新疆叶尔羌河近59年气温及降水变化特性分析

2021-08-27阿孜古力斯买提

地下水 2021年4期

阿孜古力·斯买提

(新疆喀什水文勘测局，新疆喀什 844000)

全球气候变化影响下的水循环影响研究已经成为当前关注的重点领域[1]。新疆流域降水变化影响已经取得一定研究成果[2-5]，但这些成果对于叶尔羌河流域降水变化分析研究还很少。叶尔羌河全长1 097 km是塔里木河最大的源头水流，总的集水面积为98 900 km2，其中山区和平原面积分别占总流域面积的比例为61.5%和38.5%。叶尔羌河上游和中游分别为克勒青河和塔什库尔干河，提兹那甫河是叶尔羌河出口以外汇入的支流。叶尔羌河典型的冰川融雪补给型河流，冰川消融量多年均值占整个流域出山口径流总量的64.0%，雨雪混合以及地下水补给分别占比为13.4%和22.6%。提兹那甫河山区段以及总的河长分别为174 km和335 km，其上游冰川融雪量占径流多年总量均值的比例为29.9%,雨雪补给和地下水补给占总量的百分比分别为55.3%和14.8%。叶尔羌流域是全新疆最大的商品以及优质棉生产基地，也是全疆最大的农业灌区。因此对于叶尔羌河气温及降水变化规律的分析有助于推动流域经济以及水资源保护的力度。

1 资料选取及分析方法

1.1 资料选取

选取叶尔羌河流域3个水文站以及6个气象站点实测数据进行气温及降水变化特征的分析，各站点概况见表1。按照地形和地势条件，叶尔羌河流域可大致划分为山区和平原两个气候区，以及昆仑山、帕米尔高原、低山丘陵、平原以及沙漠等5个气候小区。考虑到水文气象站点分布，主要在帕米尔高原、低山丘陵以及平原区作为本文分析的主要气候分区。

表1 选取的代表站点概况

1.2 分析方法

各气候分区降水和气温均值按照中国气象局及WMO相关规定需要采用30 a作为基准，降水和气温以30 a作为基准计算年代际以及年际变化的序列，得到1961-2017年的近59 a的降水和气温数据系列。帕米尔高原气候分区主要以塔什库尔干气象站作为研究代表站，低山丘陵气候分区以叶城气象站、库鲁克栏杆水文站、卡群水文站以及玉孜门勒克作为代表站点，平原气候分区主要以巴楚气象站、麦盖提气象站、莎车气象站以及泽普气象站作为代表站进行叶尔羌河流域气温和降水变化特征分析。在代表站点选取后，按照各气候分区内选取的代表站点降水和气温数据，按照算术平均方法对气候分区的面气温和面降水进行均值计算。个别站点由于缺测气温和降水数据，采用插补处理方式对各气候分区气温和降水进行插补。结合显著检验方法对不同气候分区的气温和降水数据建立连续的时间序列，并通过了置信水平为0.001的检验。低山丘陵区4站与平原区2站的回归方程如表2所示。

表2 低山丘陵区4站与平原区2站的气温和降水回归系数分析结果

2 气温及降水变化特征分析

2.1 年平均值变化特征

结合各气候分区选取的代表站点19611-2017年气温和降水实测数据统计分析叶尔羌河流域各分区不同时间尺度的气温和降水量多年平均值，结果如表3所示。

表3 叶尔羌河流域各气候分区1961-2017年年平均气温和年平均降水分析结果

从分析结果可看出帕米尔高原由于漫长且寒冷的冬季，使得该气候分区多年平均气温为3.9℃，降水量多年平均值为72.1 mm，个别年份帕米尔高原也会产生局部暴雨，出现山洪泥石流等灾害。平原地区由于日照时间长使得其气温多年均值为12.2℃，降水量多年均值为55.3 mm，该气候分区春季温度增速较大，而秋季气温降速较快，秋季气温要低于春季气温，适合于农作物的生长。

2.2 年代际变化特征

采用算术平均方法对各气候分区内选取代表站点进行面气温和面降水均值的统计分析，对其不同年代际的气温和降水距平百分率进行了统计，统计结果如表3所示。

表3 叶尔羌河流域不同气候分区各年代际气温距平分析结果

从叶尔羌流域不同气候分区各年代际气温距平分析结果可看出，各气候分区均从60年代开始呈现递增变化，以2010年增幅最为显著，帕米尔高原温度年际上升幅度最高，为1.5℃。此外对流域不同气候分区进行线性趋势变化分析，近59年以来，帕米尔高原、低山丘陵以及平原气候分区的气温线性气温增速分别可达到每10 a为0.22、0.29以及0.18，各气候分区气温递增变化趋势均可通过0.01的显著检验，其中帕米尔高原气温递增系列可通过0.05的显著性检验。从各分区降水距平百分比可看出，60年代到70年代叶尔羌河流域各气候分区的降水量呈现递减变化，从80年代起降水总体呈现递增变化，并从90年代开始降水距平为正比例，增幅显著主要出现在2015年以后。各气候分区降水从90年代以来主要表现为变湿变化。此外对叶尔羌河流域各气候分区降水线性变化趋势进行分析，近59 a以来，帕米尔高原、低山丘陵以及平原气候分区降水量每10年的线性递增率分别为10.2%、5.6%以14.3%，帕米尔高原降水变化趋势较弱，低山丘陵地区降水递增系列通过了0.05显著检验，而平原区降水递增系列通过0.01显著性检验。

表4 叶尔羌河流域不同气候分区各年代际降水距平分析结果

2.3 季节变化特征

对不同季节叶尔羌河流域帕米尔高原以及平原区气温和降水不同季节的线性变化趋势的相关系数进行统计分析，分析结果如表5所示。

表5 不同季节叶尔羌河各流域线性变化趋势相关系数检验结果

从分析结果可看出，在秋季帕米尔高原气温递增较为明显，其次即为春季，冬季气温变化最小，平原地区和帕米尔高原降水均在夏季变化显著，相关系数最大分别为0.323 1和0.226 5，帕米尔高原在冬季和春季降水递减趋势不显著，变化趋势的相关系数较低。平原区在冬季降水递减趋势较为不显著，变化趋势的相关系数较低，其他各季节降水均呈现递增变化趋势，且变化趋势较为显著，变化趋势的相关系数较高。