新疆阿克苏市近50余年主要水文要素变化分析

魏光辉

(新疆塔里木河流域管理局， 新疆 库尔勒 841000)

新疆阿克苏市近50余年主要水文要素变化分析

魏光辉

(新疆塔里木河流域管理局， 新疆 库尔勒 841000)

降水与蒸发是影响水文循环的重要因素，研究其变化规律对于区域水资源的评价及开发利用具有重要意义。本文根据新疆阿克苏市气象站1954—2005年逐月降水量和小型蒸发皿观测资料,采用累积距平和线性倾向率方法,对研究区降水量、蒸发量及干旱指数的年际变化进行了分析。结果表明：研究区降水量年际变化明显,而蒸发量年际变化不明显；年降水量有显著增加趋势，倾向率为8.9mm/10a；受降水增加影响，未来阿克苏市气候趋于更加湿润，干旱指数倾向率为-4.26/10a。研究结果可为区域水资源的合理开发利用及生态环境保护提供重要参考。

降水量； 蒸发量； 干旱指数； 阿克苏市； 塔里木盆地

降水与蒸发是自然界水文循环的两个重要参数[1]，当年降水量大于蒸发量时，气候表现为较为湿润，反之则表现为较为干旱[2]。目前，国内外许多学者对不同地区的降水量与蒸发量变化做了大量研究工作[3-10]。由于降水与蒸发是地表热量平衡的重要制约因素，也是水量平衡的重要制约因素，是水循环中受气候直接作用所影响的两大要素[5]，鉴于此，本文以新疆塔里木盆地西缘的阿克苏市为例，根据其近50余年降水和蒸发的年际变化特征，利用累积距平和线性倾向率方法分析气候干湿状况的变化，研究结果对区域水资源的合理开发利用、生态环境治理和经济社会的可持续发展有着重要意义。

1 资料与方法

1.1 研究区概况

阿克苏市位于新疆天山南麓、塔里木盆地西缘，为新疆阿克苏地区的行署办公驻在地。阿克苏河从市区南部穿城而过，阿克苏市由此得名。研究区属于暖温带大陆性干旱气候，气候干燥少雨，昼夜温差大，适合小麦、玉米、甜菜、棉花、林果(红枣、苹果、核桃、香梨、葡萄等)等作物生长，是新疆著名的瓜果之乡。研究区多年平均日照时数2854h，极端最高气温35.6℃，最低气温-20.2℃，多年年均气温10.3℃，无霜期211天，多年平均降水量74.5mm，平均蒸发量1993mm，最大冻土深为0.78m。

1.2 资料来源与方法

本文数据资料来自新疆阿克苏地区气象局，主要为阿克苏市气象站1954—2005年的逐月降水量和小型蒸发皿蒸发资料。

降水量与蒸发量数据分析采用距平及累积距平曲线、线性趋势分析与干旱指数分析。干旱指数计算公式为[9]

D=E/P

(1)

式中D——干旱指数；

P——年降水量，mm；

E——年水面蒸发量，mm。

2 近50年降水量与蒸发量变化特征

2.1 降水量变化特征

阿克苏市年降水量距平与累积距平见图1(a)。可以看出：研究区年降水量年际变化明显，年最大降水量为1996年的186.2mm，年最少降水量为1986年的18.7mm，年最大最小降水量相差10倍。降水量年代际变化不明显，累积距平曲线为多峰多谷(整体形状为山谷型)。20世纪50年代到60年代初，降水量累积距平总体呈下降趋势；20世纪60年代到70年代初，降水量累积距平先增后降但总体呈下降趋势；从20世纪70年代到80年代初降水累积距平曲线在波动中呈先升后降趋势；20世纪80年代到90年代初降水累积距平曲线总体呈下降趋势；从20世纪90年代初到21世纪初(2005年)，年降水量多为正距平，降水量明显增加。90年代初期到2005年，降水量累积距平曲线为上升趋势，处于丰水期。

图1 降水量与蒸发量距平和累积距平

2.2 蒸发量变化特征

阿克苏市年蒸发量距平与累积距平曲线见图1(b)。从中可知，蒸发量累积距平曲线与降水量累积距平曲线明显不同。蒸发量年际变化相对降水量来说不明显，研究区年最大蒸发量为1956年的2460mm，最少蒸发量为1974年的1577.2mm，年最大蒸发量是最小蒸发量的1.56倍。而蒸发量年代际变化显著，累积距平曲线为峰谷并存。从20世纪50年代到60年代初，蒸发量累积距平呈上升趋势，表明年蒸发量增加；20世纪60年代到70年代初，蒸发量累积距平呈下降趋势，表明该时段蒸发量有降低趋势；从20世纪70年代到80年代初，蒸发量累积距平曲线仍然呈下降趋势，表明该时段蒸发量仍处于降低趋势；20世纪80年代到90年代初，蒸发量累积距平曲线呈先降后升变化，年蒸发量距平有正有负；从20世纪90年代初到21世纪初(2005年)，蒸发量累积距平又呈现上升趋势，表明该时段蒸发量又呈增加态势。

3 降水量与蒸发量变化趋势

表1给出了新疆阿克苏市年降水量和蒸发量的线性倾向和相关系数，由相关系数r可看出：近50年来，阿克苏市年降水量有增加趋势，且通过了置信度为0.05的显著性检验。年蒸发量同样具有增加趋势，但未通过置信度为0.05的显著性检验。

同时由降水量和蒸发量的倾向率b值比较可知，年降水量增加速度要稍大于年蒸发量的增加速度(前者大致为后者的2倍)，两者线性倾向率分别为8.9mm/10a、4.52mm/10a。

表1 降水量和蒸发量变化趋势统计

4 干旱指数变化分析

由于干旱指数是反映气候干湿程度的指标，当干旱指数大于1时，说明该地区气候状况偏干旱，D越大其干旱程度就越严重；反之当D小于1时，说明该地区气候状况偏湿润。

新疆阿克苏市1954—2005年平均干旱指数为19.50，由此可见该地区为干旱气候。研究区近50年蒸发量有线性增加趋势(倾向率为4.52mm/10a)，但由于同期降水量也有增加趋势(倾向率为8.9mm/10a)，两因素正负相互抵消，故而近50年干旱指数总体呈现减小趋势，其倾向率为-4.26/10a，且通过了置信度为0.05的显著性检验(相关系数r=-0.308，临界相关系数r0.05=0.273)。由图2(c)干旱指数年际变化曲线可知，受降水量年际变化影响，见图2(b)，干旱

图2 年降水量、蒸发量与干旱指数变化

指数年际波动也较为显著，干旱指数的年际波动与降水量的年际波动具有一致性，两者的相关系数为0.765(临界相关系数r0.05=0.273，见表2)。

图2(a)为干旱指数距平与累积距平，可以看出，近50年干旱指数变化大致可以划分为两个阶段：1954—1980年，为曲折上升阶段，正、负距平交错，该时间段平均干旱指数为21.54；1981—2005年，为缓慢下降阶段，期间干旱指数年际变化较大，平均干旱指数为17.30。干旱指数与降水量、蒸发量的相关系数计算见表2。

表2 相关系数统计

注a=0.05时，r=0.273；a=0.01时，r=0.354。

由表2可知，降水量、蒸发量与干旱指数的相关系数分别为-0.765、0.3745，均通过了置信度为0.05(r0.05=0.273)与0.01(r0.01=0.354)的相关性检验，表明这两因素均是影响干旱指数变化的主要因素。

上述两时段降水量与蒸发量的对比分析见表3。从表3可知，1954—1980年，该阶段降水量减少，而蒸发量小幅减少，由此造成干旱指数曲折上升。而1980—2005年，降水量与52年均值相比，偏多15.83%，而此时蒸发量仅增加1.94%，故而该时段干旱指数呈现明显增大趋势。

表3 各时段降水量与蒸发量的对比分析

5 结 语

本文根据新疆阿克苏市气象站1954—2005年的降水量和蒸发量资料，对研究区近50年蒸发量、降水量及干旱指数的变化特征进行了分析，得出以下结论：

a.研究区年降水量有显著的线性增加趋势，且年际变化明显；年蒸发量无显著增加趋势，且年际变化相对降水量来说不明显。

b.研究区近50年气候向湿润方向变化，干旱指数倾向率为-4.26/10a，通过了置信度为0.05的显著性检验。年降水量倾向率明显大于年蒸发量倾向率，两者线性倾向率分别为8.9mm/10a、4.52mm/10a。

c.研究区干旱指数的年际变化与降水量的年际变化具有较好的对应关系，其相关系数为-0.765，通过了置信度为0.01的显著性检验。

[1] 黄小燕,李耀辉,冯建英.中国西北地区降水量及极端干旱气候变化特征[J].生态学报,2015(5):23-28.

[2] 贾东奇,强连红.黑河市近50年气候变化与主要自然灾害的演变[J].黑龙江气象,2014(3):22-23.

[3] 曹小虎.运城市过去50年和未来气候变化趋势研究[J].人民黄河,2014(11):13-15.

[4] 夏军,石卫,雒新萍.气候变化下水资源脆弱性的适应性管理新认识[J].水科学进展,2015(2):45-50.

[5] 魏婷婷,岳春光,刘晓东.四平地区近50年气候变化特征分析[J].吉林气象,2013(4):19-23.

[6] 张利平,于松延,段尧彬.气候变化和人类活动对永定河流域径流变化影响定量研究[J].气候变化研究进展,2013(6):391-397.

[7] 张洪波,黄强,李文英.气候变化和人类活动对黄河中游水文要素的影响研究[J].安全与环境学报,2011(4):134-138.

[8] 苏超群.近53年新兴县降水气候变化特征统计[J].气象研究与应用,2012(S1):99-101.

[9] 姜雁飞,李锐,郝慧梅.汉中市近59年气候变化特征分析[J].干旱区资源与环境,2012(1):71-74.

[10] 李琰,刘晓琼,赵昕奕.陕西省榆林市气候变化特征分析[J].干旱区资源与环境,2011(1):157-161.

Analysis on changes of main hydrological features during the last 50 years in Xinjiang Aksu

WEI Guanghui

(XinjiangTarimBasinAuthority,Korla841000,China)

Both rainfall and evaporation are two important factors that affect the hydrologic cycle. The study on their change rules is of importance for evaluation, development and utilization of regional water resources. This paper analyzes inter-annual variation of precipitation, evaporation capacity and drought index using accumulated anomaly and linear tendency rates based on monthly precipitation and small evaporation pan observational data at the research area during 1954—2005 collected in Xinjiang Aksu Meteorological Station. The results show that there is a obvious inter-annual change of precipitation but not obvious for evaporation capacity; the annual precipitation increases greatly, with a tendency rate of 8.9mm/10a; the future Aksu climate become more moist with the increase of rainfall, and the tendency rate of drought index is -4.26/10a. These results provide important

for rational development and the utilization and ecological environment protection of regional water resources.

precipitation; evaporation capacity; drought index; Aksu; Tarim Basin

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2015.03.022

TV211.2

B

1005-4774(2015)03-0081-04