石河子垦区气温日较差的变化特征*

郭金强 ，吴卫民 ，刘 辉 ，王肖娟 ，雷 薇

（1.新疆石河子气象局，新疆 石河子 832000；2.新疆天业（集团）有限公司）

气温日较差 （DTR）可以反映全球和区域性的温度变化幅度特征，有着重要的生态学意义，其变化会对植物的生长分布、作物产量和品质以及流行疾病的发生等产生影响，石河子地处天山北麓中段、准噶尔盆地南缘，对于该区的干旱气候特征和时空变化规律，已有专家学者做了相应的研究[1-3]，而对该地区的气温日较差的变化研究尚待深入，因此，分析气温日较差的变化趋势，不仅可以了解当地的气候变化情况，而且对其生态环境的保护也有着重要的意义［4-5］。

1 资料和方法

1.1 资料来源

选取1961—2016年石河子垦区4个地面观测站逐日最高气温、最低气温、降水量、总云量、平均风速、日照时数、相对湿度和水汽压等资料。根据石河子地区气候特点，将四季划分为：冬季（11月至翌年3月）、春季（4～5月）、夏季（6～8月）和秋季（9～10月）。日较差是日最高温度与日最低温度之差，可用如下公式表示：

式中，DTR为日较差，Tmax为日最高气温，Tmin为日最低气温。

1.2 分析方法

1.2.1 线性趋势

采用线性趋势法，将气候要素写成时间t的线性函数，即：

式中，a和b为经验常数。用最小二乘法通过实际资料计算得出，其中a表示线性函数的斜率，也就是气候要素的线性趋势（年际变率）。a为正（负）表示有增加（减小）趋势，零表示无线性变化趋势。

1.2.2 变化趋势的显著性检验

线性趋势分析方法的结果，通过方差分析使用统计量F进行显著性检验：

2 结果与分析

2.1 日较差变化趋势

2.1.1 日较差的年变化

图1 1961—2016年石河子地区气温日较差年际变化

图1为1961—2016年石河子地区4个站点年平均日较差（DTR）的变化。可以看出，石河子地区年平均日较差总体呈下降趋势，年平均日较差的下降幅度为每10年降低0.55℃。石河子地区年平均日较差变化呈现出与年平均最高、最低气温相反的变化趋势（图2）。近56年来石河子地区年平均气温、平均最高气温和最低气温均呈显著的上升趋势，其中年平均最低气温上升趋势最显著，每10年升高0.53℃，其次是平均气温，每10年升高0.33℃，年平均最高气温每10年升高0.14℃。

图2 1961—2016年石河子地区平均气温、最高气温和最低气温变化趋势

2.1.2 日较差的季节变化

表1和表2是石河子地区4个观测站近57年气温日较差、平均气温、最高气温和最低气温的季节线性趋势值。从表1可以看出，春季气温日较差呈显著减小趋势，平均气温、最高气温和最低气温均呈上升趋势。石河子地区气温日较差平均每10年减小0.22℃，平均气温、最高气温和最低气温每10年分别升高0.41℃、0.40℃和0.61℃。南部的石河子市站和乌兰乌苏站的气温日较差未达到0.05的显著水平，北部的炮台站和莫索湾站分别达到0.05的显著和0.01的极显著水平；平均气温和最低气温各站均达到0.01的极显著水平，最高气温除莫索湾站达到0.05的显著水平，其余各站均达到0.01的极显著水平。

夏季气温日较差呈减小趋势，平均气温、最高气温和最低气温均呈升高趋势，气温日较差和最低气温分别达到0.05的显著水平和0.01的极显著水平；平均气温和最高气温未达到0.05的显著水平。石河子地区夏季气温日较差平均每10年减小0.27℃，平均气温、最高气温和最低气温每10年分别升高了0.16℃、0.14℃和0.40℃。莫索湾站夏季气温日较差减小趋势和最低气温上升趋势最显著。

表2显示了近57年石河子地区秋季、冬季平均日较差、平均气温、平均最高气温和最低气温的线性趋势统计值。表2表明，秋季各地气温日较差呈显著性减小趋势，有2个站达到显著水平，各站平均每10年减小0.27℃。平均气温、最高气温和最低气温呈显著上升趋势，与春季相同，除石河子站和乌兰乌苏站以外，其余2站气温日较差均达到了0.05的显著水平，除石河子市站外，其他3站平均气温达到显著水平；最高气温和最低气温各站均达到显著水平。气温日较差减小趋势和最低气温上升趋势最显著的均是莫索湾站。

表1 1961—2016年石河子地区春夏季气温日较差、平均气温、最高气温和最低气温的线性趋势值 ℃/10年

表2 1961—2016年石河子地区秋冬季气温日较差、平均气温、最高气温和最低气温的线性趋势值 ℃/10年

冬季是气温日较差减小最显著的季节，也是最低气温上升趋势最显著地季节，各站气温日较差减小趋势均达到了显著水平，每10年减小0.56℃；最低气温每10年上升了0.61℃，冬季平均气温呈显著上升趋势，每10年上升了0.42℃。冬季最高气温上升趋势未达到显著水平。

石河子地区四季气温日较差呈现显著减小趋势，其中冬季最显著，春季变化较小。北部的莫索湾和炮台站每个季节气温日较差都有非常显著的减小，南部的石河子、乌兰乌苏站变化较小。

平均气温上升趋势夏季显著，其余季节增幅在0.41～0.42℃/10年。最低气温上升趋势最明显，四季各站点都达到显著，而最高气温上升趋势春、秋季达到显著水平，夏季和冬季未达到显著水平。平均最低气温的大幅度上升和最高气温的缓慢上升是气温日较差显著减小的主要原因。

2.2 影响因子

表3 石河子地区四季气温日较差趋势值和各要素趋势值的相关系数

分析表明，石河子地区气温日较差与日照时数、总云量、水汽压和降水量有较好的相关性（见表3），四季气温日较差的变化与各因子的相关系数均达到了极显著水平，气温日较差长期变化的影响因子随季节而变化，春季日照时数和降水量的变化趋势与气温日较差的相关性最大；秋季日照时数、总云量和降水量与气温日较差的相关性最大；夏季、冬季气温日较差与4个因子的变化都比较显著。年气温日较差与水汽压和降水量相关性最大。

3 结论与讨论

（1）石河子地区四季日较差呈现显著减小趋势，其中冬季最显著，春季变化较小。北部炮台和莫索湾站各季节日较差都有非常显著的减小，石河子和乌兰乌苏站只有冬季表现显著，其他季节不显著。（2）石河子地区最低气温上升趋势最明显，四季各站站点都达到显著，最高气温春季和秋季上升趋势达到了显著水平，秋季和冬季上升趋势未达到显著水平。这种平均最高气温的缓慢上升和最低气温的大幅度上升使得日较差减小趋势显著。（3）气温日较差长期变化的影响因子随季节而变化，春季日照时数和降水量的变化趋势与气温日较差的相关性最大；秋季日照时数、总云量和降水量与气温日较差的相关性最大；夏季、冬季气温日较差与4个因子的变化都比较显著。年气温日较差与水汽压和降水量相关性最大。