1992—2021年阿拉善盟气候资源时空演变特征

邢 彬

（阿拉善盟气象局，内蒙古 阿拉善盟 750306）

气候资源是指风资源、热资源、光资源、降水资源等气象资源及潮汐能等其他衍生资源，它是可被人类直接或间接利用的自然资源。各领域专家从气象学角度对不同种类气候资源开展深入广泛的研究。风资源方面，王必强等[1]通过对比分析证明湖北省大风速段指标与传统指标存在较好的相关性；光资源方面，张飞民等[2]运用已知结果的集合平均法预报未来10年光资源时间变化特征；热资源方面，姚林林等[3]利用序列分析法得到中亚水热资源的季节差异和敏感性因子；降水资源方面，郭宗凯等[4]通过降水量时间序列得到辽宁省冬季降水资源突变不明显。气候资源对整个社会的影响非常广泛，包括农业、生态等方面，其中以曼-肯德尔法[5]、最小二乘法线性回归及气候倾向率、相关性及显著性检验、适宜度等研究方法的使用最为普遍。本文借鉴以上分析方法和研究思路，着眼于研究阿拉善盟气候资源时空演变特征，为促进气候资源的合理开发利用和保护提供科学依据。

1 资料与预处理

气象资料来自阿拉善盟气象局气象服务系统，包括平均风速、太阳辐射、日照时数、积温、无霜期、气温和降水量。由于乌斯太和孪井滩迁站，资料存在不连续，选取乌斯太2008—2021年的资料、孪井滩2002—2021年的资料。风速为2 min 时间间隔平均风速，太阳辐射为总辐照量，使用额济纳旗2017—2021年的资料。积温为不小于10 ℃的平均温度累加值。采用线性内插法对缺测、误测资料进行插值增补。采用Excel 2021 软件对各气象要素进行一元线性回归趋势分析和突变特征分析，计算信噪比，绘制折线图。

2 分析方法

2.1 趋势分析

趋势分析通过构建一元线性回归方程来实现，如式（1）所示。

式中：Y为气候资源；b为回归常数；a为趋势系数，10 倍的趋势系数为气候倾向率；t为要素个数(t=1,2,…,n)。

2.2 曼-肯德尔法突变性检验分析

曼-肯德尔法是判断气候时间序列中气象要素是否突变的分析方法。假设有k个要素的序列x，构建序列sn是n时的数大于m时的数个数的累计值，定义一个统计学量，如式（2）所示。

对于序列x的逆序列，令统计量UBn=-UFn，n=k,k-1,…,l，UBn=0。在临界范围内，UBn和UFn的交点处为突变发生时间。用信噪比（SNR）[6]判断序列中交点处是否发生突变。

3 气候资源特征分析

3.1 风资源特征

阿拉善盟各地年平均风速为2.4～4.7 m/s，额济纳旗中部、阿拉善左旗中部年平均风速在3 m/s 以下，额济纳旗西部平均风速在4 m/s 以上。年平均风速呈逐年减小的趋势，气候倾向率为-0.04 m/（s·10 a），趋势通过显著性检验（显著性系数P＜0.1）。

3.2 光资源特征

额济纳旗年辐照量为6 196～6 631 MJ/m2。根据《太阳能资源评估方法》（GB/T 37526—2019），2019年属于很丰富（B）等级，其余四年均属于最丰富（A）等级；从太阳能资源稳定程度上看，秋季和冬季为稳定（B）等级，春季和夏季为很稳定（A）等级；阿拉善盟各地年平均日照时数介于2 988～3 354 h，自阿拉善左旗南部向西向北逐渐增加，时数逐渐减少，气候倾向率为-30.1 h/10 a，趋势的信度检验不显著。

3.3 热资源特征

阿拉善盟各地年平均气温介于6.8～11.4 ℃，年平均气温呈逐年升高的趋势，自东部、南部向西北部升高，气候倾向率为0.4 ℃/10 a，趋势通过显著性检验（显著性系数P＜0.01）；阿拉善盟各地不小于10 ℃的年平均积温介于3 511～4 216 ℃，积温呈逐年增加的趋势，自西部向东部增加，气候倾向率为82.2 ℃/10 a，趋势通过显著性检验（显著性系数P＜0.01）；阿拉善盟各地年平均无霜期日数介于143～175 d，日数呈逐年增加的趋势，自巴彦浩特至乌斯太一线向西向南增加，气候倾向率为3 d/10 a，趋势通过显著性检验（显著性系数P＜0.1）。终霜日呈提前的趋势，气候倾向率为-4 d/10 a，趋势通过显著性检验（显著性系数P＜0.02）。初霜日呈延后的趋势，气候倾向率为3 d/10 a，趋势通过显著性检验（显著性系数P＜0.05）。

3.4 降水资源特征

阿拉善盟各地年平均降水量介于36.9～222.3 mm，呈逐年增加趋势，气候倾向率为8.9 mm/10 a，变化趋势通过显著性检验（显著性系数P＜0.1）。年平均降水量在空间上自西北部向东部和西南部逐渐增加。

4 气候资源突变特征

取显著性水平为0.05，U0.05上界（方点）为+1.96，U0.05下界（短划线）为-1.96。构建UF统计量和UB统计量序列。对风资源进行分析，在U0.05的上下界之间，折线有3 个交点且SNR<1.0，没有突变，如图1（a）所示；对光资源进行分析，UF折线和UB折线有2 个交点，分别在2011年和2013年，交点处SNR<1.0，没有突变，如图1（b）所示；对热资源进行分析，年平均气温的UF折线和UB折线在U0.05的上下界之间仅有一个交点，交点处SNR>1.0，年平均气温在2013年发生突变，如图1（c）所示；对降水资源进行分析，折线间有3 个交点，交点处SNR<1.0，没有突变，如图1（d）所示。

图1 1992—2021年阿拉善盟气候资源统计量折线图

5 结论

1992—2021年，阿拉善盟年平均风速呈逐年减小的趋势，没有发生气候突变；额济纳旗年辐照量为6 196～6 631 MJ/m2，太阳能资源评估等级为B 级以上；年平均日照时数在时间上呈逐渐减少的趋势，空间上自阿拉善左旗南部向西向北逐渐增加。年平均日照时数没有发生气候突变。年平均气温呈逐年升高的趋势，2013年发生气候突变；年平均积温呈逐年增加的趋势，空间上自西部向东部逐渐增加；年平均无霜期日数呈逐年增加的趋势，空间上自巴彦浩特至乌斯太一线向西向南逐渐增加，终霜日呈逐年提前的趋势，初霜日呈逐年延后的趋势。年平均降水量在时间上总体呈逐年增加趋势，变化趋势通过显著性检验（显著性系数P＜0.1），在空间上自西北部向东部和西南部逐渐增加。年平均降水量没有发生气候突变。