新疆阿勒泰地区连续无雨日干旱时空演变特征分析

2019-05-08马哈提穆拉提别克

水利规划与设计 2019年4期

马哈提·穆拉提别克

(阿勒泰水文勘测局，新疆阿勒泰 836500)

新疆阿勒泰地区位于新疆最北部，属于典型的中温带大陆性气候，夏季时间短，降水主要集中在夏季，属于干旱半干旱区域，区域干旱特征季节性十分显著。夏季发生干旱的频率较低，而在其他季节发生干旱的频率较高。其次阿勒泰地区发生干旱存在较为明显的区域性。干旱时空演变规律分析是区域水资源保护规划重要参考依据。当前，对于区域干旱时空演变特征分析大都集中在对大尺度的干旱分析[1- 6]，而对于连续无雨日的干旱时空特征研究还较少，特别是在新疆阿勒泰地区，还未进行相关应用，为此本文结合修正Z指数方法[7- 9]，以新疆阿勒泰某区域为研究实例，结合区域内的气象水文数据，对区域连续无雨日的时空演变特征规律进行分析，分析成果对于区域农作物生长规律下的需水规律分析具有重要的参考价值。

1 修正的Z指数方法干旱分析原理

本文结合修正的Z指数方法[10]对区域连续无雨日的干旱特征进行分析，分析的方程为：

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

在指标分析的基础上，需要对其干旱等级进行划分，修正前后干旱等级划分结果见表1。

表1 修正前后Z指数干旱等级划分结果

2 连续干旱时空特征演变分析

2.1 区域概况

本文以新疆阿勒泰某区域为研究区域，区域属于典型的中温带大陆性气候，降雨主要集中在夏季。但是农作物主要在春季生长，而春季又易出现较大的旱情，为进行有效的水资源配置，急需对区域干旱时空特征进行相关研究，分析区域干旱的特点，提出相应的抗旱措施。本文结合区域的1960—2017年水文气象数据，各水文气象站点如图1所示。

图1 区域水文气象站点分布图

2.2 不同季节作物生长期连续无雨日时空分布特征

结合区域降雨数据，统计分析了区域不同重现期(5年、10年、15年、20年)农作物生长期最大连续无雨日的空间分布特征，分析结果如图2所示；并分析不同月份各重现期连续无雨日天数的最大值及最小值，结果见表1—3。

图2 区域(3—10月)不同重现期最大连续无雨日分布

从图2中可看出，新疆阿勒泰地区不同重现期最大连续无雨日分布呈现较为明显的地域空间变化，各重现期下呈现从东到西逐步递减的变化趋势，从分布特征来看，20年一遇重现期下最大连续无雨日的天数在40～43d的区域逐步增多，而5年一遇下最大连续无雨日的天数大都在20～25d，在作物生长期，中部发生连续无雨日的天数有所减少，适合作物生长。

2.3 区域春季最长连续无雨日特征及干旱分析

对研究区域春季(3—5月份)最长连续无雨日进行时空特征统计分析，分析结果见表2、如图3所示，并结合修正的Z指数对区域不同程度的干旱进行评价，评价结果见表3。

表2 区域不同重现期(3—5月份)最长连续无雨日统计特征

图3 区域春季不同重现期最大连续无雨日分布

与作物生长期最大连续无雨日分布特征有所不同，春季，最大连续无雨日天数整体有从东向西递增的变化趋势，从表3中可看出，发生总干旱的频率在27.1%～34.9%之间，空间分布上各区域总体发生干旱的频率较为一致。春季，区域易发生中度和轻度的干旱情况。从表2中可看出，不同重现期下最长连续无雨日变化幅度较小。

2.4 区域夏季最长连续无雨日特征及干旱分析

对研究区域夏季(6—8月份)最长连续无雨日进行时空特征的统计分析，分析结果见表4、如图4所示，并结合修正的Z指数对区域不同程度的干旱进行评价，评价结果见表5。

20年一遇10年一遇5年一遇2年一遇最小值/d22191814最大值/d32282225平均值/d28.522.519.219.6标准差1.91.91.32.2

表5 各区域夏季干旱频率单位：%

从图4中可看出，夏季最大连续无雨日空间分布较为散乱，变化趋势较为复杂，这主要是因为在夏季区域降水空间分布十分不均匀，从区域干旱频率分析结果可看出，发生总干旱的频率较春季有所降低，从表4中也可看出，不同重现期下最长连续无雨日的天数也较春季有所下降。

2.5 区域秋季最长连续无雨日特征及干旱分析

对研究区域秋季(9—10月份)最长连续无雨日进行时空特征的统计分析，分析结果见表6、如图5所示，并结合修正的Z指数对区域不同程度的干旱进行评价，评价结果见表7。

图5 区域秋季不同重现期最大连续无雨日分布

20年一遇10年一遇5年一遇2年一遇最小值/d28292218最大值/d51423232平均值/d40.535.62922.9标准差3.83.12.51.9

表7 各区域秋季干旱频率单位：%

从图5中看出，发生15年一遇干旱频率下的连续无雨日天数最多，集中在34～36d，其他几个重现期最大连续无雨日空间变化无相似性。秋季发生干旱的频率最大，干旱发生的频率在30.6%～38.3%之间，且发生严重和特大干旱的频率均高于春季和夏季，从表6中可看出，不同重现期下最长连续无雨日较其他两个季节有所减少。