叶尔羌河流域近60年极端水文气象变化特征分析

米热古丽·麦麦提

(新疆喀什水文勘测局,新疆 喀什市 844000)

叶尔羌河流域位于新疆的西南部,属于典型的大陆季风气候,干燥少雨[1]。当前,在全球气候变暖的大背景下,水循环时空变化特征受气候变化影响了引起流域内极端水文事件变化频次较大,旱涝急转变化周期缩短[2]。相关研究成果表明[3-6],极端高温和降水事件很难准确预测,使得区域水循环事件受下垫面影响更为复杂。因此气候变化对区域极端水文气象事件的影响研究意义较大。IPCC报告表明全球气候变暖背景下各地区降水和蒸发量都将呈现较为显著的变化,从而使得区域极端水文气象事件发生的频率不断增加[7]。近些年来,新疆地区极端水文气象事件受全球气候变化影响呈现显著递增变化[8-11],尤其是受气候变化影响新疆南部叶尔羌河流域高山区冰川融雪变化最为敏感。叶尔羌河流域对于新疆南部地区社会经济发展十分重要,为对其气候变化影响下流域极端水文气象特征进行系统分析,结合流域内卡群和库鲁克栏杆水文站近60年以来水文气象观测数据,对各站点日最高、最低气温、日最大降水、日最大径流量变化特征进行统计,分析这些要素的变化特征,研究成果对于叶尔羌河流域气候变化影响下区域水资源调配和水旱灾害防御措施的制定提供重要的参考价值。

1 研究方法及资料

对于水文气象要素长度为n的样本序列而言,其随时间变化的回归方程为:

X=at+b

(1)

式中:a为变化趋势的斜率;b为纵轴截距。降水、气温每10 a的变化幅度可将变化趋势的斜率乘以10得到其值。值若为正值,表示为递增趋势,若为负值,表示为递减趋势。本文选用叶尔羌河流域卡群和库鲁克栏杆水文站作为研究站点,结合各站点1960-2020年水文观测数据进行分析,气象数据为各水文站点附近气象站点的气温统计数据。

2 研究区域概况

叶尔羌河流域位于新疆的南部地区,流域集水总面积为8.58万 km2。西风环流所携带的大西洋水汽是叶尔羌河流域降水影响的主要因素,途径地中海等区域补充水汽来源,若遇到冷空气从中亚进行新疆地区后形成较强降水天气。叶尔羌河流域降水量呈现明显垂向地带分布变化规律,年降水量达到600 mm以上的区域主要位于叶尔羌河流域冰川雪线附近。东部麦盖提县年降水量最低仅为30 mm,流域降水量从北向南,从东向西逐步递增,降水量随着海拔高度每增加100 m相应增加6 mm,降水量受气候特点影响主要集中在每年的5-8月。叶尔羌河流域年平均气温为8.7℃,气温昼夜温差较大。雪冰融雪补给是叶尔羌河流域径流主要补给来源,冰川融雪量在夏季较高,冬季径流变化较为稳定。

3 研究成果

3.1 日最高气温变化特征

结合卡群站和库鲁克栏杆站附近气象站点气温观测统计资料,对各站点1960-2020年日最高气温进行统计,统计结果分别如表1和表2所示。

表1 库鲁克栏杆站日最高气温变化特征

表2 卡群站日最高气温变化特征

从库鲁克栏杆站和卡群站日最高气温统计结果可看出,两个站点不同年代际的日气温均值都呈现明显递增变化,最高气温递增率分别为0.36℃/10a(卡群站)和0.456℃/10a(库鲁克栏杆站)。此外本文还采用M-K非线性趋势显著性检验方法分别对卡群站和库鲁克栏杆站不同年代际日最高气温的变化趋势进行统计,当统计值高于1.28,则表明数据系列呈现显著性变化,从两个站点不同年代际变化趋势统计值可看出,其变化趋势统计值均低于1.28,但均为正值,表明库鲁克栏杆站和卡群站日最高气温总体呈递增变化,但递增趋势均不显著。两个站点在不同年代际日最高气温总体变化相对较为稳定,未出现明显的突变特征。

3.2 日最低气温变化特征

在卡群站和库鲁克栏杆站不同年代际日最高气温统计的基础上,对各站点不同年代际日最低气温进行统计,并对各年代际日最低气温变化趋势进行统计,结果分别如表3和表4所示。

表3 库鲁克栏杆站日最低气温变化特征

表4 卡群站日最低气温变化特征

从库鲁克栏杆站和卡群站日最低气温变化特征可看出,各站点日最低气温总体变化相对较为稳定,变化趋势统计值均小于0.01,总体呈现弱递减变化,最低气温递减率分别为-0.08℃/10a(卡群站)和-0.10℃/10a(库鲁克栏杆站)。卡群站日最低气温变化趋势显著性要弱于库鲁克栏杆站。从各年代际两个站点日最低气温分布可看出,2000年以后,库鲁克栏杆站和卡群站日最低气温有所递增,存在一定突变特征变化。

3.3 日最大降水变化特征

结合库鲁克栏杆站和卡群站1960-2020年日降水统计资料,分别对叶尔羌河流域内两个典型代表站点近60 a的日最大降水均值进行统计,统计结果如表5和表6所示。

表5 库鲁克栏杆站日最大降水均值统计结果

表6 卡群站日最大降水均值统计结果

从库鲁克栏杆站和卡群站1960-2020年日最大降水统计结果可看出,日最大降水均呈现递增变化,递增率分别为2.75 mm/10a(卡群站)和1.73 mm/10a(库鲁克栏杆站)。卡群站日最大降水变化趋势要高于库鲁克栏杆站,两个站点近60 a以来日降水变化趋势统计值低于0.01,呈现弱递增变化。从不同年代际库鲁克栏杆站和卡群站日最高降水变化分布可看出,不同年代际两个站点日最大降水均值总体变化较为稳定,未出现明显的突变年份。

3.4 年最大径流变化特征

在气温和降水极值分析的基础上,结合库鲁克栏杆站和卡群站1960-2020年径流观测数据,对其近60 a以来年最大径流量进行统计分析,分析结果如表7和表8所示。

表7 库鲁克栏杆站年最大径流量统计结果

表8 卡群站年最大径流量统计结果

从库鲁克栏杆站和卡群站1960-2020年最大径流量统计结果可看出,近60 a来叶尔羌河流域两个代表水文站年最大径流量总体呈现弱递增变化,这主要是受叶尔羌河流域降水量和冰川融雪径流量递增影响,但从90年代以后各站点年最大径流量总体有所下降。近60 a以来,年最大径流量递增率分别为0.024×108m3/10a(卡群站)和0.015×108m3(库鲁克栏杆站)。库鲁克栏杆站和卡群站各年代际径流量总体变化较为平稳,未出现明显的突变特征。

4 结语

(1)近60 a以来,叶尔羌河流域日最高气温总体呈现递增变化,受夏季日最高气温影响,使得叶尔羌河流域汛期发生融雪型洪水的频率增多,汛期洪峰流量有所增大。

(2)近60 a以来,叶尔羌河流域降水极值变化显著性较弱,汛期极端降水频次总体较低,区域汛期洪水主要受极端气温升高影响程度较大。

(3)叶尔羌河流域近60 a以来,年最大径流受融雪径流量的增加总体呈现递增变化,各站点年最大径流量和洪峰流量具有较好的相关性,相关系数总体可达到0.5左右。