1960—2022年河西走廊主要气候要素特征及气候生产潜力

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2024.00022

摘要/Abstract

摘要：

河西走廊是甘肃省经济作物的集中种植区，也是中国重要的粮食生产基地。为探究全球气候变化背景下该地区主要气候要素及气候生产潜力的时空分布特征，明确气候生产潜力变化规律，利用1960—2022年河西走廊20个县（区）的年均气温和年降水量数据，采用Miami模型、Thornthwaite Memorial模型以及Liebig最小因素定律估算了气候生产潜力，分析了气候及其生产潜力的时空变化特征，并利用CMIP6模式数据对SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0、SSP5-8.5情景下河西走廊地区未来气候及气候生产潜力变化特征进行了预估。结果表明：近63 a河西走廊年均气温总体表现为上升趋势，年降水量整体表现为降低趋势。在降水量、地形地貌和海拔等因素的协同影响下，气温、蒸散生产潜力呈增加的趋势，气温生产潜力呈现出由北向南依次递减的空间特征分布，降水和标准气候生产潜力表现为降低趋势，低值区均集中于北部近荒漠地带。在4种预估情景下，南部高海拔的绿洲地带和北部近沙漠地带气候类型分别向“暖湿化”和“暖干化”的趋势发展。

关键词: 年均气温, 年降水量, 气候生产潜力, 时空特征, 河西走廊

Abstract:

The Hexi Corridor is a key region for economic crop production in Gansu Province， and also an important grain production base in China. In order to explore the spatio-temporal distribution characteristics of the main climatic elements and climate production potential in this region under the background of global climate change， and to clarify the patterns of change in climate production potential， this study utilized annual average temperature and precipitation data from 1960 to 2022， collected from 20 counties and districts in the Hexi Corridor. The climate production potential of the Hexi Corridor was estimated using the Miami model， Thornthwaite Memorial model， and Liebig's law of the minimum factor. The spatial-temporal variation characteristics of climate elements and climate production potential were also analyzed. Furthermore， future climate changes and related production potential in the Hexi Corridor were projected using CMIP6 model data， under Shared Socioeconomic Pathways （SSPs） including SSP1-2.6， SSP2-4.5， SSP3-7.0， and SSP5-8.5 scenarios. The results indicate that the average temperature in the Hexi Corridor has shown an overall increasing trend， while the average precipitation has shown an overall decreasing trend over the past 63 years. Under the combined influence of precipitation， topography， and altitude differences， the temperature and potential evapotranspiration have shown an increasing trend， with the temperature potential exhibiting a spatial distribution pattern of gradually decreasing from north to south. However， the precipitation， and standard climate production potential have shown a decreasing trend， with low values concentrated in the northern desert area. Under the four projected scenarios， the climatic types in the southern high-altitude oasis zones and the northern near-desert regions respectively show trends towards "warm-wetting" and "warm-drying" developments.

Key words: annual average temperature, annual precipitation, climate potential productivity, spatial-temporal characteristics, Hexi Corridor

中图分类号:

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图/表 11

图1 河西走廊概况注：基于自然资源部标准地图服务网站标准地图（审图号：GS（2019）1822号）制作，底图边界无修改

Fig.1 Overview of the Hexi Corridor

图2 1960—2022年河西走廊年均气温和年降水量变化

Fig.2 Inter-annual changes of annual average temperature and annual precipitation in the Hexi Corridor from 1960 to 2022

图3 1960—2022年河西走廊年均气温和年降水量的小波周期变化

Fig.3 Wavelet cycle changes of annual average temperature and annual precipitation in the Hexi Corridor from 1960 to 2022

图4 1960—2022年河西走廊年均气温和年降水量的小波方差

Fig.4 Wavelet variance of annual average temperature and annual precipitation in the Hexi Corridor from 1960 to 2022

图5 1960—2022河西走廊年均气温和年降水量的突变分析

Fig.5 Abrupt change analysis of average annual temperature and precipitation in the Hexi Corridor from 1960 to 2022

图6 1960—2022年河西走廊年均气温和年降水量的空间分布注：基于自然资源部标准地图服务网站标准地图（审图号：GS（2019）1822号）制作，底图边界无修改

Fig.6 Spatial distribution of annual average temperature and annual precipitation in the Hexi Corridor from 1960 to 2022

图7 1960—2022河西走廊气温、降水、蒸散和标准气候生产潜力的年际变化

Fig.7 Inter-annual changes of temperature， precipitation， evaporation and standard climatic potential productivity in the Hexi Corridor from 1960 to 2022

图8 1960—2022河西走廊气候生产潜力的突变分析

Fig.8 Abrupt change analysis of climate production potential in the Hexi Corridor from 1960 to 2022

图9 1960—2022年河西走廊的气候生产潜力及倾向率的空间分布注：基于自然资源部标准地图服务网站标准地图（审图号：GS（2019）1822号）制作，底图边界无修改

Fig.9 Spatial distribution of potential climate productivity and its climatic trend rate in the Hexi Corridor from 1960 to 2022

图10 1960—2022年河西走廊标准气候生产潜力及水热配比的空间分布注：基于自然资源部标准地图服务网站标准地图（审图号：GS（2019）1822号）制作，底图边界无修改

Fig.10 Spatial distribution maps of the standard climate production potential and water-heat ratio in the Hexi Corridor from 1960 to 2022

表1 气候变化情景下河西走廊气候生产潜力的变化率

Table 1 Rate of change in climate production potential in the Hexi Corridor under climate change scenarios

气温 /℃	降水量/%
	-20		-10		0		10		20
	SSP1-2.6	SSP2-4.5	SSP1-2.6	SSP2-4.5	SSP1-2.6	SSP2-4.5	SSP1-2.6	SSP2-4.5	SSP1-2.6	SSP2-4.5
-2	-16.28	-16.47	-10.65	-10.45	-5.88	-5.29	-1.84	-0.88	1.59	2.91
-1	-14.13	-14.57	-8.04	-8.13	-2.84	-2.56	1.61	2.26	5.41	6.42
0	-12.16	-12.84	-5.63	-5.98	0.00	0.00	4.85	5.21	9.04	9.75
1	-10.34	-11.24	-3.39	-3.98	2.66	2.40	7.92	8.00	12.49	12.92
2	-8.66	-9.76	-1.30	-2.12	5.16	4.64	10.82	10.63	15.78	15.93
气温 /℃	降水量/%
	-20		-10		0		10		20
	SSP3-7.0	SSP5-8.5	SSP3-7.0	SSP5-8.5	SSP3-7.0	SSP5-8.5	SSP3-7.0	SSP5-8.5	SSP3-7.0	SSP5-8.5
-2	-16.36	-16.27	-10.33	-10.27	-5.17	-5.12	-0.74	-0.71	3.06	3.08
-1	-14.52	-14.45	-8.08	-8.03	-2.50	-2.48	2.31	2.31	6.48	6.46
0	-12.82	-12.76	-5.97	-5.95	0.00	0.00	5.21	5.18	9.75	9.70
1	-11.25	-11.20	-4.01	-4.00	2.35	2.34	7.95	7.90	12.86	12.79
2	-9.80	-9.76	-2.19	-2.18	4.56	4.53	10.54	10.48	15.82	15.73

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