新疆氣溫季節變化時空分布特征研究

葉爾克江·霍依哈孜，阿吉古麗·沙依提，買買提艾力·買買提依明，阿帕爾·肉孜

（1.昌吉回族自治州氣象局，新疆 昌吉 831100；2.新疆氣象學會，烏魯木齊 830002；3.中國氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所，烏魯木齊 830002）

政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第五次評估報告指出，近百年全球氣候變暖毋庸置疑，1880—2012年全球地表平均溫度大約升高了0.85℃，1983—2012年 是過 去1 400 a來 最熱 的30 a［1］。 近幾 年來，受全球氣候變暖的影響，中國極端氣候事件頻發，區域生態環境退化［2，3］。極端氣象問題引發的氣象災害引起全社會的廣泛關注［4，5］。受氣候變暖影響，溫度、降水等氣象要素也有不同程度的變化，導致水文不平衡；降水、徑流、地下水流動、蒸發以及土壤濕度的變化表明水文循環隨著20世紀全球溫度的上升在不斷加強［6］；進而對各地社會經濟、農牧業生產深刻影響，同時，在干旱、半干旱區，水資源短缺，水庫和灌溉的潛在蒸發損失極大，嚴重威脅著農牧業生產和糧食安全［7］。全球增溫在世界各地并不均勻，增溫程度因地區而異，因此，有必要研究新疆區域氣溫的變化規律。

近40 a，中國西北地區氣候出現由暖干向暖濕轉變的趨勢，而新疆在整個西北地區最為突出。新疆獨特的地理位置、脆弱的生態使其對氣候變化十分敏感，所以有關新疆在氣候變化方面的研究受到國內外學者的廣泛關注［8］。學者們對新疆地區近幾十年氣候變化的趨勢和特征進行了研究［8-20］，但綜合來看，目前的研究具有以下局限性：一是資料序列較短，研究時段大多截至2000年，而對最近20 a氣溫變化的研究則很少；二是使用的氣象站點較少，一般都是選用部分代表站來研究全疆或部分區域年平均氣溫的變化，研究結果的代表性有待商榷；三是大多沒有考慮地理因素對氣溫時空變化的影響，對各季度氣溫時空變化研究更少，精細化程度較低，這對地域遼闊、地形地貌復雜、氣候類型多樣的新疆來說，難以適應現代社會經濟發展和生態環境保護對溫度精細化時空變化信息的需求［10-12］。因此，本研究擬在前人研究的基礎上，選用新疆境內盡可能多的氣象站點的歷史氣候數據，結合ArcGIS的空間插值技術，研究分析1961—2018年新疆氣候資料序列比較完整的105個氣象臺站歷史各季度平均氣溫的精細化時空變化規律。為適應和應對氣候變化，采取趨利避害的管理措施和技術措施，促進新疆社會經濟的持續穩定發展，為生態環境保護措施提供參考依據。

1 研究區氣候特征及研究方法

1.1 研究區域氣候特征

新疆地處北半球中緯度地區歐亞大陸腹地，絲綢之路的交匯點，位于中國的西北邊陲，中部橫亙全境的天山山脈將全疆分為南、北兩部分，是受全球氣候變化影響最大的地區之一；地理位置73°40′—96°23′E、34°25′—49°10′N，總面積為166.49萬km2，東西長2 200 km，南北寬1 500 km，約占全國面積的1/6，是中國占地面積第一大省區［12，13］。新疆區域地貌形態多樣，北疆大部分為準噶爾盆地，準噶爾盆地海拔大多在600 m左右，盆地東高西低；南疆是中國最大的塔里木盆地，盆地海拔1 000 m左右，地勢西高東低，兩盆地間由橫跨全區中部的天山相隔。天山又分西天山和東天山。西天山平均海撥3 500多米，占地面積廣，其上有海拔6 995 m的汗騰格里峰，周圍高大山脈沿盆地邊緣向西南延伸與帕米爾高原連成一體，形成南疆西邊的天然屏障。東天山則海拔較低，地形狹長，其南面有吐魯番盆地。兩部分天山僅在烏魯木齊以南的達阪城處地勢較低，形成地形缺口，有利于南北空氣交換。新疆北面有阿爾泰山脈，西北面有塔爾巴哈臺山、阿拉套山等，西南面是巍峨的帕米爾高原與天山南支，南面與世界屋脊青藏高原、昆侖山毗鄰，東南面是阿爾金山、祁連山。新疆被這些山脈環繞，構成相對封閉的地形區域（圖1）。

圖1 新疆高程和氣象臺站分布示意圖

受地理位置和地形影響，新疆是典型的溫帶大陸性干旱半干旱氣候［14］，夏季短暫，冬季漫長而寒冷，冷熱差異較大。新疆地處影響中國西風帶天氣的上游地區，而天山山脈又是影響新疆乃至中國中、西部地區氣候和生態環境的重要天然屏障。新疆地區的氣候變化不僅對新疆的生態環境和社會、經濟發展具有重要的影響，而且對中國中、西部地區的生態環境也產生廣泛而深刻的影響。因此，研究分析新疆地區的氣候變化，對保護和改善新疆和中國中、西部地區的生態環境、促進社會經濟持續穩定發展具有重要意義［15-20］。

1.2 研究方法

1.2.1 數據與分析方法 本研究選用近58 a（1961—2018年）新疆105個國家級氣象觀測站、國家天氣一級觀測站、國家天氣二級觀測站、國家氣候觀象臺等氣象觀測臺站各年各季度氣溫資料進行研究分析；同時，參照新疆地貌和氣候特點將新疆劃分為南疆、北疆和天山山區3個區域分別研究，南疆有46個氣象站、北疆有44個氣象站、天山山區有15個氣象站，其中，代表天山山區的氣象站選取本來屬于南疆和北疆各地州的地處在南北疆中部天山山脈上的各氣象站，包括伊犁哈薩克自治州（簡稱伊犁州）的尼勒克、新源、昭蘇和特克斯，昌吉回族自治州（簡稱昌吉州）的天山天池，烏魯木齊地區的小渠子、天山大西溝和烏魯木齊牧試站，巴音郭楞蒙古自治州（簡稱巴州）的巴侖臺和巴音布魯克，克孜勒蘇柯爾克孜自治州（簡稱克州）的烏恰和阿合奇，喀什地區的吐爾尕特，哈密地區的巴里坤和伊吾等15個氣象站。

本研究運用ArcGIS 10.7環境下的反距離加權（IDW）插值法分析新疆地區氣溫空間分布特征；運用Matlab R2018b環境進行突變檢驗，利用Origin 2018和Excel軟件對各季度氣溫氣候傾向率和趨勢變化進行分析。根據北半球典型的季度劃分方法，3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，12月至次年2月為冬季。

1.2.2 氣候傾向率 氣候傾向率可以用來顯示氣候要素隨時間的變化趨勢［21］，yi表示樣本量為n某一氣候變量，xi表示yi所對應的時間序列，建立yi與xi之間的一元線性回歸方程［17-21］。

式中，i為年序列，a為回歸系數（線性方程的斜率），即氣候要素的線性變化趨勢和速率，也稱為傾向率，a＞0表示隨時間x的增加氣候變量y呈增加趨勢；若a＜0，則說明隨時間x的增加y呈下降趨勢；b為常數，可通過最小二乘法求?。?9-22］。本研究運用趨勢分析法探究近58 a新疆地區各季度氣溫變化趨勢，采用一元線性回歸進行氣候趨勢傾向估計。

1.2.3 突變檢驗 氣象要素氣候突變點檢測方法包括均值突變（最常見）、方差突變、線性回歸突變（也稱趨勢突變）、概率突變、空間型突變、譜突變和模型參數突變等，這些突變都有若干種檢測方法。本研究借助Matlab R2018b和Origin 2018等軟件，主要采用均值突變檢測方法之一的Mann-Kendal（l簡稱MK）檢驗［21-24］，考慮氣溫演變趨勢和累積距平值的變化情況，進一步檢驗新疆地區各季度氣溫變化趨勢和突變特征；M-K檢驗方法是一種非參數統計檢驗方法，分為趨勢檢驗和突變檢驗，在M-K突變檢驗中，對于含有n個樣本的時間序列x，構造一秩序數列。

式中，Sk是第i時刻數值大于j時刻數值個數的累計數。在時間序列隨機獨立的假定下，定義統計量。

式中，UF1=0；E(Sk)，Var(Sk)是累積數Sk的均值和方差，在x1,x2,…,xn相互獨立且有相同連續分布時，它們可由下式算出。

UF系列為標準正態分布，當k增加時，UF很快收斂于標準正態分布，它是按時間序列x順序x1,x2,…,xn計算出來的統計量序列；在給定顯著性水平a下，于正態分布表中查出臨界值Ua2，當Ua2＜|UFi|，說明序列具有顯著的變化趨勢。將時間序列x逆序排列xn,xn-1,…,x1，再重復上述過程，同時使UBk=-UFk，k=n,n-1,…,1，到最后UB1=0，經過分析繪出正序UFk和逆序UBk曲線圖，即可得到變化趨勢、突變時間以及突變區域。當UFk＞0時，表明序列呈上升趨勢；當UFk＜0時，表明序列呈下降趨勢。當UFk曲線超過0.05顯著性水平線（臨界線為±1.96）時，則表明上升或下降趨勢顯著；當UFk曲線超過0.01顯著性水平線（臨界線為±2.58）時，則表明上升或下降趨勢較顯著。當UFk與UBk兩條曲線出現交點時，且交點在顯著性水平線之間（臨界線之間），則表示該時刻為突變開始時刻。若交點位于顯著性水平線之外或者存在多個明顯交點，則不能確定是否為突變點；若不能確定是否為突變點，用其他方法對可能存在的突變點進行進一步驗證。

1.2.4 反距離權重插值方法 運用ArcGIS 10.7中的反距離權重插值IDW（Inverse distance weighted）方法將新疆地區各季度氣溫數據進行空間插值，得到相應的空間分布。IDW是一種常用而簡便的空間插值方法，它以插值點與樣本點間的距離為權重進行加權平均，是基于相近相似的原理，每個采樣點都對插值點有一定的影響，即權重。權重隨著采樣點和插值點之前距離的增加而減小，離插值點越近的樣本點賦予的權重越大，而且當采樣點在距離插值 點 一 定 范 圍 以 外 時 ，權 重 可 以 忽 略 不 計［23，24］。

IDW通過對鄰近區域的每個采樣點值平均運算獲得內插單元值。IDW是一個均分過程，這一方法要求離散點均勻分布，并且密集程度足以滿足在分析中反映局部表面變化。

設平面上分布一系列離散點，任一離散點的值是各采樣點權重之和，已知其坐標和值為Xi,Yi,Zi,(i=1,2,3,…,n)，根據周圍離散點的值，通過距離權值求目標插值Zp。

式中，zi為第i個采樣點數值，di為第i個采樣點到插值點距離，求算式為為距離衰減函數，權指數μ表示距離越大而影響越小。當μ=0時，距離沒有影響；當μ=1時，距離的影響為線性；當μ＞1時，遙遠位置的影響快速減少。μ通常取值為1或2，但多數學者認為μ=2得到的試驗效果更好，本研究中μ值取2。

2 結果與分析

2.1 各季度氣溫空間分布及時間變化

2.1.1 春季氣溫 新疆地區近58 a春季多年平均氣溫為10.7℃，其中，南疆為14.3℃，北疆為9.0℃，天山山區為4.3℃。從全疆各地春季氣溫空間分布情況（圖2a）來看，各地空間差異明顯，總體呈現南疆高、北疆低，平原和盆（谷）地高、山區低的特點。南疆大部以及吐魯番、哈密盆地一般在12.0℃以上，其中塔里木盆地及吐魯番盆地14.0℃以上，是新疆春季平均氣溫最高的區域；北疆大部分在4.1～12.0℃，其中北疆沿天山一帶為9.1～12.0℃，北疆北部平原地帶為7.1～9.0℃，阿爾泰山、天山和昆侖山山區春季氣溫較低，一般在4.0℃以下，其中高山帶在0℃以下。

圖2 新疆各季度多年平均氣溫空間分布

新疆地區春季氣溫以0.326℃/10 a的增溫傾向率（速率）呈波動上升趨勢（圖3），58 a升高1.89℃。其中，北疆增溫速率最快，為0.374℃/10 a，58 a升高2.17℃；其次為天山山區，增溫速率為0.301℃/10 a，58 a升高1.75℃；南疆最慢，增溫速率為0.288℃/10 a，58 a升高1.67℃；3個區域春季氣溫增溫趨勢均通過P=0.001顯著性檢驗，見表1。

圖3 新疆各季度氣溫趨勢變化

表1 新疆氣溫各季度變化

從全疆各地來看，只有阿克蘇地區庫車的春季氣溫呈逐年略減少趨勢，減少速率為-0.037℃/10 a，58 a減少0.21℃，減少趨勢不明顯，并未通過顯著性檢驗；其他各地春季氣溫均出現不同程度的增溫趨勢（圖4、圖5），其中，南疆各地春季增溫速率最快的是阿克蘇站，增溫速率為0.452℃/10 a，58 a升高2.62℃；其次為吐魯番，增溫速率為0.440℃/10 a，58 a來升高2.55℃；南疆春季增溫速率最慢的是克州阿克陶縣，增溫速率為0.037℃/10 a，58 a升高0.21℃；其次為巴州的和碩，增溫速率為0.107℃/10 a，58 a升高0.62℃。北疆各地春季增溫速率最快的是哈密地區的十三間房，增溫速率為0.815℃/10 a，58 a升高4.73℃；其次為阿勒泰地區的阿克達拉和富蘊以及烏魯木齊米泉，增溫速率分別為0.595、0.592、0.593℃/10 a，58 a分別升高3.45、3.43、3.44℃；北疆春季增溫速率最慢的是博爾塔拉蒙古自治州（簡稱博州）的溫泉，增溫速率為0.089℃/10 a，58 a升高0.52℃，其次為烏魯木齊，增溫速率為0.093℃/10 a，58 a升高0.54℃。天山山區各地春季氣溫增溫速率最快的是哈密地區巴里坤，增溫速率為0.533℃/10 a，58 a升高3.09℃，其次為烏魯木齊牧試站和伊犁州新源，增溫速率分別為0.472、0.411℃/10 a，58 a分別升高2.74、2.38℃；天山山區春季增溫速率最慢的是巴州巴侖臺，增溫速率為0.157℃/10 a，58 a升高0.91℃，其次為巴州巴音布魯克和昌吉州的天山天池，增溫速率分別為0.168、0.180℃/10 a，58 a分別升高0.97、1.04℃。

圖4 新疆各季度氣溫變化趨勢空間分布

圖5 新疆各季度氣溫趨勢系數空間分布

2.1.2 夏季氣溫 夏季是新疆氣溫最高的季節，也是南、北疆溫差最小的季節，全疆夏季多年平均氣溫為22.4℃，其中，南疆為24.7℃，北疆為22.6℃，天山山區為22.4℃。全疆各地空間分布總體呈現平原和盆地高、山區低的格局（圖2b），塔里木盆地東部、吐哈盆地以及準噶爾盆地西南部的部分地區在23.4℃以上，是新疆夏季平均氣溫最高的區域；南疆大部、北疆沿天山一帶21.6～23.3℃；北疆大部、伊犁河谷、南疆山前傾斜平原19.6～21.5℃；南、北疆低山、丘陵地帶15.7～19.5℃；高山帶在15.6℃以下。

新疆地區夏季氣溫以0.244℃/10 a的增溫速率呈波動上升趨勢（圖3），58 a來升高1.42℃。其中，北 疆 增 溫 速 率 最 快 ，為0.319℃/10 a，58 a升 高1.85℃；其次為天山山區，增溫速率為0.244℃/10 a，58 a升高1.42℃；南疆最慢，增溫速率為0.171℃/10 a，58 a升高0.99℃。增溫趨勢均通過P=0.001顯著性檢驗，見表1。

從全疆各地來看，南疆巴州的和碩、克州的阿克陶和阿圖什，阿克蘇地區的柯坪、庫車和阿拉爾以及喀什地區的岳普湖等地的夏季氣溫呈不同程度的減少趨勢。其中，柯坪逐年減少趨勢最快，減溫速率為-0.248℃/10 a；其次為阿克陶和庫車，減溫速率分別 為-0.241、-0.222℃/10 a，58 a分 別 減 少1.44、1.39、1.29℃，減少趨勢明顯，均通過P=0.001顯著性檢驗；其他阿圖什、和碩、阿拉爾和岳普湖等地的夏季氣溫呈不同程度略減少趨勢，減少不明顯，均未通過顯著性檢驗，見圖4、圖5。南疆夏季氣溫除了以上個別臺站逐年降溫外，其他各地均呈不同程度的逐年波動增溫趨勢，其中，南疆夏季增溫速率最快的是巴州的輪臺和且末，增溫速率分別為0.441、0.430℃/10 a，58 a分別升高2.56、2.49℃；其次為阿克蘇地區的溫宿和哈密地區的紅柳河，增溫速率分 別 為0.418、0.413℃/10 a，58 a分 別 升 高2.42、2.40℃。南疆夏季增溫速率最慢的是阿克蘇地區的烏什，增溫速率為0.021℃/10 a，58 a升高0.12℃，其次為喀什地區的伽師和麥蓋提，增溫速率分別為0.059、0.060℃/10 a，58 a分別升高0.34、0.35℃。

北疆夏季氣溫在烏魯木齊、博州的溫泉和阿勒泰站出現不同程度的逐年略減少趨勢，減溫速率分別為-0.149、-0.019、-0.005℃/10 a，58 a分別減少0.86、0.11、0.03℃。其他各地均呈現不同程度的波動增溫趨勢，增溫速率最快的是阿勒泰地區的阿克達拉，增溫速率為0.958℃/10 a，58 a升高5.56℃，其次為哈密地區的十三間房和烏魯木齊米泉，增溫速率分別為0.776、0.654℃/10 a，58 a分別升高4.50、3.79℃。北疆夏季增溫速率最慢的是昌吉州的奇臺，增溫速率為0.025℃/10 a，58 a升高0.15℃，其次為克拉瑪依，增溫速率為0.036℃/10 a，58 a升高0.21℃。天山山區各地夏季氣溫均呈不同程度逐年波動增溫趨勢，增溫速率最快的是烏魯木齊牧試站，增溫速率為0.699℃/10 a，58 a升高4.05℃，其次為喀什地區的巴里坤，增溫速率為0.690℃/10 a，58 a升高4.0℃。天山山區夏季增溫速率最慢的是昌吉州 的 天 池 ，增 溫 速 率 為0.099℃/10 a，58 a升 高0.57℃；其次為巴州的巴侖臺和克州的阿合奇，增溫速率分別為0.104、0.142℃/10 a，58 a分別升高0.60、0.82℃。

2.1.3 秋季氣溫 新疆地區近58 a秋季多年平均氣溫為8.3℃，其中，南疆為10.8℃，北疆為7.3℃，天山山區為3.5℃。各地空間分布與春季相似，也總體呈現南疆高、北疆低，平原和盆（谷）地高、山區低的格局（圖2c）。南疆大部、吐哈盆地在9.3℃以上，其中塔里木盆地以及吐魯番盆地在10.8℃以上；北疆大部、伊犁河谷、塔里木盆地周邊低山丘陵地帶為5.9～9.2℃；北疆北部3.6～5.8℃；天山、阿爾泰山和昆侖山區秋季平均氣溫一般在3.5℃以下，高山帶低至0℃以下。

新疆地區秋季氣溫以0.307℃/10 a的增溫速率呈波動上升趨勢（圖3），58 a升高1.78℃。其中，北疆增溫速率最快，為0.368℃/10 a，58 a升高2.13℃；其次為天山山區，增溫速率為0.333℃/10 a，58 a升高1.93℃；南疆最慢，增溫速率為0.24℃/10 a，58 a升高1.39℃，增溫趨勢均通過P=0.001顯著性檢驗，見表1。

從全疆各地來看，只有南疆巴州的和碩，克州的阿克陶，阿克蘇地區的庫車、阿拉爾和柯坪等地的秋季氣溫呈不同程度的波動減少趨勢。其中，庫車的逐年減少趨勢最快，減少速率為-0.194℃/10 a，其次為巴州的和碩和克州的阿克陶，減少速率分別為-0.134、-0.109℃/10 a，58 a分 別 減 少1.13、0.78、0.63℃，減少趨勢除了庫車通過P=0.001顯著性檢驗外其他各地均未通過顯著性檢驗，阿拉爾和柯坪的秋季氣溫均呈不同程度的略減少趨勢，減少不明顯，均未通過顯著性檢驗，見圖4、圖5。全疆秋季氣溫除了以上幾個站逐年降溫外，其他各地均出現不同程度的逐年波動增溫趨勢，其中，南疆秋季增溫速率最快的是吐魯番站和和田站，增溫速率分別為0.628、0.515℃/10 a，58 a分別升高3.64、2.99℃；其次為和田地區的民豐、策勒和阿克蘇地區的阿克蘇站，增溫速率分別為0.489、0.483、0.478℃/10 a，58 a分別升高2.84、2.80和2.77℃；南疆各地秋季增溫速率最慢的是吐魯番，增溫速率為0.628℃/10 a，58 a升高3.64℃；其次為和田，增溫速率為0.515℃/10 a，58 a升高2.99℃。北疆秋季氣溫增溫速率最快的是哈密地區的十三間房，增溫速率為0.901℃/10 a，58 a升高5.23℃；其次為阿勒泰地區的阿克達拉和烏魯木齊米泉，增溫速率分別為0.595、0.538℃/10 a，58 a分別升高3.45、3.12℃，北疆秋季增溫速率最慢的是昌吉州的瑪納斯，增溫速率為0.128℃/10 a，58 a升高0.74℃；其次為博州的溫泉，增溫速率為0.189℃/10 a，58 a升高1.09℃。天山山區各地秋季氣溫增溫速率最快的是哈密地區的巴里坤，增溫速率為0.594℃/10 a，58 a升高3.45℃，其次為烏魯木齊 牧 試 站 ，增 溫 速 率 為0.509℃/10 a，58 a升 高2.95℃；天山山區各地秋季氣溫增溫速率最慢的是昌吉州的天池，增溫速率為0.156℃/10 a，58 a升高0.91℃，其次為哈密的伊吾、克州的阿合奇和巴州的巴侖臺，增溫速率分別為0.222、0.241、0.246℃/10 a，58 a分別升高1.29、1.40、1.43℃。

2.1.4 冬季氣溫 冬季是新疆氣溫最低的季節，也是南北疆溫差最大的季節，全疆近58 a冬季多年平均氣溫為-8.7℃，其中，南疆為-5.0℃，北疆為-11.8℃，天山山區為-10.5℃。全疆各地空間分布總體呈南疆高、北疆低，平原和盆地高、高山帶低的格局（圖2d）。南疆大部分地區一般在-7.0℃以上，其中塔里木盆地西南部達-4.7℃以上，是新疆冬季氣溫最高的區域；天山南麓，吐魯番、哈密地區，北疆西部，伊犁河谷為-12.3～-6.9℃；北疆大部分地區-15.6～-12.2℃；天山、阿爾泰山和昆侖山的中、低山帶受冬季逆溫的影響，平均氣溫相對較高，為-15.0～-8.0℃，高山帶氣溫較低，海拔4 500 m以上的高寒地帶可降至-20.0℃以下。

新疆地區冬季氣溫以0.362℃/10 a的增溫速率呈波動上升趨勢（圖3），58 a升高2.1℃。其中，北疆冬季氣溫增溫速率最快，為0.394℃/10 a，58 a升高2.29℃；其次為南疆，增溫速率為0.348℃/10 a，58 a升高2.02℃。天山山區最慢，增溫速率為0.313℃/10 a，58 a升高1.82℃。南疆冬季增溫趨勢通過P=0.001顯著性檢驗，北疆和天山山區的冬季增溫趨勢通過P=0.01顯著性檢驗，見表1。

從全疆各地來看，只有北疆阿勒泰地區阿克達拉的冬季氣溫出現很明顯的逐年減少趨勢，減少速率為-1.234℃/10 a，58 a減少7.16℃，減少趨勢通過P=0.001顯著性檢驗，見圖4、圖5。全疆冬季氣溫除了阿克達拉明顯降溫，其他各地均呈不同程度的波動增溫趨勢，其中，南疆冬季氣溫增溫速率最快的是吐魯番，增溫速率為0.713℃/10 a，58 a升高4.14℃；其次為阿克蘇地區的拜城和沙雅，增溫速率分別為0.615、0.533℃/10 a，58 a分別升高3.57、3.09℃。南疆冬季增溫速率最慢的是喀什地區的麥蓋提，增溫速率為0.042℃/10 a，58 a升高0.24℃；其次為阿克蘇地區的庫車，增溫速率為0.118℃/10 a，58 a升高0.68℃。北疆各地冬季氣溫增溫速率最快的是阿勒泰地區的富蘊，增溫速率全疆內最明顯，為1.013℃/10 a，58 a升高5.88℃，其次為哈密地區的十三間房和伊犁州的霍爾果斯，增溫速率分別為0.831、0.803℃/10 a，58 a分別升高4.82、4.66℃；北疆冬季增溫速率最慢的是昌吉州瑪納斯縣，增溫速率為0.009℃/10 a，58 a升高0.05℃；其次為石河子的烏蘭烏蘇、昌吉州的北塔山和木壘，增溫速率分別為0.092、0.156、0.158℃/10 a，58 a分別升高0.53、0.91、0.92℃。天山山區冬季氣溫增溫速率最快的是哈密巴里坤，增溫速率為0.642℃/10 a，58 a升高3.72℃；其次為伊犁州的特克斯，增溫速率為0.534℃/10 a，58 a升高3.1℃。天山山區冬季增溫速率最慢的是昌吉州的天山天池，增溫速率為0.095℃/10 a，58 a來升高0.55℃；其次為烏魯木齊小渠子和巴州的巴音布魯克，增溫速率分別為0.140、0.158℃/10 a，58 a分別升高0.81、0.92℃。

2.2 各季度氣溫突變檢驗

為進一步研究新疆地區各季度近58 a氣溫變化規律，應用M-K檢驗方法檢驗新疆地區各季度氣溫突變特征。結果（圖6）顯示，新疆各季度氣溫整體呈波動增溫趨勢，各季度均呈現先下降后持續上升的趨勢。春季氣溫M-K檢驗曲線（圖6a）顯示，UFk曲線在1963—2004年小于0，是氣溫降低的趨勢，也是氣溫相對低的時段；2005年開始大于0，是氣溫增加的趨勢，也是氣溫相對高的時段。UFk和UBk曲線在2006年、2009年和2011年出現交點，其中明顯的突變發生在2011年，UFk曲線到2018年超過1.96信度線，說明氣溫增加趨勢顯著并通過P=0.05顯著性檢驗。

夏季氣溫M-K檢驗曲線（圖6b）顯示，UFk曲線在1967—1977年小于0，說明氣溫呈降低趨勢；1978—2018年（除1993年和1994年）大于0，表明氣溫在此期間總體呈上升趨勢，也是氣溫相對高的時段。UFk和UBk曲線在2001年和2003年交叉，其中明顯的突變發生在2003年并持續上升，到2010年超過1.96信度線，說明氣溫增加趨勢顯著并通過P=0.05顯著性檢驗，到2016年超過2.58信度線，說明氣溫增加趨勢極顯著并通過P=0.01顯著性檢驗。

秋季氣溫M-K檢驗曲線（圖6c）中，UFk曲線在1961—1965年大于0，說明氣溫呈增加趨勢；1966—1971年、1975年和1976年小于0，說明氣溫呈降低趨勢，也是相對低的時段；其他時段都大于0，說明氣溫呈增加趨勢，也是相對高的時段。1994年UFk和UBk曲線交叉，到2004年超過1.96信度線，說明氣溫增加趨勢顯著，通過P=0.05顯著性檢驗；2007年超過2.58信度線，說明氣溫增加趨勢極顯著，通過P=0.01顯著性檢驗。

冬季氣溫M-K檢驗曲線（圖6d）中，UFk曲線在1964年、1967—1981年和1985年小于0，說明氣溫呈降低趨勢，也是相對低的時段；其他時段都大于0，說明氣溫是增加趨勢也是相對高的時段。UFk和UBk曲線在1983年、1984年和1985—1986年出現交點，其中明顯的突變發生在1985—1986年，溫度開始突變性地升高，UFk曲線到1993年超過1.96信度線，氣溫增加趨勢顯著，通過P=0.05顯著性檢驗；2000年超過2.58信度線，說明氣溫增加趨勢極顯著，通過P=0.01顯著性檢驗。

圖6 新疆各季度平均氣溫突變分析

3 小結

1）新疆地區近58 a春季多年平均氣溫為10.7℃，其中，南疆為14.3℃，北疆為9.0℃，天山山區為4.3℃。新疆地區夏季氣溫為22.4℃，其中，南疆為24.7℃，北疆為22.6℃，天山山區為22.4℃；秋季氣溫為8.3℃，其中，南疆為10.8℃，北疆為7.3℃，天山山區為3.5℃；冬季氣溫為-8.7℃，其中，南疆為-5.0℃，北疆為-11.8℃，天山山區為-10.5℃。新疆各地各季度平均氣溫空間分布呈現分布不均的現象，空間分布總體表現為南疆高、北疆低，平原和盆（谷）地高、山區低的格局。

2）新疆地區各季度氣溫均呈逐年波動上升趨勢，不同季節和不同地區升溫幅度有所不同。春季、秋季和冬季北疆氣溫增溫速率最快，為0.368～0.394℃/10 a，58 a升高2.13～2.29℃；夏季天山山區增溫速率最快，增溫速率為0.319℃/10 a，58 a升高1.85℃。春季、夏季和秋季氣溫增溫速率南疆最慢，為0.171～0.288℃/10 a，58 a升高0.99～1.67℃，冬季天山山區氣溫增溫速率最慢，為0.313℃/10 a，58 a升高1.82℃；南疆、北疆和天山山區3個區域的春季、夏季、秋季和南疆的冬季氣溫增溫趨勢均通過P=0.001顯著性檢驗，北疆和天山山區的冬季氣溫增溫趨勢通過P=0.01顯著性檢驗。新疆地區氣溫增溫趨勢北疆強于南疆，冬季強于夏季，春季和秋季增溫趨勢比較接近并強于夏季、弱于冬季。各地各季度氣溫重點增長區位于哈密地區、塔城地區、伊犁地區及阿勒泰地區。新疆地區各季度平均氣溫增溫速率由北向南遞減，北部增溫速率大于東北部，東北部大于中部，中部大于南部，南部大于東部，表明寒冷地區增溫快于溫暖地區。

3）M-K突變檢驗結果顯示，新疆各季度氣溫整體呈波動增溫趨勢，各季度均呈現先下降后持續上升的趨勢，其中春季氣溫在2011年開始突變性地增溫，夏季氣溫突變發生在2003年，秋季氣溫在1994年開始突變性地增加，冬季氣溫突變發生在1985—1986年，并開始突變性地升高；各季度平均氣溫增加趨勢顯著（通過P=0.01顯著性檢驗），由于新疆地區面積廣闊，下墊面復雜，使得這種變化又具有強烈的地域性，不同地區轉型程度不同，個別地區甚至呈現相反變化。

以上分析表明，新疆各季度都有不同程度的升溫現象，并且春、秋、冬季20世紀90年代中期以來的升溫速率比較顯著，夏季2010年后升溫速率比較顯著。由于新疆面積廣闊，下墊面復雜，使得這種變化又具有強烈的地域性，不同地區升溫幅度不同，個別地區甚至呈現相反變化，原因可能與測站周圍的地形環境與遷站有關。本研究的各季度溫度空間分布、變溫速率和突變點等與袁玉江等［9］、吳秀蘭等［10］和李景林等［11，12］的研究結論有較大差異，可能是近幾年部分臺站遷址、研究時段和使用的氣象站點數不同所致。