库车市山区和平原代表站降水、气温特征对比及气象灾害防御措施

2022-08-12彭江良努尔比艳吾买尔

农业灾害研究 2022年5期

彭江良，卢英，吴芳，努尔比艳·吾买尔

1.新疆库车市气象局，新疆库车 843200；2.新疆阿克苏市气象局，新疆阿克苏 843000

库车市位于天山中部南麓，塔里木盆地北缘，地处新疆维吾尔自治区南疆中部，位于阿克苏地区东端。因处于中纬度地带，既受温带天气系统的影响，又受北冰洋冷气团控制，加上地处亚欧大陆腹地，距海遥远，下垫面多为戈壁沙漠，库车市降雨量少，蒸发量大，气候干燥，属于暖温带大陆性干旱气候，热量丰富，夏季炎热，冬季干冷，年温差和日温差均很大。以灌溉农业为主，是我国新疆维吾尔自治区重要的粮、棉、畜、林果基地。

库车市地形北高南低，自西北向东南倾斜，可概括划分为北部天山山地，冲积扇形砾石戈壁地和南部冲积平原。北部山地面积为6 854.43 km2，山脉多为东南走向，沟壑纵横交错，地形复杂，海拔1 700～4 550 m；靠山地区有762.18 km2的冲积扇形砾石戈壁地，南部为冲积平原，面积7 648.39 km2，海拔在930～1 225 m，地势平坦。由于山区地形复杂、交通和通信、电力条件的限制，观测站相对较少，对库车市辖区山区降水、气温特征的研究不多，了解不够深入。本研究选取大峡谷和东风煤矿站观测要素项目较多、资料最完整，经过质量控制的近5年降水、气温资料与库车平原代表站（库车城区国家基本站）对比分析，以便更好地了解山区气温、降水及附近区域气候特征，从而为气候资源开发利用、经济项目建设及农业可持续发展趋利避害方面提供参考依据[1]。

1 测站环境和资料情况

东风煤矿站、大峡谷站、库车国家基本站海拔分别为1 820、1 495、1 081.3 m，东风煤矿站周围是龟兹矿业等煤矿区、大峡谷站在景点附近，均在217国道库车段沿线的山谷地势相对平坦地带，东风煤矿站、大峡谷站位于库车市北部中高山区，两站垂直于217国道方向150~450 m以外为几百至上千米的高山，而库车国家基本站位于城区北部郊区，周围被农田环绕。根据海拔和地形地势，所选取的东风煤矿站、大峡谷站、库车国家基本站分别代表中高山区、中低山区和平原。

库车市地形地貌复杂，降水量时空分布不均，山区选取东风煤矿站和大峡谷站，由于当初2013年前后建站时主要用于夏季防洪监测暴雨，因建站经费紧张，东风煤矿站没有冬季监测降雪的称重式降水监测设备，加上东风煤矿冬季多阴天原因资料不完整。大峡谷站2017年下半年安装了冬季可监测降雪的称重式降水监测设备，有近两年的冬季降雪资料，所以冬季降雪可以参考距离东风煤矿较近的大峡谷站资料（图1）。

图1 东风煤矿站、大峡谷站、库车国家基本站分布图

2 山区和平原代表站降水特征

库车市历年平均降水量为74.6 mm，降水量年际变化大，最少年份降水量仅23.5 mm，最多年份为194.7 mm。20世纪90年代以来，降水呈增加的趋势，2008—2009年有所减少，2010—2011年降水又呈偏多的趋势。降水主要集中在5—9月，夏季降雨量14.0～125.0 mm，平均降雨量为36.6 mm，占全年降水量32%，局地易发生暴雨、冰雹等强对流灾害性天气，历时短、来势猛、强度大、局地性强，暴雨常常引发洪涝、泥石流、滑坡、城市内涝等次生灾害，暴雨过程一般仅持续数小时。

分析1978—2020年库车国家基本站降雨资料可知，库车市5—9月的多年平均降水量为55.9 mm，6月降水量最多，为17.7 mm；7和8月次之，降水量分别为12.5和11.3 mm，5和9月降水量分别为8.2、6.2 mm。1978—2020年的5—9月，库车市气象站出现暴雨日数为6 d，1978年、1979年、1987年、1992年、1997年、2005年各1 d，最大日降雨量为37.5 mm，出现在1997年5月11日。

山区4—10月降水资料较为完整，从图2可以看出，近5年的4—10月库车本站、大峡谷、东风煤矿降水量分别为91.9、183.2、237.2 mm。近5年的库车本站、大峡谷、东风煤矿站日最大降水量分别为18.0（2016年6月23日）、32.2（2018年6月17日）、34.8 mm（2016年8月16日）。

图2 近5年库车本站、大峡谷、东风煤矿4—10月平均降水量

从图3可以看出，近5年的库车本站、大峡谷、东风煤矿降水量集中在5—8月，占全年降水量的70%～80%，月最大降水量均出现在8月，3站的月平均降水量分别为26.7、44.7、77.0 mm。从库车市暴雨致灾因子危险性分区结果可见（图4），暴雨灾害危险性等级分布总体呈北高南低的特征，北部除东北角为较低或低等级外，其他区域为较高等级，东风煤矿和大峡谷为暴雨灾害危险性较高至高等级，受暴雨影响较明显，易诱发小流域山洪、泥石流、山体滑坡等次生灾害；南部大部区域为低或者较低等级，暴雨洪涝灾害影响较小。

图3 近5年库车本站、大峡谷、东风煤矿各月平均降水量

图4 库车市暴雨灾害危险性等级区划图

3 山区和平原代表站气温特征分析

气温因太阳辐射、地表状况和地形等条件不同而存在差异。气温资料相对完整，选取质量较高的东风煤矿站代表山区站与库车平原代表站（库车城区国家基本站）进行对比分析。由图5可知，近5年东风煤矿和库车本站月平均气温均在7月达到最高值，分别为22.3、25.0℃；1月降至全年最低，分别为-8.1和-6.9℃；12月为全年次低值，平均气温分别为-6.9、-5.3℃。近5年平均气温东风煤矿为8.5℃，比库车本站(10.9℃)低2.4℃。

图5 东风煤矿和库车本站近5年各月平均气温变化

全年平均最高气温东风煤矿和库车本站分别为16.0和16.9℃，月平均最高气温均在7月达到最高，分别为29.8、30.5℃；极端最高气温也均出现在7月，东风煤矿为37.4℃（2015年7月24日），库车本站为39.3℃（2017年7月10日）。全年平均最低气温东风煤矿和库车本站分别为3.2和4.7℃，月平均最低气温均在1月降至最低，分别为-13.7、-12.0℃；年极端最低气温东风煤矿为-23.4℃，出现在2018年1月30日，库车本站为-17.9℃，出现在2018年12月29日。从日最低气温＜0℃日数来看，东风煤矿为136 d，比库车本站(131 d)多5 d；从日最低气温＜-15℃日数来看，东风煤矿为18 d，比库车本站(6 d)多12 d。

从图6可以看出，平均气温日较差，冬季（12月至翌年2月）东风煤矿比库车本站高1.7～2.9℃，春季至秋季（3—11月）东风煤矿比库车本站低0.2～2.8℃，表明山区东风煤矿冬季昼夜温差大于平原区域，春季至秋季山区昼夜温差比平原区域小。

图6 东风煤矿和库车本站近5年平均气温日较差各月变化

4 降水、气温异常引起的气象灾害成因和防御措施

农业是气候变化最敏感的领域之一，气温、降水是影响农业生产和作物分布的重要因素。受到全球气候变暖、特殊地理位置和地形等因素的影响，库车市降水和气温异常造成的暴雨洪涝、干旱、寒潮等气象灾害每年给当地农业、水利等造成数百万至上亿元的经济损失，严重威胁粮食、经济作物、林果业、牧业生产及生态环境。因此，研究气象灾害对农业生产的影响，加快气象防灾减灾体系建设速度，提高气象灾害防御能力，对经济社会可持续发展、改善生态环境、提高人民群众生活水平具有重要意义。

4.1 气象灾害特征和成因

暴雨是引发洪涝灾害的直接因素，是库车市发生较频繁、危害较为严重的一种气象灾害。库车市暴雨分为持续性暴雨和强对流暴雨，持续性暴雨强度大、持续时间长、影响范围广等，而强对流暴雨历时短、强度大，局地性和突发性强等，暴雨易引发山洪、泥石流、低洼地积水等灾害。

冬季至初春，受寒潮等影响，库车时常出现低温冻害等灾害性天气，长时间低温天气极易出现冻害，给人们生活带来极大的不便，对农业、林业、交通等行业造成很大的影响。

高温灾害主要是指日最高气温≥35℃、生物体不能适应这种环境而出现各种灾害现象。库车县地处天山南麓，夏季6—8 月受稳定而强大的新疆高压脊控制，常出现35℃以上的高温。东部地区和南部地区为高温多发区，北部山区最少。气温偏高而降水长时间偏少易出现干旱天气。

4.2 气象灾害防御措施

（1）根据干旱发生规律，合理安排农业用水，调整种植结构，抓住有利时机进行人工增雨，以缓解旱情，降低干旱造成的损失。

（2）完善排水系统，对低洼地区管网等设施进行改造，积极应对暴雨洪涝，疏通田间沟渠，对受涝作物地块排水，减少农田洪涝积水灾害问题。暴雨过后，及时清洗叶面残留的淤泥，以促进作物尽早恢复光合作用；对受涝田块加快追肥，养分元素要全、数量要足，起到养根护叶的作用。

（3）进一步加强气象灾害防御科普宣传，将气象灾害防御知识列入国民教育体系，正确使用气象信息，增强全社会灾害防御意识和自救互救能力。同时，加强气象灾害监测预警发布能力建设，扩大农村气象灾害预警信息覆盖面，加强对农民防灾避灾技能的培训，重视田间管理和农业保险转移灾害风险，最大限度地减少降水、气温异常引发的气象灾害给农业、水利、林果业带来的经济损失。