河西走廊近40年气候生产潜力特征研究

摘要

随着全球气候变暖的加快,环境脆弱带生态系统的生产潜力发生了重大变化.河西走廊是气候变化极度敏感区,降水稀少,气候干燥,水热条件分布极度不均,生态环境极其脆弱,农业生产受气候变化影响十分明显,因此在气候变化背景下对农业气候生产潜力进行深入研究,以合理开发并利用气候资源将具有重要的现实意义.本文根据河西走廊20 个气象台站1971～2006 年4～9 月温度和降水资料,采用Thornthwaite Memorial 模型计算了河西走廊气候生产潜力,并使用Mann-Kendall 检验、EOF 经验正交函数等数理统计方法分析其时空变化特征,以深刻剖析气候生产潜力的变化规律.研究表明:近40 年河西走廊温度场与降水场大致都呈纬线分布,形成以敦煌～安西为暖干中心,乌鞘岭为冷湿中心的分布格局,进一步研究显示河西走廊近40 年整体为暖干型,但西部为暖干型,东部为冷湿型,中部民乐～武威为暖湿型,这种分布特征在近10 余年表现尤为突出.在气候生产潜力分布上民乐～武威～乌鞘岭一带(除古浪)其增幅明显,马鬃山～安西～玉门镇一带减幅显著,即在研究区域东部显著增加,西部显著减少.平均气候生产潜力在1978 年开始增加,1981～1990 年是高峰时段,2000 年起持续减少,2005 年出现了突变,减少明显.这种变化趋势与研究时段温度的相关系数为-0.514,降水的相关系数为0.9230,二者均通过α=0.01 的显著性水平检验,因此可以认为河西走廊暖干趋势是气候生产潜力减少的根本原因.在研究区域气候生产潜力的变化在安西减少量最多(49.9%),酒泉次之,张掖基本持平,武威增加了6.2%,可以认为气候变化有利于河西走廊东部农业生产发展,而在西部则限制和制约了农业生产的发展.EOF 分析显示,气候生产潜力的时空分布特征具有高度一致性,但均匀性较差.敏感性分析显示,河西走廊温度升高和降水增大都会使气候生产力增加,但后者增幅更大,也就是说降水是研究区域农业生产发展的根本性因素,改善并充分利用好有限的水资源是保障农业增产的关键所在;气候变暖使河西走廊东部的气候生产潜力增大,尤其是以民乐～乌鞘岭为代表的相对湿润区,增益明显,相反气候变湿使河西走廊西部以及临近沙漠边缘地带的干旱区收益显著,尤以酒泉以西最为显著,东部民勤次之.因此从根本上看降水是研究区域气候生产潜力增长的首要因素.