引言

近年来，气候变化问题越来越受到公众的关注，我国许多学者和气象科技工作者在中国近代气候变化规律以及气候变化对区域气候的影响等方面作了诸多的研究^[1-6]。在青藏高原及青海高原的降水变化方面，也得出了许多有意义的研究结论：高荣等^[7]认为青海降水以3~5年的周期变化；王宝鉴等^[8]认为高原地区旱涝变化位相基本一致，进入20世纪90年代，变干是西北各区平均气候特征的普遍性；姚莉等^[9]认为青藏高原年降水量的变化趋势是由偏少到偏多；朱西德等^[10]认为高原年降水量的时间变化在缓慢减少，并经历了减少、增多和再次减少的3个变化阶段。

位于青藏高原东部的青海高原全省人口518万(截止2000年)，其中农业区(主要为西宁、海东)约350万左右，约占全省人口的66%。全省耕地面积58.99×10⁴hm², 农业区春小麦耕地34.84×10⁴hm²，占全省耕地面积的59%，农业区春季降水量的多少对农业生产影响很大。为此，从实际业务工作出发，研究青海高原春季降水的变化趋势及旱涝变化规律，显得尤为重要，目的在于为当地的春耕生产工作提供更好的气象服务依据。

1 资料和方法

选取青海高原38个气象台站1961—2003年3、4和5月降水资料，春季降水量为3—5月降水量合计，其中农业区选取的站点为西宁、湟中、湟源、化隆、循化、乐都、民和、门源、共和、贵德、同仁和尖扎12个站。

文中线性变化趋势的计算采用文献[11]中介绍的Kendall-tau方法，因为该方法的本质是用来检测资料的相对量级，故资料本身量级很小时，依然可以适用。

在气候诊断中，广泛使用的傅里叶变换可以显示出气候序列不同尺度的相对贡献，而小波变换不仅可以给出气候序列的尺度，还可以显示出变化的时间位置。为此将小波变换用于研究青海高原春季降水的时—频特征，文中利用Marr小波变换^[12]进行分析。

2 青海高原春季降水的气候变化特征

图 1为青海高原近43年来春季降水变化趋势图。可以看出，近43年来，青海高原大部分地区春季降水量的总趋势是增加的，增加范围相对较大的是青南地区和柴达木盆地，增加幅度最大的是青南地区。从高原各地春季降水和变化趋势分析，青南地区只有曲麻莱呈减少趋势，减少幅度为2.27mm/10a;柴达木盆地只有茶卡呈减少趋势，减少幅度为0.35mm/10a;另外呈减少趋势的地区有黄南北部、海南北部的贵德、海北的刚察、托勒；在东部农业区的多数地区呈弱的增加趋势，增加幅度最大的为民和，增幅为2.37mm/10a，其余多数地区增幅在0.08~0.79mm/10a，只有化隆、循化呈减少趋势，减少幅度为1.09~2.78mm/10a。从43年的情况看，农业区春季降水总体呈弱的增加趋势，但进入1990年代以来，农业区的干旱似乎有加剧趋势，这又做如何解释呢？为此对不同时段的降水趋势做了较为细致的分析。

在分时段的分析中(表 1)可以看出，农业区的年降水量只有在1990年代以来呈明显的减少趋势，其余时段均呈增加趋势，尤其是近43年来的年降水趋势以10.9mm/10a的速率增加；而春季降水只有在1980年代以来的趋势呈弱的减少，减少幅度为1.15mm/10a，其余时段呈增加，其中近14年和近43年来的趋势呈弱的增加趋势，增加最多的时段是1971年以来，增加幅度为5.55mm/10a，该时段降水的增加也对年降水的增加贡献最大。此结论与文献[9]中高原年降水的变化结论一致，说明青海高原春季降水的变化对年变化的贡献不容忽视，且进入1990年代以来春季干旱的加剧也与季度降水量的这种阶段性变化不无关系。

3 青海高原东部农业区春季干旱的变化分析

为进一步分析青海高原农业区春季旱涝的变化特征及发生、发展规律，现以小波分析方法进行分析。

图 2是1961—2003年，青海高原农业区春季降水变化曲线，可以看出，春季降水的一元线性拟合直线变化趋势呈增多的趋势，但幅度不大，增多趋势比较平缓。春季降水的6阶拟合曲线很直观地反映出春季降水的变化特征：60年代初、70年代中后期至80年代初、90年代中后期少雨，90年代末春季降水仍然处在谷底，为偏少趋势。而60年代中期至70年代初、80年代中后期至90年代初多雨，90年代经过一个低值阶段后，在进入2001年后春季降水开始逐渐增多，2003年仍然处在增多阶段，增多趋势明显。

根据青海高原农业区春季降水时间序列，进行Marr小波变换，结果如图 3, 其为小波变换系数随时间和周期的分布，图中反映出在不同阶段的同一周期振荡以及同一阶段的不同周期振荡所表现出来的强弱程度是不一样的。在10年及以上相对较大的时间尺度上，1961—1963年、1975—1982年、1993—2000年基本上均表现为负位相，说明东部农业区春季降水处于偏少期；而1964—1974年、1983—1992年、2001—2003年基本上均表现为正位相，说明农业区春季降水处于偏多期，2001—2003年农业区春季降水进入偏多期。从总体上看，近43年农业区春季降水干、湿交替的特征非常明显，经历了6个干、湿交替的阶段，其突变点为：1964年、1975年、1983年、1993年、2001年。而对于10年以下相对较小的时间尺度上，农业区近43年春季降水变化比较复杂，则增加了更多的相对干、湿交替阶段和突变点。1961—1962年、1980—1982年、1994—1996年、1999—2000年几乎在所有周期上均表现为负位相，不同周期的振荡同位相叠加，从而形成了春季强的干旱阶段。在其它阶段不同周期上表现为不同的位相，这些不同周期不同位相的振荡共同作用时就会出现不同程度的相互抵消，因而未形成春季强的干旱阶段。对应青海历史上出现的严重大旱年：1962年、1980年、1995年、1999年和2000年来看，则都出现在上述春季强的干旱阶段中。从农业区最近几年的春季降水变化来说，其较大尺度和较小尺度的变化均处于较强的偏多期。

从图中还可以看出，不同的时间尺度以及不同的阶段，它的周期变化也不尽相同。对于10年及以上相对较大的时间尺度，10~12年和16年左右的周期较为明显；而对于10年以下相对较小的时间尺度，6~8年的周期突出。1961—1962年春季干旱阶段的主要周期振荡为7~9年，1980—1982年春季干旱阶段的主要周期振荡为16年左右，1994—1996年春季干旱阶段的主要周期振荡为4~6年，1999—2000年春季干旱阶段的主要周期振荡为5~7年。

4 小结

(1) 近43年来，青海高原大部分地区春季降水量的总趋势是增加的，增加范围相对较大的地区是青南地区和柴达木盆地，增加幅度最大的地区是青海高原南部地区。

(2) 青海高原农业区的年降水量只有在1990年代以来呈明显的减少趋势，其余时段均呈增加趋势；春季降水只有在1980年代以来的趋势呈弱的减少，其余时段均为增加。

(3) 对于10年及以上相对较大的时间尺度，近43年青海高原东部农业区春季降水干、湿交替的特征非常明显，经历了6个干、湿交替的阶段，其突变点为：1964年、1975年、1983年、1993年、2001年。而对于10年以下相对较小的时间尺度，近43年青海高原农业区春季降水变化比较复杂，则增加了更多的相对干、湿交替阶段和突变点。

(4) 不同的时间尺度以及不同的阶段，周期变化也不尽相同。对于10年及以上相对较大的时间尺度，10~12年和16年左右的周期较为明显；而对于10年以下相对较小的时间尺度，6~8年的周期突出。

(5) 在1961—1962年、1980—1982年、1994—1996年、1999—2000年4个阶段中几乎在所有周期上均表现为负位相，不同周期的振荡同位相叠加，从而形成了春季强的干旱阶段。