由气候变化看天山西部流域水文特性的改变及水文趋势预测

2012-08-13赵泽珍马慧明王振英

黑龙江水利科技 2012年9期

赵泽珍，马慧明，王振英

(新疆伊犁水文勘测局，新疆伊宁835000)

0 引言

20世纪，在北纬广大地区的观测资料显示气候总的变化趋势为:气温升高，降水增多，极端天气情况频繁发生;但地区上的差异很大，气候变化的强烈程度以北纬最甚[1]。1987年开始，我国西北地区西部、中部气候出现向暖湿变化的突变。此前基本处于持续暖干化:气温上升、降水偏少、河川径流减少、湖泊萎缩。从1987—2000年西北地区气温较1961—1986年平均升高了0.7℃，90年代是近100 a最暖的时期，与60、70和80年代相比，分别偏高0.8℃、0.7℃和0.5℃。同时，山区降水量和冰川融水量增加、内陆湖泊水位上升，同期新疆北部年降水增加22%，南部增加33%;博斯腾湖水位上升4.5 m，超过50 年代最高水位[2]。

可见，在我国西北地区无论是气温、降水还是蒸发都有较大的敏感度，那么，天山西部的伊犁河流域，气温、降水和径流的变化是怎样的呢?

1 流域气候及水文变化趋势

伊犁河属中亚内陆河，流域面积58 177 km2，流域东、南、北三面被天山主支脉环抱，两支天山支脉东西横贯流域中部，形成了由东北向西南依次排列的喀什河、巩乃斯河和特克斯河三大支流;地势东高西低，并由东向西倾斜敞开，有利于接纳西风带大西洋等暖湿气流，多年平均气温在2.9～9.2℃之间，多年平均降水量为203～826 mm。流域内降水量较丰沛，气候温和，水资源相对丰富。

1.1 气温变化趋势

本文选用了天山西部流域观测时间长、资料齐全的5个代表站1957—2003年共47 a的地面气温资料，对年平均气温进行算术平均，分析其变化情况。

如图1，1957—1976年平均气温普遍较低，只有1962、1963和1965这3 a的距平为正值，1968和1973年与历年均值持平;而1977—2003年的平均气温持续增高，只有1984、1985、1993、1994和1996这5 a的距平为负值。20世纪70年代中后期是气温明显由冷向暖变化的分界点。

图1 天山西部5站年平均气温模比系数差积曲线图

如表1，从20世纪70年代中后期开始气温逐渐升高，尤其从80年代起距平均为正，47 a中，5个最暖年均出现在80年代以后。5站年平均气温由50年代的7.5℃达到21世纪初的9.0℃，升高了1.5℃;1987—2003年的年平均气温比1957—1986年前30 a的平均气温升高0.6℃，1997—2003年的年平均气温升高近1℃。

表1 天山西部代表站不同时期年平均气温变化统计对照 ℃

1.2 降水量变化趋势

选用实测资料系列较长、具一定代表性的6个站的年降水量，以其算术平均值近似代表流域降水的变化情况。

如图2，1957—1960年降水量较多，而1961—1986年降水量较少，1987—1997年则交替出现1～2 a降水量偏丰或偏少的年份，自1998年开始降水量连续偏多。可以说80年代中后期是降水量明显由干枯向湿润变化的分界点。

图2 天山西部6站平均年降水量模比系数差积曲线

如表2，从60到80年代降水量基本处于偏少阶段;自90年代，尤其是1998年开始降水量明显增加，47 a中，2个最多雨年均出现在1997年后。与1957—2003年相比，21世纪初的平均年降水量增加约19%;1987—2003年的平均年降水量比1957—1986年前30 a增加11%，1998—2003年增加27%。

表2 天山西部代表站不同时期平均降水量变化统计对照

综上分析，自80年代末期，天山西部地区的气候由暖干向暖湿变化，而这种变化从90年代中后期起更加明显。

1.3 河流水量的变化趋势

对天山西部水文站1957—2003年径流量进行分析，见图3，年径流量的变化明显受流域气温、降水等因素影响。

图3 年径流量模比系数差积曲线图

再以流域三大支流为代表，对其同期的年径流进行分析，如表3，在50年代水量偏丰;60—80年代偏枯，至80年代后期水量减少的趋势减弱，并有增长的趋势;90年代起偏丰，尤其是从90年代后期开始水量增加的幅度十分明显，其中1998—2003年与1957—2003年相比增加26%，1987—2003年比1957—1986年增加14%，其中1998—2003年增加32%。1987年起年径流量增加的幅度比降水量大5%左右。这一部分增加的量可说是当前气候变暖等因素引起的。

表3 天山西部流域三大支流不同时期平均年径流量距平统计

续表3

2 气候变化条件下的水文异常现象

以上分析表明，天山西部流域的气候从20世纪80年代末期开始向暖湿变化，流域水量变化紧随其后，且自1998年起更加明显:降水和水量增加、光热条件和植被覆盖率好转，从而使生态环境有所改善的同时也带来了严重的洪水、泥石流及山体滑坡等自然灾害。也正因气候的变化:①在一定程度上造成河川径流补给量增加，以及灾害性洪水等异常或极端水文现象的频繁发生;②降水量的增加又影响着自60年代初开始到80年代中期的干冷和干暖气候条件下，河流水量主要以冰川积雪融水为补给来源的主导地位。这也正是近几年来天山西部流域径流、洪水等水文特性及其规律性发生异常改变的原因所在。主要表现在:

1)河流年径流量连续性异常偏丰。1998年以来连续6 a为丰水或特丰水年份，1998—2003年的平均水量异常偏多30%，并有5 a突破50年代以来的历史记录。且这种趋势仍在继续。这在以往40多年的水文记载和变化过程中是没有发生过的;

2)灾害性洪水等异常或极端水文现象频繁，损失严重。90年代以来，天山西部流域已多次发生特大或次大洪水，如在1998、1999和2002年接连突破50年代以来的最大洪水记录。与此同时，局部暴雨洪水、泥石流及山体滑坡等自然灾害十分频繁。据统计山洪灾害造成损失的比例从50年代的44.4%上升到了90年代的63.1%，增加19%;

3)洪水来临时间提前，汛期明显延长。80年代末尤其是90年代中期以来，由于受冬季积雪丰厚、河流基流增大以及气温升高、暴雨强度增大等异常水文、气候因素影响，低高程区春洪出现的时间明显提早近30 d。与此同时，汛期或水量较大时期持续时间也相应延长近30 d;

4)水土流失严重，河流总体水质下降。