甘肃定西地区干旱气候突变分析

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1、第30届中国气象学会年会S5（应对气候变化、低碳发展与生态文明建设）分会场应征论文甘肃定西地区干旱气候突变分析1陈学君1，胡文超1，付秀兰2，姜梦晶3，张文波1（1．甘肃省气象服务中心，甘肃兰州730020；2．甘肃省气象信息与技术装备保障中心，甘肃兰州730020；3．兰州大学数学与统计学院，甘肃兰州730000）摘要利用1958-2010年定西地区七个气象站点的月平均气温及降水资料计算出表明气候干旱程度的帕默尔干旱指数，并将其作为干旱气候突变检测因子，运用滑动t-检验法和滑动F-检验法对上述指标序列进行突变检测，从而确定定西地区在1958-2010年间发生气

2、候突变的年份。关键词：定西地区；气候突变；帕默尔干旱指数；滑动t-检验；滑动F-检验；1.引言气候突变是指由一种稳定气候状态经短时间跳跃式转变成另一种稳定气候状态的现象[1][2],为气候在时空上从一个统计特征到另一种统计特征的急剧变化。许多气象学家已经发现气候突变现象，并试图研究不同时空尺度上气候突变的变化规律[3][4][5]。全球气候突变已经从冰芯、深海沉积、湖泊沉积、山洞沉积物、黄土沉积和花粉沉积中得到证明[6]。从近百年时问尺度来看，Yamamotoeta1[7][8]指出了20世纪50年代日本的气候跳跃及其与北半球海平面气压场的关系；Aesawyet

3、a1研究表明地中海南部年平均气温发生了显著的气候突变．符淙斌对2O世纪初、2O年代6O年代三次全球性气候突变事件及其特点进行了分析。此外，许多学者运用不同的研究方法对我国不同省份或地区开展了气候突变的研究[9][10][11][12]。甘肃省定西地区地处中国地理版图的几何中心，同时地处季风气候区与非季风气候区的过渡地带，属典型的大陆温带干旱半干旱气候。近年来各类极端天气气候事件频繁发生，日益严重的生态环境恶化问题引起了社会的广泛关注[13][14][15]。分析研究表明，最近几十年内定西地区气温变化的总体趋势是上升的，降水的变化趋势还存在争议。随着气候变暖的趋势

4、加剧，地表干湿状况也发生了明显的变化，部分地区干旱程度有所加重，对社会生产和人民生活带来了重大影响。因而研究甘肃定西地区近年来的气候变化趋势是一个亟需解决的关键科学问题，具有重要的现实意义[16][17][18]。1陈学君(1973-)，男，甘肃天水人，博士，高级工程师，主要从事数据分析与处理工作。E-mail:xuejunchen1971@163.com该文发表在2012年第11期《干旱区资源与环境》，有删改。国家公益性行业（气象）科研专项项目“中国近60年地面关键气候要素均一性检验与订正技术及站址变动影响研究”(批准号：GYHY201206013）、甘肃省气

5、象服务中心创新基金“风能和太阳能发电功率短期预测技术方法研究”（批准号：2013-10）共同资助2.资料与研究方法本文采用的数据来源于甘肃省气象局观测的定西地区八个气象站点当中安定、临洮、华家岭、岷县、通渭、渭源以及陇西的数据（由于漳县观测站的数据不全，故略去），其中包括1958年1月至2010年12月定西地区七个气象站点的纬度、海拔高度、月平均气温和月平均降水。考虑到气象记录的起始时间不尽一致，为建立稳定的气候序列，将月平均气温和月平均降水量资料时段统一到l958一2O10年。目前对气候突变的检测主要集中于均值突变、频率突变、方差突变、趋势突变等类型，主要的检

6、测方法有：（1）滑动t、F检测法；（2）滤波检测法；（3）Gramer法；（4）Yamamot法；（5）Mann-kendall法等。在众多突变检测方法中，滑动t检验和滑动F检验是通过考察两组样本平均值和方差的差异是否显著来检验突变的方法，被应用于气候突变及水温变异等多种领域，并取得令人满意的效果。在传统的气候突变检测方法中，气温、降水等一般被作为单独的突变因子进行突变检测。Rognon在1983就已经指出，应当强调综合考虑气候突变各成分因子来定义气候突变。在定西地区这样的干旱、半干旱地区，干旱情况是体现气候变化的重要方面，而干旱的产生又是气温、降水等多种气象因

7、素综合作用的结果，对各突变因子进行单独检测可能会造成气候突变检测不准确。因而本文中选取了能够综合描述气温和降水变化特征的帕默尔干旱指数[19][20]，较为全面地描述定西地区的气候变化特征和规律，采用滑动t-检验法和滑动F-检验法联合检测1958-2010年甘肃省定西地区气候变化过程中的突变现象。2.1滑动t-检验法滑动t-检验是通过考察两组样本平均值的差异是否显著来检验突变的一种统计方法。对某一时间序列的两段子序列，在假设它们所服从的正态母体方差相等的条件下，如果它们的均值差异（用统计量t来度量）超过了一定的显著性水平a，则可以认为两均值发生突变。对于具有n个

8、样本量的时间序列{Xi,