三峽庫區(qū)腹心地帶蓄水前后降水變化特征分析

袁久坤　周　英　伍亞光

（萬州區(qū)氣象局，重慶萬州　404000）

三峽庫區(qū)腹心地帶蓄水前后降水變化特征分析

袁久坤周英伍亞光

（萬州區(qū)氣象局，重慶萬州404000）

三峽庫區(qū)腹心地帶地處渝東的崇山峻嶺中，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，地勢復(fù)雜，局地氣候受山谷和水體的共同影響，降水豐富且強(qiáng)度大，暴雨、洪澇、滑坡等災(zāi)害頻發(fā)。本文利用三峽庫區(qū)腹心地帶14個氣象觀測站1961～2014年降水觀測資料，對2003年三峽水庫蓄水前后的降水作了時(shí)間對比分析，同時(shí)分別選取近庫區(qū)和遠(yuǎn)庫區(qū)站點(diǎn)作降水比值分析，結(jié)果表明蓄水后近11年來庫區(qū)腹心地帶降水較常年偏少，但降水趨勢與西南地區(qū)降水年代際變化一致。

三峽庫區(qū)腹心地帶降水局地變化

三峽工程是舉世矚目的特大型水利工程，三峽庫區(qū)腹心地帶主要指以萬州為中心的包括周邊巫山到豐都的長江沿線區(qū)域。自2003年三峽工程建設(shè)蓄水以來， 三峽庫區(qū)腹心地帶相繼發(fā)生2006年百年一遇高溫干旱和2008年冬季低溫冰凍等極端天氣，三峽大壩誘發(fā)長江流域極端天氣的說法一直爭論不止，三峽庫區(qū)的氣候變化趨勢以及三峽工程的氣候效應(yīng)受到世界范圍的廣泛關(guān)注。礙于氣候變化的復(fù)雜性和庫區(qū)腹心地帶氣候監(jiān)測資料的缺乏，目前對三峽庫區(qū)腹心地帶的蓄水前后的氣候變化趨勢的研究尚不多見，主要有國家氣候中心陳鮮艷等利用1961～2006年氣象觀測資料對三峽庫區(qū)局地氣候變化作了分析，武漢中心氣象臺毛以偉等對三峽水庫壩區(qū)蓄水前水體對水庫周邊氣溫的影響的研究等［1-6］。目前三峽庫區(qū)腹心地帶的自動氣象監(jiān)測站已經(jīng)積累了11年的較長序列監(jiān)測資料，初步有利于對三峽庫區(qū)腹心地帶蓄水前后的氣候變化趨勢的分析研究。

本文利用實(shí)際氣象觀測資料，分析了自1961年以來三峽水庫附近氣象監(jiān)測站點(diǎn)的降水時(shí)空分布特征，并根據(jù)2004～2014年11年蓄水后庫區(qū)周邊的一手氣象監(jiān)測資料，對蓄水后三峽庫區(qū)的局地降水變化特征做了對比分析。

表1　三峽庫區(qū)腹心地帶及周邊各站年降水變率（%）

表2　近庫區(qū)與遠(yuǎn)庫區(qū)年平均降水量的差值（單位:mm）

圖1　三峽庫區(qū)腹心地帶及周邊氣象監(jiān)測站分布

1　資料來源及分析方法

1.1資料來源

根據(jù)氣候統(tǒng)計(jì)的基本要求，氣候平均值需要至少3O年資料計(jì)算而得。本文在三峽庫區(qū)腹心地帶及其周邊選取了分布于長江干流附近和南北兩岸14個氣象站的降水資料，資料年代統(tǒng)一為1961～2014年共54年，在下文的分析中我們將這54年氣候平均值稱為常年（氣候）平均，同時(shí)選取2004～2014年11年蓄水后資料同常年氣候平均值做對比分析，比較三峽水庫蓄水后庫區(qū)局地降水的變化情況。

1.2分析方法

利用三峽庫區(qū)腹心地帶14個氣象觀測站1961～2014年降水觀測資料，對2003年蓄水前后的降水作時(shí)間對比分析，同時(shí)分別選取近庫區(qū)（長江沿岸）、江北遠(yuǎn)庫區(qū)（遠(yuǎn)離江北岸20km以外）及江南遠(yuǎn)庫區(qū)（遠(yuǎn)離江南岸20km以外）各3個站點(diǎn)作降水比值分析。本文以巫山、奉節(jié)、云陽、萬州、忠縣、豐都6個站為沿江站，自三峽水庫巫山向西沿江分布（圖1）；以巫溪、城口、開縣、梁平、墊江站為江北遠(yuǎn)庫區(qū)站，以石柱、彭水、黔江站為江南遠(yuǎn)庫區(qū)站。

圖2　三峽庫區(qū)腹心地帶年降水量歷年變化

圖3　三峽庫區(qū)腹心地帶沿江各站2004-2014年平均與常年平均年降水量

圖4　三峽庫區(qū)腹心地帶周邊各站2004-2014年平均與常年平均年降水量

2　三峽庫區(qū)腹心地帶降水及其變化特征分析

2.1三峽庫區(qū)腹心地帶降水的氣候特征

三峽庫區(qū)腹心地帶各地降水豐富，分析表明三峽庫區(qū)腹心地帶內(nèi)各測站年降水量常年平均均超過1000mm，從分布來看，沿江各站中，以萬州為界，向東、向西各站降水均逐漸減少。

受季風(fēng)活動的影響，三峽庫區(qū)腹心地帶具有冬干夏雨的季風(fēng)氣候特點(diǎn)，降水量隨季節(jié)變化明顯。冬季受大陸氣團(tuán)控制，是全年降水量最少的季節(jié)，約為全年降水量的5%左右。春季是冬、夏季風(fēng)的過渡時(shí)期，降水量較冬季明顯增加。夏季是全年降水最多的季節(jié)，季降水量占全年降水量的比例最高，為40%～50%。月降水量的時(shí)間分布表現(xiàn)為單峰型變化曲線，庫區(qū)降水主要集中在4～10月，峰值出現(xiàn)在7月份，為188.4mm。

為了分析三峽庫區(qū)腹心地帶及周邊各站降水的年際變化情況，引入年降水變率的計(jì)算。

年降水變率采用相對降水變率，計(jì)算公式如下：

式中，VP為降水變率，iP為一站點(diǎn)第i年的年降水量，P是一站點(diǎn)n年的平均降水量。

由表1可知，從歷年的降水量變化來看，三峽庫區(qū)腹心地帶年降水量變率主要在7.5%～18.5%之間，其平均相對變率約為13.5%。降水變率較小，則降水較穩(wěn)定。其中萬州站降水變率最小為7.5%，巫溪站降水變率最大為18.5%。

圖2給出了三峽庫區(qū)腹心地帶及周邊14站平均的年降水量歷年變化曲線，近54年中1982年三峽庫區(qū)的降水量最大，當(dāng)年庫區(qū)平均降水量達(dá)1515.8 mm，以2001年平均降水量最少，僅為832.8mm。另外，從圖2中還可以發(fā)現(xiàn)三峽庫區(qū)腹心地帶沿江6站年平均降水量與庫區(qū)周邊各站平均降水量兩者的變化趨勢基本一致。近庫區(qū)和遠(yuǎn)庫區(qū)年降水量的變化在三峽水庫蓄水前后也是基本一致的。

圖5　近庫區(qū)和遠(yuǎn)庫區(qū)降水量比值的歷年變化

2.2三峽庫區(qū)腹心地帶蓄水前后降水的變化牲分析

2.2.1近11年降水變化

2004～2014年三峽庫區(qū)腹心地帶沿江各站的降水與常年平均相比（圖3），除云陽站與常年平均基本持平外，其余各站年降水量均有不同程度的減少，其中奉節(jié)站蓄水后年降水量為967.6mm，較常年平均偏少13%，其余各站年降水量較常年偏少4%～7%。2004～2014年三峽庫區(qū)腹心地帶遠(yuǎn)庫區(qū)各站的降水與常年平均相比（圖4），除開縣站與常年平均基本持平外，其余各站年降水量均有不同程度的減少，較常年偏少1%～7%。

2.2.2降水比值

一般認(rèn)為某地的氣候變化主要是氣候本身的自然變化和人為因素（如水庫蓄水）造成的，因?yàn)槿龒{近庫區(qū)和遠(yuǎn)庫區(qū)同屬一個氣候區(qū)，受相同大氣環(huán)流背景影響，因此認(rèn)為氣候的自然變化基本相同，近庫區(qū)和遠(yuǎn)庫區(qū)的降水比值可以認(rèn)為是去除了自然變化影響之后僅由蓄水所引起的氣候變化分量。主要采用近庫區(qū)、遠(yuǎn)庫區(qū)氣象測站的降水比值比較法分析水庫對庫區(qū)及其附近地區(qū)降水的影響，本文選取近庫區(qū)（巫山、萬州、豐都）、長江以北遠(yuǎn)庫區(qū)（巫溪、梁平、城口）、長江以南遠(yuǎn)庫區(qū)（石柱、黔江、彭水）為代表站進(jìn)行比較，其計(jì)算方法如下。

上式中NR△、SR△分別表示近庫區(qū)和江北遠(yuǎn)庫區(qū)、江南遠(yuǎn)庫區(qū)的降水量比值，1AR、2AR、3AR、4AR、5AR、6AR、7AR、8AR、9AR分別表示巫山、萬州、豐都、巫溪、梁平、城口、石柱、黔江、彭水建庫后（2004～2014年）的平均降水量，1BR、2BR、3BR、4BR、5BR、6BR、7BR、8BR、9BR分別表示巫山、萬州、豐都、巫溪、梁平、城口、石柱、黔江、彭水建庫前（1968～2003年）的平均降水量。計(jì)算得出：NR△=0.94，SR△=1.01。兩者比較都接近于1，由此說明由水庫蓄水引起的氣候變化分量很小，相對而言對長江北岸影響稍大于長江南岸。

由圖5可見，近庫區(qū)和江北遠(yuǎn)庫區(qū)及江南遠(yuǎn)庫區(qū)的降水比值總體上呈現(xiàn)出明顯的年代際變化，在三峽水庫蓄水前后是基本一致的。近54年來，兩地降水量的比值沒有呈現(xiàn)明顯增加或減少的變化趨勢，蓄水后降水比值的波動仍處于正常的變化范圍內(nèi)。表明三峽3小結(jié)和討論

水庫蓄水后附近地區(qū)降水沒有明顯變化。三峽庫區(qū)降水變化在很大程度上受到西南區(qū)域大尺度氣候背景影響，水庫蓄水應(yīng)該對離庫區(qū)較近范圍的降水量產(chǎn)生了一定影響，但對于整個大庫區(qū)來說，蓄水前后年降水量的變化并不顯著。從蓄水前、后遠(yuǎn)近庫區(qū)降水量的差值也表明（表2），蓄水前近庫區(qū)比遠(yuǎn)庫區(qū)降水略偏少，蓄水后近庫區(qū)比遠(yuǎn)庫區(qū)降水仍略偏少，表明年降水量在水庫蓄水前、后變化是基本一致的。同時(shí)觀測表明庫區(qū)腹心地帶降水趨勢與西南地區(qū)的平均年降水變化趨勢基本一致［1］。

通過對三峽庫區(qū)及其周邊地區(qū)14個氣象觀測站1961～2014年降水觀測資料的統(tǒng)計(jì)分析，蓄水后庫區(qū)腹地各站降水量有偏少的趨勢，臨近長江的站點(diǎn)偏少趨勢越明顯。但這種偏少趨勢目前看來總體上與西南地區(qū)的降水變化基本一致，沒有表現(xiàn)出特別的變化。由于三峽工程局地氣候影響是一個復(fù)雜、長期的氣候調(diào)節(jié)過程，而本文所分析出的結(jié)果只是三峽水庫蓄水至今11年時(shí)間的變化趨勢，蓄水前后降水變化還需要更長時(shí)間觀測分析統(tǒng)計(jì)，對水庫水域擴(kuò)大影響造成的局地氣候效應(yīng)有待更多研究方法及模式結(jié)果的驗(yàn)證。

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［3］鐘海玲，高榮，楊霞.三峽庫區(qū)蓄水后氣候特征及其對生產(chǎn)潛力的影響［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（12）：6353-6355.

［4］鄒旭愷，張強(qiáng)，葉殿秀.長江三峽庫區(qū)連陰雨的氣候特征分析［J］.災(zāi)害學(xué)，2005，20（1）：85-90.

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