新疆降水资源变化特征分析

魏光辉

(新疆塔里木河流域管理局， 新疆 库尔勒 841000)

新疆降水资源变化特征分析

魏光辉

(新疆塔里木河流域管理局， 新疆 库尔勒 841000)

新疆降水资源空间差异较大且种植结构迥异，细致分析降水资源的变化规律和分布特征，可为新疆地区合理利用降水资源、调节种植结构、适应气候变化提供科学参考。本文利用新疆41个气象站点1961—2010年逐日降水资料，以1981年为时间节点，将过去50年分为1961—1980年和1981—2010年两个时段，系统分析了研究区小雨、中雨、大雨及暴雨各等级降水量和降水日数在全年降水量和降水日数中的比例，以及降水在一年四季中的分配特征。所得结论可为明确研究区降水资源变化及种植结构和作物布局调整提供参考。

新疆； 降水； 变化； 特征

近100年来，全球气候以变暖为主要特征。IPCC第5次评估报告表明：1880—2012年全球平均地表温度升高了0.85℃(0.65～1.06℃)，1951—2012年全球平均地表温度的升温速率是1880年以来升温速率的两倍[1]，北半球中纬度陆地平均降水自1951年以来有所增加，全球强降水事件频率增多、强度增强。降水资源时间和空间变异性增加，会导致干旱和洪涝等气象灾害发生风险增加，给中国农业特别是雨养农业带来直接影响[2-4]。目前研究多着重分析全年降水总量平均状况，而降水的季节分配特征及作物各生育阶段不同强度降水量的多寡，直接影响作物对降水的利用程度及作物生长发育和产量形成，因此，有必要细致分析各季节及不同强度降水的变化，为评估降水有效性及作物水分利用提供基础。

传统对降水变化特征研究，多集中在全国或各省、区降水量、降水日数、降水强度和极端降水等时空分布特征分析[5]，然而，对干旱区各季节不同等级降水量、降水日数及其降水贡献率和降水频率等方面的研究较为缺乏，尤其针对不同等级降水对年降水量贡献率分析更为鲜见。本文以1980年为时间节点，将过去50年分为两个时段(1961—1980年为时段Ⅰ，1981—2010年为时段Ⅱ)，系统分析研究区年、季尺度及不同强度等级降水量、降水日数的时间演变和空间分布特征，进而明确不同等级中不同季节内降水量贡献率和降水日数频率的变化特征，为研究区域未来适应气候变化合理利用降水资源提供科学参考。

1 材 料

1.1 数据来源

气象数据来源于中国气象科学数据共享服务网，包括新疆41个气象站点1961—2010年逐日降水资料。

1.2 干湿区划分

进行农业气候分析时，气候要素的多年平均值仅能反映50%的可能性，采用80%保证率下的结论更准确，因此，本文以80%保证率下的年降水量数据作为干湿区划分的基础数据。按照经典的经验频率法将多年降水量数值进行降序排列后，依次计算近50年降水量对应的保证率，计算公式如下：

(1)

式中P——保证率，%；

n——样本序列数，即年数；

m——新排列序列中的序号，由1到n。

降水数值为降序排列中第80个百分位对应的降水量，数值为排序后m=40(P=78.40%)和m=41(P=80.40%)对应降水量值的线性插值。

以年降水量不大于200mm为干旱区，大于200～400mm为半干旱区，大于400～800mm为半湿润区[6]。

1.3 降水等级标准

依据中国气象局降水等级标准，日降水量不小于0.1～10mm为小雨，日降水量不小于10～25mm为中雨，不小于25～50mm为大雨，不小于50mm为暴雨。

1.4 降水频率与贡献率

研究区域内各站点逐年降水日数和降水量分4个降水等级进行分类汇总；各等级降水日数占年降水日数百分比，为各等级降水频率，而各等级降水量占年降水量百分比，为各等级降水贡献率。以同样方法计算各季节的降水频率和贡献率。

2 成果分析

新疆近50年年降水量为15～509mm，平均为141mm，过去50年呈增加趋势，平均每10年增加5.60mm，且有34%的站点通过显著性检验；研究区年降水日数在13～141d，平均为54d，总体呈增加趋势，每10年增加0.90d，有67%的站点通过显著性检验。新疆降水空间分布差异明显，高值地带主要在新疆北部，即北疆天山山脉，而新疆的塔里木盆地为严重少雨区，降水量低于40mm，年降水日数在20d以下。

2.1 不同等级降水特征分析

新疆各研究时段内不同等级降水分配见表1，1981—2010年各等级降水量和降水日数指标均高于1961—1980年，尤其是小雨、中雨降水量和降水日数增加幅度最大；小雨和中雨降水量呈升高趋势，且均达极显著水平(P<0.01)。全年94%以上的降水量为小雨和中雨贡献。全年小雨的雨量为13～294mm，过去50年内小雨量呈极显著增加趋势(P<0.01)；全年小雨日数为12～127d；过去50年小雨降水日数呈增加趋势。全年中雨量为2～187mm，过去50年中雨量也是呈显著增加趋势(P<0.01)；全年中雨日数为1～13d；干旱区内大雨、暴雨事件少见，过去50年仅有5%的站点平均大雨和暴雨日数在1d以上，其他地区极少有大到暴雨事件出现。

各等级降水空间分布格局与降水总量分布近似，降水量和降水日数的高值区位于北疆天山山脉及其以北地区；而低值区均位于北疆吐鲁番盆地、南疆塔里木盆地南部的沙漠地区，极小值中心在新疆吐鲁番。

表1 不同时段各等级和各季节降水分布及其气候倾向率

注 依据中国气象局降水等级标准规定，日降水量不小于0.1～10mm为小雨，日降水量不小于10～25mm为中雨，日降水量不小于25～50mm为大雨，日降水量不小于50mm为暴雨；季节划分：3—5月为春季，6—8月为夏季，9—11月为秋季，12月—翌年2月为冬季。*为通过显著性检验，**为通过极显著性检验。鉴于新疆大雨、暴雨事件较少，多年平均后的数据小于其量级标准，故该指标列出该区域多年来大雨、暴雨雨量及雨日的极值范围。

2.2 各季节降水特征分析

由表1可见，与1961—1980年相比，1981年之后(时段Ⅱ)各季节降水均有增加，尤以冬季雨日、雨量增加趋势最明显。其中，春季降水量为2～148mm；降水日数在2～40d，高值区降水量在60mm以上，降水日数在25d以上，主要在新疆西北部的昭苏。夏季降水量为7～273mm，降水日数在7～60d。秋季降水量为1～91mm，降水日数在1～28d；极大值中心出现在新疆昭苏，极小值均位于新疆吐鲁番和新疆且末、若羌。冬季降水量为0～60mm；降水日数在7～60d，均有极显著增加趋势(P<0.01)；极大值中心出现在伊宁和塔城，2个极小值中心位于新疆七角井、铁干里克。

2.3 不同等级降水量贡献率和频率的比较

结合表2、表3可以看出，干旱区小雨量在当地年降水量中所占比例最大，贡献率达70%以上，干旱区春雨贡献率明显高于全区平均水平，且春季降水频率呈显著增加趋势(P<0.05)。夏季降水量在全年中所占的比率明显低于全区域平均值。冬季降水量贡献率和频率最大，且贡献率有显著增加的趋势(P<0.01)。

表2 不同等级降水量贡献率及降水日数频率

注 +和++分别表示该指标的气候倾向率经检验呈显著增加趋势(P<0.05)和极显著增加趋势(P<0.01)；-和--表示该指标的气候倾向率经检验呈显著减少趋势(P<0.05)和极显著减少趋势(P<0.01)。表3中同。

表3 不同季节降水量贡献率及降水日数频率

3 结 语

a.新疆年降水量显著增加，时段Ⅱ内各项降水指标均高于时段Ⅰ，尤其是小雨、中雨等级。季节变化中，尤以冬季降水量最明显。近50年来小雨和中雨雨量占年降水量的94%，强降水主要分布于研究区北部，即北疆天山山脉，低值区位于新疆的盆地、沙漠地区。

b.新疆近50年不同等级降水分配比例变化显著，小雨频率和贡献率均下降，而中雨频率和贡献率升高显著。春冬两季降水量的贡献率上升，夏季降水频率下降。夏秋两季降水贡献率和频率变动大，若因极端降水引起，将对各地区农作物生长产生不利影响。fffffd

[1] 丁一汇，任国玉，石广玉.气候变化国家评估报告(I)：中国气候变化的历史和未来趋势[J].气候变化研究进展，2006，2(1)：3-8.

[2] 王春乙，娄秀荣，王建林.中国农业气象灾害对作物产量的影响[J].自然灾害学报，2007，16(5)：37-43.

[3] 黄荣辉，杜振彩.全球变暖背景下中国旱涝气候灾害的演变特征及趋势[J].自然杂志，2010，32(4)：187-195.

[4] 邹旭凯，张强.近半个世纪中国干旱变化的初步研究[J].应用气象学报，2008(6)：679-686.

[5] 任国玉，陈峪.综合极端气候指数的定义和趋势分析[J].气候与环境研究，2010，15(4)：354-364.

[6] 王延禄.我国建立、引用和验证气象干旱指标综述[J].干旱区地理，1990(13)：80-86.

[7] 赵国学,徐丽.建平地区近60年大气降水资源变化特征[J].中国水能及电气化,2014(7):67-70.

Analysis on characteristics of precipitation resources change in Xinjiang

WEI Guanghui

(Xinjiang Tarim River Basin Administration, Korla 841000, China)

Xinjiang is characterized by larger spatial difference of precipitation resources and different planting structures. Detailed analysis on variation rules and distribution characteristics of precipitation resources can provide scientific reference for rationally utilizing of precipitation resources, adjusting planting structure and adapting to climate change in Xinjiang. In the paper, daily precipitation data of 41 weather stations in Xinjiang from 1961 to 2010 are utilized. 1981 is regarded as time node. The past 50 years can be divided into two stages of 1961—1980 and 1981—2010. The proportion of precipitation and rainy duration in annual precipitation and rainy duration at different levels of light rain, moderate rain, heavy rain and rainstorm is analyzed systematically. The distribution features of precipitation in four seasons of the whole year are also analyzed. The conclusion can provide reference for making clear precipitation resources change and planting structure in the study area and adjust crop distribution.

Xinjiang; precipitation; change; characteristics

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2016.06.002

TV213.9

A

2096- 0131(2016)06- 0005- 03