c秋d冬e圖11 騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站年、季節(jié)平均風(fēng)速距平變化Fig.11 Change of the wind speed departure at the meteorological stations over the marginal zones of the Tengger Desert.蘭太站年均風(fēng)速在1966年達(dá)到了近50a來的最大值）；六個站點(diǎn)的年均風(fēng)速值均在1969年左右表現(xiàn)出一定程度的上升趨勢后呈下降趨勢（其中巴彥諾爾公、民勤、吉蘭太和阿拉善左旗4站均伴隨著周期性變化下降，武威站下降趨勢止于1993年而后波動上升，景泰站與阿拉善左旗站分別在1969-1985年間與2004-2008年間存一個下降速率較大的區(qū)間；各站在2000s及至2010年或長或短均呈現(xiàn)出一個年均風(fēng)速值上升的區(qū)間。近50a來中衛(wèi)站年均風(fēng)速值伴隨著周期性變化呈下降趨勢，變化情況與其他六個站點(diǎn)不一致（在1960s呈上升趨勢，在1970s-1980s呈下降趨勢，在1990s波動上升，2004年之后又有所下降）。4.1.1季節(jié)風(fēng)速變化的趨勢分析騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站季節(jié)平均風(fēng)速變化均呈下降態(tài)勢（表4）。各站春季平均風(fēng)速的趨勢系數(shù)均通過了信度至少為0.05的顯著性檢驗(yàn)，夏秋兩季平均風(fēng)速的趨勢系數(shù)除阿拉善左旗、中衛(wèi)與武威站外均通過了信度至少為0.05的顯著性檢驗(yàn)，冬季平均風(fēng)速的趨勢系數(shù)除中衛(wèi)站外均通過了信度至少為0.05的顯著性檢驗(yàn)。各站各季平均風(fēng)速下降傾向率均以景泰站為最，春、夏、秋、冬四季依次分別為0.48 m/(s10a)、0.49 m/(s10a)、0.43 m/(s10a)、0.41 m/(s10a)。從季節(jié)平均風(fēng)速變化特征來看（圖11），騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站各季平均風(fēng)速變化特征與年均風(fēng)速變化特征差異不大，季節(jié)間平均風(fēng)速變化特征類似。4.2風(fēng)速變化的突變分析從7個站點(diǎn)年均風(fēng)速突變情況來看（圖12），除吉蘭太站外，巴彥諾爾公、武威、民勤、景泰、阿拉善左旗、中衛(wèi)6個站點(diǎn)年均風(fēng)速M(fèi)K檢驗(yàn)正反序列曲線在信度線內(nèi)均存在交叉點(diǎn)：巴彥諾爾公、武威、民勤和景泰站均在1980年左右存在一個交點(diǎn)；武威站在1966年左右存在一個交點(diǎn)；阿拉善左旗站在2005年左右存在一個交點(diǎn)；中衛(wèi)站在1975年左右存在一個交點(diǎn)。經(jīng)滑動t檢驗(yàn)，武威、民勤及景泰站年均風(fēng)速變化曲線在1980年左右存在一個突變點(diǎn)；阿拉善左旗站年均風(fēng)速變化曲線在2005年左右存在一個突變點(diǎn)，這對應(yīng)阿拉善左旗站年均風(fēng)速變化趨勢在2003年左右突變轉(zhuǎn)為快速下降的時間點(diǎn)；中衛(wèi)站年均風(fēng)速變化曲線在1975年左右存在一個突變點(diǎn)。這表明阿拉善左旗站年均風(fēng)速變化趨勢在2003年左右由波動略降轉(zhuǎn)為快速下降。4.3風(fēng)速變化的周期分析巴彥諾爾公武威民勤景泰吉蘭太阿拉善左旗中衛(wèi)abc圖12 1960-2010年各站點(diǎn)年均風(fēng)速的突變分析Fig.12 Mutation analysis of annual wind speed at the meteorological station over the marginal zones of the Tengger Desert during the period 1960-2010注：a欄為累計(jì)距平曲線，b欄為MK統(tǒng)計(jì)量曲線，c欄為滑動t檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量曲線騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站近50a年均風(fēng)速時間序列的小波分析（圖13）表明，近50a來騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站年均風(fēng)速振蕩周期分布不盡相同。景泰和中衛(wèi)站年均風(fēng)速的周期性變化不明顯。武威和阿拉善左旗站在4a左右的時間尺度上分布有振蕩周期；民勤和中衛(wèi)站在6-8a時間尺度上分布有振蕩周期，其中中衛(wèi)站6-8a時間尺度的振蕩周期在1980s后向8-10a時間尺度偏移；巴彥諾爾公、武威、景泰及阿拉善左旗站在8-10a時間尺度上分布有振蕩周期，其中景泰站8-10年時間尺度的振蕩周期在1980s后向10-12a時間尺度偏移；吉蘭太站在10-12a時間尺度上分布有振蕩周期；民勤站在12-14a時間尺度上分布有震蕩周期，需要指出的是民勤站分布在6-8a和12-14a時間尺度上的兩個震蕩周期于1985年后合并為一個10a左右的震蕩周期；巴彥諾爾公、吉蘭太、民勤站還在16a左右的時間尺度上分布有振蕩周期。5.風(fēng)速變化與氣溫及降水的關(guān)系表5 騰格里沙漠邊緣地區(qū)各站月均風(fēng)速-月均氣溫與月均風(fēng)速-月降水量的相關(guān)性分析Tab.5 Correlation analy