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毕 业 论 文（本科生） 中文标题 近50a腾格里沙漠边缘地区气候变化特征分析 英文标题 The characteristics of climate change in recent 50aof the edge of the Tengger Desert 学生姓名 韩宇翔 指导教师 程弘毅 学 院 资源环境学院 专 业 地理科学 年 级 2008 兰州大学教务处韩宇翔：近50a腾格里沙漠边缘地区气候变化特征分析诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或在网上发表的论文。特此声明。论文作者签名： 日 期： 41目录一、中文摘要4二、英文摘要5三、正文60.引言61.资料与方法61.1资料61.2方法、71.2.1气候突变分析方法71.2.2气候突变分析方法81.2.3气候周期分析方法92.气温变化92.1气温变化的趋势分析92.1.1季节气温变化的趋势分析122.2气温变化的突变分析132.3 气温变化的周期分析133.降水量变化133.1降水量变化的趋势分析133.1.1季节降水量变化的趋势分析163.2降水量变化的突变分析193.3 降水量变化的周期分析194.风速变化224.1风速变化的趋势分析224.1.1季节风速变化的趋势分析254.2风速变化的突变分析254.3风速变化的周期分析255.风速变化与气温及降水的关系276.结论29四、参考文献31五、致谢34图录图1 腾格里沙漠边缘地区气象站点分布图6图2 1960-2010年各站点平均气温的变化趋势10图3 腾格里沙漠边缘地区各站年、季节平均气温距平变化11图4 1960-2010年各站点年均气温的突变分析14图5 腾格里沙漠边缘地区各站年平均气温小波系数等值线15图6 1960-2010年各站点年降水量的变化趋势17图7 腾格里沙漠边缘地区各站年、季节降水量距平变化18图8 1960-2010年各站点年降水量的突变分析20图9 腾格里沙漠边缘地区各站年降水量小波系数等值线21图10 1960-2010年各站点年均风速的变化趋势23图11 腾格里沙漠边缘地区各站年、季节平均风速距平变化24图12 1960-2010年各站点年均风速的突变分析26图13 腾格里沙漠边缘地区各站年均风速小波系数等值线28近50a腾格里沙漠边缘地区气候变化特征分析韩宇翔（兰州大学资源环境学院，兰州 730000）摘要：利用腾格里沙漠边缘地区的巴彦诺尔公、吉兰太、阿拉善左旗、中卫、景泰、武威和民勤等7个气象站1960-2010年逐月平均气温、降水量及平均风速资料，运用相关性分析、一元线性回归、趋势系数分析、5年滑动平均、50%局部加权平均、累计距平、MK分析、滑动t检验和小波分析方法，分析了近50a来腾格里沙漠边缘地区气候变化特征。结果表明：近50a来，腾格里沙漠边缘地区各站气温变化具有一定的一致性，气温显著升高，突变变化不明显。年平均气温升高速率为0.30-0.43/10a，高于同期全国及西北地区东部平均升温速率。各站降水量变化波动较大，具有一定的差异性，趋势变化不明显。各站风速整体呈下降趋势，但具体变化特征各站差异较大。各站气温、降水量及风速变化均表现出一定时间尺度上的周期性。各站风速与气温存在一定的相关性，但各站风速与降水不一定具有相关性。关键词：气温；降水；风速；趋势分析；突变分析；小波分析；腾格里沙漠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.引言腾格里沙漠是我国第四大沙漠，地处阿拉善台地东南部断陷盆地,东界贺兰山,西北以雅布赖山为界与巴丹吉林沙漠相隔,北部以哈拉乌山为界,南部与祁连山山前洪积扇前缘相接。腾格里沙漠大部分为流动沙丘覆盖,在地势低凹部位,分布众多小湖泊及盐湖。该区域气候干燥，降水量小,潜蒸发量极大,温差变化大,全年多西北风,为典型内陆干旱气候环境43。腾格里沙漠位于中国三大自然区结合部位，西风季风交汇地带，对气候变化反应敏感，是探讨区域性乃至全球性气候变化的理想部位35。分析这一地区的气候变化特征，对理解该区域对全球变化的响应以及腾格里沙漠的演化发展具有重要的意义。1.资料与方法1.1资料图1 腾格里沙漠边缘地区气象站点分布图Fig.1 Distribution of meteorological stations over the marginal zones of the Tengger Desert本文选取位于腾格里沙漠边缘地区，环绕沙漠一周的巴彦诺尔公、吉兰太、阿拉善左旗、中卫、景泰、武威和民勤7个气象站（图1）19602010年逐月平均气温、降水量及平均风速数据资料进行分析。其中中卫站1991年1月至2003年12月的资料缺失，利用其他6个站点和附近中宁站的资料，采用多元线性回归的方法对中卫站的气象资料进行拟合，获得其1991年1月至2003年12月的气象资料（拟合的各项气象资料的回归模型的显著性水平均小于0.001）。通过对以上7个站点近50a来逐月月均气温和月降水量数据做相关性分析（表1），其相关系数均通过了信度为0.01的显著性检验（其中7个站点月均气温的相关系数均大于0.996），这说明边缘地区7个站点之间气候变化具有良好的一致性。表1 腾格里沙漠边缘地区各站月均气温、月降水量的相关性分析Tab.1 Correlation analysis of mean monthly temperatures and monthly total precipitations among the meteorological stations over the marginal zones of the Tengger Desert.月均气温 月降水量巴彦诺尔公吉兰太阿拉善左旗中卫景泰武威民勤巴彦诺尔公1.0000.7110.6840.6490.6170.6160.681吉兰太0.9991.0000.8060.7030.6510.6290.701阿拉善左旗0.9980.9981.0000.7920.7500.6960.757中卫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：表中划虚下划线、单下划线、双下划线分别表示通过0.05、0.01和0.001的显著性检验对所有数据进行准确性检验后，计算处理获得各自对应的年、季节时间序列。其中，季节划分按照气象学的划分方法，以3-5月为春季、6-8月为夏季、9-11月为秋季、12月至翌年2月为冬季。气候要素多年平均值按照世界气象组织推荐的1971-2000年30年的平均值作为各站各项气象数据的多年平均值。1.2方法、1.2.1气候突变分析方法气候趋势分析采用一次线性倾向估计法16，即式1式1中：Yi为气候要素值；ti为气候要素对应的时间（本文t为1960-2010年）；a和b分别为回归系数和回归常数，a也称为气候倾向率，a0表示气候要素随时间t升高（增大），aUa时，表明序列存在明显的增长或减少趋势。所有UFk将组成一条曲线UF。把同样的方法引用到反序列中，得到另一条曲线UB。如果UF的值大于0，则表明序列呈上升趋势，小于0则表明呈下降趋势。如果UF和UB两条曲线出现交点，且交点在临界线之间，那么交点对应的时刻便是突变开始的时间16。滑动t检验法6101629通过考察两组样本平均值的差异是否显著来检验突变。对于总样本量为n的序列x，人为设置某一时刻为基准点，取前后长度分别为n1、n2的两子序列(本文取n1=n2=6)进行连续的滑动计算，得到t的统计量序列，其中定义统计量：式4其中，式4遵从自由度=n1+n2-2的t分布。给定显著性水平a，确定临界值ta（本文取a=0.01，则t0.01=3.17），若|t|ta，则认为基准点前后的两子序列均值无显著差异，否则认为在基准点时刻出现了突变638。对于长序列资料使用MK方法检测时，如果两条曲线的交叉点位于信度线之外，则该交叉点不一定为突变点27，这时可同时使用滑动t检验法对该点进行进一步的确定10。 此外累计距平曲线亦有助于分析。1.2.3气候周期分析方法周期分析采用小波变换方法。研究表明，将morlet小波应用于气候变化分析，小波系数的变化趋势与气候信号的起伏是基本一致的，适用于对气候资料序列进行时频局部化分析26。本文采用morlet小波对腾格里边缘地区7个站点年均气温、年降水量数据进行了小波变换。其中，morlet小波母函数为：式5其子小波为：式6其中，a为尺度参数，b为平移参数。不同时间尺度下的小波系数可以反映系统在该时间尺度下的变化特征：正的小波系数对应于气温偏高和降水偏多期，负的小波系数对应于气温偏低和降水偏少期，小波系数为零对应着突变点；小波系数绝对值越大，表面该时间尺度变化越显著。202.气温变化2.1气温变化的趋势分析趋势分析表明，近50年来腾格里沙漠边缘地区年均气温上升明显（表2），各站年平均气温升温速率均在0.30/10a以上，其中阿拉善左旗达到0.43/10a，高于同期全国平均升温速率（0.22/10a）9和西北地区东部的平均升温速率（0.17/10a）19，这可能与研究区的下垫面有关，确切情况还需进一步得研究。7个站点的年平均气温趋势系数均通过了信度为0.001标准下的显著性检验。腾格里沙漠边缘地区各站年平均气温的变化较为一致（图2、图3（a栏），各站在1980年以前气温变化不明显，但略有下降，在1960s后期相继出现各站近50年来最低气温；1980s各站点气温在波动中有明显上升趋势（武威站1980s气温上升趋势不明显），但仍在多年平均值之下，1960s-1980s属偏冷期。各站气温均在1990年前后超过多年平均值，入偏暖期。1990s-2000s各站气温均在波动中有明显上升趋势。2000年以后，各站气温上ab图2 1960-2010年各站点平均气温的变化趋势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栏为年平均气温线、五年滑动平均线、线性回归线，b栏为年平均气温线、50%局部加权平均线巴彦诺尔公武威民勤景泰吉兰太阿拉善左旗中卫全年a春b夏c秋d冬e图3 腾格里沙漠边缘地区各站年、季节平均气温距平变化Fig.3 Change of the temperature departure at the meteorological stations over the marginal zones of the Tengger Desert.升趋势均较1990s有所下降；局部比较，各站气温变化甚至显示出一定的下降趋势。表2 腾格里沙漠边缘地区各站年、季平均气温的回归系数和趋势系数（/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回归系数趋势系数年春夏秋冬年春夏秋冬巴彦诺尔公0.0300.0250.0220.0270.0470.6650.3740.4380.4340.456吉兰太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中卫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：表中划虚下划线、单下划线、双下划线分别表示通过0.05、0.01和0.001的显著性检验2.1.1季节气温变化的趋势分析腾格里沙漠边缘地区四季平均气温上升趋势也很明显（表2）。各站均在冬季升温速率最高，为0.42-0.75/10a。从季节平均气温的趋势系数来看，除景泰站和武威站的夏季仅通过0.05的显著性检验，巴彦诺尔公站和景泰站的春季及民勤站的夏季通过0.01的显著性检验外，其余各站季节均温的趋势系数均通过了信度为0.001的显著性检验，说明腾格里沙漠边缘地区各季升温均很明显。其中，巴彦诺尔公站、阿拉善左旗站、景泰站、武威站在冬季长期升温趋势最大，吉兰太站、中卫站和民勤站在秋季长期升温趋势最大。近50a来腾格里沙漠边缘地区各站在同一季节平均气温变化特征差异不大（图3）。各站春季与夏季平均气温变化趋势较为相似，在1980年以前波动下降（吉兰太站和阿拉善左旗站的春夏两季、民勤站的春季下降不明显），均在1970s相继到达距平的最低点。1980s后直至2000s，各站春夏两季平均气温均有明显上升。秋季气温在1980年以前变化不明显；1980s -2000s除武威站在1990s以后上升明显外，其余各站均在波动中有所上升，其中武威站较为明显。冬季除武威站1975年前有上升趋势、中卫站1975年前有下降趋势外，其余各站变化不明显；1975年后，各站气温均有明显上升，其中巴彦诺尔公站和吉兰太站2000年后冬季气温有回落趋势。2.2气温变化的突变分析从7个站点年均气温突变情况来看（图4），除民勤站外，巴彦诺尔公、武威、景泰、阿拉善左旗、中卫6个站点年均气温MK检验正反序列曲线在信度线内均存在交叉点：巴彦诺尔公和阿拉善左旗站在1989年左右存在一个交点；武威站在2001年左右存在一个交点；景泰站在1994年左右存在一个交点；吉兰太站在1990年左右存在一个交点；中卫站在1993年左右存在一个交点。民勤站在信度线外存在一个交点，位于1992年左右，不能贸然的认定这是否突变点13。经滑动t检验，这些点均不是突变点。近50a来腾格里沙漠边缘地区年均气温突变变化不显著。2.3 气温变化的周期分析腾格里沙漠边缘地区各站年均气温时间序列的小波分析结果（图5）也印证了上面（2.1与2.2）的分析，各站年平均气温的变化较为一致。在18a左右的尺度上，腾格里沙漠边缘地区各站1980年以前为低温时期，1960s后期各站均有明显的降温；1980年后气温逐渐增暖，在波动后，于1990s后期（1996年左右）气温有明显上升；2000s后期，气温有回稳的态势；预计各站年均气温在2010s可能会有一定程度的降低。此外，腾格里沙漠边缘地区各站年均气温除了18a左右的振荡周期外，还有6-8年和2-4年的振荡周期：2-4年尺度上的小波系数的绝对值较小，属于正常的波动；6-8年尺度的振荡周期在2000年后有所加强。近50a来，腾格里沙漠边缘地区各站气温升温显著。这与其他文献2832374244对附近地区气温变化的研究成果较为一致。但值得注意的是，2000年以后各站气温上升趋势均较1990s有所下降；局部比较，各站气温变化甚至显示出一定的下降趋势，这与相关区域内的其他研究成果相照应：其原因尚需进一步探讨。有可能是由于更大时间尺度的气温波动周期影响所致；近50a来腾格里沙漠边缘地区气温变化的主导因素也许是自然波动。3.降水量变化3.1降水量变化的趋势分析从表3可以看出，巴彦诺尔公站、民勤站和武威站的年降水量回归系数为正，年降水量有所增加，其中以巴彦诺尔公站增加速率为最大，为7.3mm/10a；吉兰太站、阿拉善左巴彦诺尔公武威民勤景泰吉兰太阿拉善左旗中卫abc图4 1960-2010年各站点年均气温的突变分析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栏为累计距平曲线，b栏为MK统计量曲线，c栏为滑动t检验统计量曲线巴彦诺尔公吉兰太阿拉善左旗中卫景泰武威民勤图5 腾格里沙漠边缘地区各站年平均气温小波系数等值线Fig.5 Wavelet coefficient isoline of mean annual temperature at the meteorological stations over the marginal zones of the Tengger Desert.旗站、中卫站和景泰站的年降水量回归系数为负，年降水量有所下降，其中以中卫站下降速率为最大，为4.53mm/10a。由于除巴彦诺尔公站的年降水量的趋势系数通过信度为0.05的显著性检验外，其余各站均未通过显著性检验，所以各站的年降水量值随时间的变化趋势并不明显，主要是气候自然波动的表现。表3 腾格里沙漠边缘地区各站年、季降水量的回归系数和趋势系数（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.回归系数趋势系数年春夏秋冬年春夏秋冬巴彦诺尔公0.730 0.068 0.261 0.404 -0.003 0.029 0.109 0.125 0.416 -0.028 吉兰太-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 中卫-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：表中划虚下划线、单下划线、双下划线分别表示通过0.05、0.01和0.001的显著性检验各站近50a来年降水量变化情况不尽相同（图6、图7（a栏）。在1960s，武威站和民勤站有上升趋势，其余站点变化不明显；在1970s-1980s，各站点年降水量值均上下波动，整体趋势变化不明显（值得一提的是，在1975-1985年间，除武威站外，其余各站点均有一个较为明显的上升下降波动峰出现；在1965-1975年间，景泰站、武威站和民勤站年降水量有较为明显的上升下降波动峰出现）；在1990s-2000s，巴彦诺尔公站和民勤站有上升趋势（需要指出的是1990s各站均出现了一个较为明显的上下波动峰），阿拉善左旗站、中卫站、景泰站和武威站在经历短暂的上升后呈下降态势，吉兰太站变化不明显。3.1.1季节降水量变化的趋势分析腾格里沙漠边缘地区各站季节降水量变化有一定的差异（表3）。春季降水量除景泰站和中卫站有所下降外，其余站点略有增加，以武威站为最，为2.32mm/10a；夏季降水量除巴彦诺尔公站和武威站有增加外，其余站点均有下降，以吉兰太站为最，为4.30mm/10a；秋季降水量除中卫站略有减少外，其余站点均有所增加，以巴彦诺尔公站为最，为ab图6 1960-2010年各站点年降水量的变化趋势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栏为年平均气温线、五年滑动平均线、线性回归线，b栏为年平均气温线、50%局部加权平均线巴彦诺尔公武威民勤景泰吉兰太阿拉善左旗中卫全年a春b夏c秋d冬e图7 腾格里沙漠边缘地区各站年、季节降水量距平变化Fig.7 Change of the precipitation departure at the meteorological stations over the marginal zones of the Tengger Desert.4.04mm/10a；冬季降水量各站变化均不明显。由于除武威站的春季与巴彦诺尔公站的秋季外，其余所有站点各季节降水量的趋势系数均未通过信度为0.05的显著性检验，腾格里沙漠边缘地区各站季节降水量随时间的变化趋势不明显。从季节降水量变化特征来看（图7）：各站春季降水量在1960s有一个较大的波动峰；在1970s变化趋势较为稳定；在1980s有所增加且存在较为明显的波动峰；在1990s-2000s存在三个较为明显的波动峰。各站夏季降水量周期性变化较为明显；在1995年后存在较为明显的趋势变化，呈下降趋势。秋季降水量，景泰站、武威站和民勤站在1960s有上升趋势，其他4个站点有下降趋势；1970s有较为剧烈的波动存在；1980s趋势变化不明显；1990s-2000s有较为明显的上升趋势。冬季降水量各站主要以周期性变化为主，趋势变化不明显。3.2降水量变化的突变分析 突变分析表明（图8），除巴彦诺尔公及吉兰太站外，武威、民勤、景泰、阿拉善左旗、中卫5个站点年降水量MK检验正反序列曲线在信度线内存在的多个交叉点均不能通过滑动t检验，均不是年降水量变化曲线的突变点。巴彦诺尔公及吉兰太站年降水量MK检验正反序列曲线在信度线内于1992年均存在一个交叉点，能通过滑动t检验，是突变点。3.3 降水量变化的周期分析腾格里沙漠边缘地区各站年降水量时间序列的小波分析结果（图9）也印证了上面（3.1、3.2）的分析，近50a腾格里沙漠边缘地区各站年降水量周期性变化明显。结合对年降水量变化的突变分析（图8），近50a腾格里沙漠边缘地区各站年降水量的振荡周期分布在6-8a、10-12a和16-18a三个时间尺度上。需要指出的是10-12a时间尺度与太阳黑子的活动周期11a相接近，文献指出2345182221太阳黑子活动对降水周期性变化的影响是不容忽视的。在1990年以前，10-12a和16-18a这两个时间尺度的振荡周期互相影响干扰，使各站在14a左右的尺度上出现明显的振荡波动：这个振荡波动在巴彦诺尔公站、吉兰太站、阿拉善左旗站和中卫站以1975-1985年间最为显著，在武威站以1965-1975年间最为显著；民勤站和景泰站这两个时间尺度的振荡周期间的干扰不明显。1990年后，16-18a尺度的振荡周期向更长的时间尺度偏移，其与10-12a尺度的振荡周期间的影响减弱，各站1990年以后实际出现的较为明显波动集中在10-12a尺度上。此外， 6-8a时间尺度的振荡周期在1995前后与10-12a时间尺度的振荡周期互相影响，使各站均在1995年前后巴彦诺尔公武威民勤景泰吉兰太阿拉善左旗中卫abc图8 1960-2010年各站点年降水量的突变分析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栏为累计距平曲线，b栏为MK统计量曲线，c栏为滑动t检验统计量曲线巴彦诺尔公吉兰太阿拉善左旗中卫景泰武威民勤图9 腾格里沙漠边缘地区各站年降水量小波系数等值线Fig.9 Wavelet coefficient isoline of annual precipitation at the meteorological stations over the marginal zones of the Tengger Desert.出现了一较为显著的振荡波动峰；尔后，6-8a时间尺度的振荡周期向4-6a时间尺度偏移。预计2010s这三个时间尺度的振荡周期间互相干扰影响的可能性较小。腾格里沙漠边缘地区各站近50a来降水变化显示出较为明显的周期性，各站降水量变化有所区别，这与部分文献2336的研究结果均有一定程度的不同。由于腾格里沙漠边缘地区各站间降水量变化主要以自然波动为主，其周期性变化特征有所不同；因此在未来短时间内，腾格里沙漠边缘地区各站发生较为统一的降水量显著变化趋势的可能性较小。4.风速变化4.1风速变化的趋势分析从表4可以看出，近50a来腾格里沙漠边缘地区各站年均风速的趋势系数均通过了信度至少为0.05的显著性检验，各站年均风速的回归系数有统计意义：各站年均风速的回归系数均为负，近50a来年均风速有所降低，其中以景泰站降低速率为最，为0.45m/(s10a)。近50a来，巴彦诺尔公、吉兰太、景泰、民勤4站年均风速的长期变化趋势较大，这在图10中也可以较为清楚的观察到。表4 腾格里沙漠边缘地区各站年、季年均风速的回归系数和趋势系数（/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回归系数趋势系数年春夏秋冬年春夏秋冬巴彦诺尔公-0.014-0.009-0.007-0.015-0.023-0.567-0.325-0.311-0.519-0.640吉兰太-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中卫-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：表中划虚下划线、单下划线、双下划线分别表示通过0.05、0.01和0.001的显著性检验趋势分析表明，虽然近50a来腾格里沙漠边缘地区各站年均风速均呈下降趋势，但变化情况不尽相同（图10、图11（a）。除中卫站外，其余六个站点近50a来年均风速的变化情况呈现出一定的一致性：1960-1967年间，除中卫站外各站点均呈现出下降趋势（吉ab图10 1960-2010年各站点年均风速的变化趋势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栏为年平均气温线、五年滑动平均线、线性回归线，b栏为年平均气温线、50%局部加权平均线巴彦诺尔公武威民勤景泰吉兰太阿拉善左旗中卫全年a春b夏c秋d冬e图11 腾格里沙漠边缘地区各站年、季节平均风速距平变化Fig.11 Change of the wind speed departure at the meteorological stations over the marginal zones of the Tengger Desert.兰太站年均风速在1966年达到了近50a来的最大值）；六个站点的年均风速值均在1969年左右表现出一定程度的上升趋势后呈下降趋势（其中巴彦诺尔公、民勤、吉兰太和阿拉善左旗4站均伴随着周期性变化下降，武威站下降趋势止于1993年而后波动上升，景泰站与阿拉善左旗站分别在1969-1985年间与2004-2008年间存一个下降速率较大的区间；各站在2000s及至2010年或长或短均呈现出一个年均风速值上升的区间。近50a来中卫站年均风速值伴随着周期性变化呈下降趋势，变化情况与其他六个站点不一致（在1960s呈上升趋势，在1970s-1980s呈下降趋势，在1990s波动上升，2004年之后又有所下降）。4.1.1季节风速变化的趋势分析腾格里沙漠边缘地区各站季节平均风速变化均呈下降态势（表4）。各站春季平均风速的趋势系数均通过了信度至少为0.05的显著性检验，夏秋两季平均风速的趋势系数除阿拉善左旗、中卫与武威站外均通过了信度至少为0.05的显著性检验，冬季平均风速的趋势系数除中卫站外均通过了信度至少为0.05的显著性检验。各站各季平均风速下降倾向率均以景泰站为最，春、夏、秋、冬四季依次分别为0.48 m/(s10a)、0.49 m/(s10a)、0.43 m/(s10a)、0.41 m/(s10a)。从季节平均风速变化特征来看（图11），腾格里沙漠边缘地区各站各季平均风速变化特征与年均风速变化特征差异不大，季节间平均风速变化特征类似。4.2风速变化的突变分析从7个站点年均风速突变情况来看（图12），除吉兰太站外，巴彦诺尔公、武威、民勤、景泰、阿拉善左旗、中卫6个站点年均风速MK检验正反序列曲线在信度线内均存在交叉点：巴彦诺尔公、武威、民勤和景泰站均在1980年左右存在一个交点；武威站在1966年左右存在一个交点；阿拉善左旗站在2005年左右存在一个交点；中卫站在1975年左右存在一个交点。经滑动t检验，武威、民勤及景泰站年均风速变化曲线在1980年左右存在一个突变点；阿拉善左旗站年均风速变化曲线在2005年左右存在一个突变点，这对应阿拉善左旗站年均风速变化趋势在2003年左右突变转为快速下降的时间点；中卫站年均风速变化曲线在1975年左右存在一个突变点。这表明阿拉善左旗站年均风速变化趋势在2003年左右由波动略降转为快速下降。4.3风速变化的周期分析巴彦诺尔公武威民勤景泰吉兰太阿拉善左旗中卫abc图12 1960-2010年各站点年均风速的突变分析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栏为累计距平曲线，b栏为MK统计量曲线，c栏为滑动t检验统计量曲线腾格里沙漠边缘地区各站近50a年均风速时间序列的小波分析（图13）表明，近50a来腾格里沙漠边缘地区各站年均风速振荡周期分布不尽相同。景泰和中卫站年均风速的周期性变化不明显。武威和阿拉善左旗站在4a左右的时间尺度上分布有振荡周期；民勤和中卫站在6-8a时间尺度上分布有振荡周期，其中中卫站6-8a时间尺度的振荡周期在1980s后向8-10a时间尺度偏移；巴彦诺尔公、武威、景泰及阿拉善左旗站在8-10a时间尺度上分布有振荡周期，其中景泰站8-10年时间尺度的振荡周期在1980s后向10-12a时间尺度偏移；吉兰太站在10-12a时间尺度上分布有振荡周期；民勤站在12-14a时间尺度上分布有震荡周期，需要指出的是民勤站分布在6-8a和12-14a时间尺度上的两个震荡周期于1985年后合并为一个10a左右的震荡周期；巴彦诺尔公、吉兰太、民勤站还在16a左右的时间尺度上分布有振荡周期。5.风速变化与气温及降水的关系表5 腾格里沙漠边缘地区各站月均风速-月均气温与月均风速-月降水量的相关性分析Tab.5 Correlation analy