烏魯木齊市近53年干旱特征研究

蒲潔 崔玉玲

摘 要：利用烏魯木齊市4個(gè)氣象站1961—2013年逐月降水資料，采用降水距平指標(biāo)對(duì)本區(qū)域內(nèi)的干旱特征進(jìn)行分析。結(jié)果表明：（1）年度干旱發(fā)生概率為33.9～45.3 %，其中重旱為5～9 a一遇;各季干旱發(fā)生頻率為32.7～49.1 %，其中夏旱發(fā)生頻率最高、冬旱發(fā)生頻率相對(duì)較輕。（2）從20世紀(jì)80年代后期開(kāi)始干旱發(fā)生頻率明顯減小，連旱的持續(xù)時(shí)間縮短、發(fā)生次數(shù)減少。相比1961—1985年，1986—2013年年度干旱發(fā)生頻率減小16.7～46.1%。

關(guān)鍵詞：干旱;氣候特征 ;變化趨勢(shì)

干旱是指因長(zhǎng)期沒(méi)有降水或降水顯著偏少、造成空氣干燥、土壤缺水甚至干涸的氣候現(xiàn)象，特點(diǎn)是發(fā)生頻率高、影響范圍大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，是我國(guó)主要的自然災(zāi)害之一，西北地區(qū)干旱尤為突出。近年來(lái)，許多學(xué)者對(duì)北方地區(qū)的干旱進(jìn)行了研究，如莊曉翠等研究結(jié)果表明，新疆阿勒泰地區(qū)干旱災(zāi)害主要集中在春夏季節(jié)，春夏連旱幾率較高，強(qiáng)度較大，近年來(lái)干旱發(fā)生的頻次有增多的趨勢(shì);夏依木拉提分析結(jié)果表明，新疆天山西部地區(qū)年干旱指數(shù)具有明顯的地區(qū)分布特性和年際變化，半濕潤(rùn)區(qū)濕潤(rùn)化程度較高，而半干旱區(qū)的年度和夏季的干旱化程度高，平均年干旱指數(shù)總體呈下降趨勢(shì)，尤以夏季干旱指數(shù)的下降趨勢(shì)明顯。

烏魯木齊市處于我國(guó)典型的干旱半干旱氣候區(qū)，境內(nèi)海拔高度跨度大、地形地貌復(fù)雜，山地面積約占總面積的40%左右，干旱是制約該地區(qū)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的主要?dú)庀鬄?zāi)害，同時(shí)嚴(yán)重影響到城市用水，對(duì)區(qū)域的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境造成重大影響。因此，很有必要對(duì)烏魯木齊市的干旱特征進(jìn)行系統(tǒng)分析。目前干旱指標(biāo)較多，因降水距平百分率指標(biāo)具有易于理解、對(duì)比性強(qiáng)、資料易獲取等特點(diǎn)，在我國(guó)氣象日常業(yè)務(wù)中多用于評(píng)價(jià)月、季、年發(fā)生的干旱事件，本文即采用降水距平指標(biāo)對(duì)本區(qū)域內(nèi)的干旱特征進(jìn)行分析。

一、資料與方法

選用烏魯木齊市4個(gè)具有代表性的氣象站1961—2013年逐月降水資料，其中市氣象站代表市區(qū)，米東站代表北郊平原農(nóng)區(qū)，達(dá)坂城站代表東部達(dá)坂城農(nóng)區(qū)，小渠子站代表南山山區(qū)。將上年12月至當(dāng)年11月定義為一整個(gè)年度，其中12～2月為冬季，3～5月為春季，6～8月為夏季，9～11月為秋季。

干旱指標(biāo)采用文獻(xiàn)中的規(guī)定進(jìn)行計(jì)算，式中 為時(shí)段多年平均降水量; 為逐年相應(yīng)時(shí)段降水總量;σ為標(biāo)準(zhǔn)差。計(jì)算出各時(shí)段的輕旱、重旱所對(duì)應(yīng)的降水距平百分率標(biāo)準(zhǔn)。

采用線性趨勢(shì)對(duì)降水距平進(jìn)行分析，以得出干旱的氣候特征。

二、結(jié)果與分析

1.降水的氣候特征

烏魯木齊地區(qū)平均年降水量為70.0～550.2 mm，從北郊農(nóng)區(qū)到南部山區(qū)隨著海拔高度的增加，降水量呈逐漸遞增的趨勢(shì)。其中小渠子年降水量為550.2 mm，處于天山山區(qū)的最大降水帶中，出現(xiàn)的干旱為臨時(shí)性的，而北郊和市區(qū)年降水量為237.0～265.3 mm，干旱具有永久性、季節(jié)性的特點(diǎn)。地處東南部的達(dá)坂城站年降水量?jī)H有70.0 mm，是極度缺水的干旱區(qū)，但由于達(dá)坂城山區(qū)也有天然草場(chǎng)，該站降水變化對(duì)于全區(qū)的干旱特征仍具有一定的指示意義，因此在本研究中仍將達(dá)坂城站作為該地區(qū)的代表站進(jìn)行研究，只分析其年度干旱特征。

從烏魯木齊地區(qū)各季節(jié)降水量分析，北郊、市區(qū)和山區(qū)降水主要集中在春夏兩季。北郊和市區(qū)春季和夏季降水量均占全年的32 %，秋季占23～24 %，冬季最少;山區(qū)小渠子夏季降水量占全年的50 %，春季占28 %，秋季和冬季分別占18 %、5 %。達(dá)坂城降水量主要集中在夏季，占全年的72 %，其余3季不到全年的30 %。

2.干旱特征分析

（1）年度干旱特征及變化趨勢(shì)

從各站年度發(fā)生干旱的頻率來(lái)看（表1），烏魯木齊地區(qū)干旱發(fā)生頻率為33.9～45.3 %，達(dá)坂城干旱發(fā)生頻率最高，達(dá)45.3 %，平均為2 a一遇;北郊、市區(qū)和山區(qū)干旱發(fā)生頻率為33.9～39.7 %，平均3 a一遇;輕旱發(fā)生頻率為20.8～30.2 %，北郊、市區(qū)和山區(qū)4～5 a一遇，達(dá)坂城3 a一遇;重旱發(fā)生頻率為11.3～18.9 %，平均為5～9 a一遇，市區(qū)發(fā)生頻率最高，其次是達(dá)坂城，山區(qū)發(fā)生頻率最低。

近53 a來(lái)烏魯木齊市的降水量呈遞增的趨勢(shì)（圖1），市區(qū)降水量增加顯著，距平百分率的遞增率為10.7 %/10a，相關(guān)系數(shù)通過(guò)了信度為0.01的檢驗(yàn);北郊、山區(qū)和達(dá)坂城的遞增率分別為4.6 %/10a、3.3 %/10a、7.8 %/10a，其中北郊和山區(qū)降水增加明顯，相關(guān)系數(shù)均通過(guò)了信度為0.05的檢驗(yàn)，達(dá)坂城則2003年以后降水呈減少的趨勢(shì)，10 a中負(fù)距平占了7 a。

從歷年各站年降水距平百分率對(duì)照輕旱、重旱指標(biāo)，烏魯木齊地區(qū)大范圍的重旱出現(xiàn)在1962年、1967—1968年、1974年、1977年、1991年、1997年和2008年，用此方法統(tǒng)計(jì)的結(jié)果與實(shí)況記載相符。隨著降水量的增加，烏魯木齊地區(qū)從20世紀(jì)80年代后期開(kāi)始，干旱呈明顯的減弱趨勢(shì)：1961—1985年干旱發(fā)生頻率市區(qū)、北郊、山區(qū)和達(dá)坂城平均2 a一遇;25 a間重旱發(fā)生頻率平均4～6 a一遇;1986—2013年間市區(qū)、北郊、山區(qū)和達(dá)坂城干旱發(fā)生頻率依次下降，平均3～6 a一遇，近28 a來(lái)只出現(xiàn)了3次大范圍的重旱，分別出現(xiàn)在1991年、1997年和2008年，平均9a一遇。達(dá)坂城2006年以后降水呈偏少趨勢(shì)，干旱發(fā)生頻率增加。

（2）季節(jié)干旱特征及變化趨勢(shì)

烏魯木齊地區(qū)春旱、夏旱和秋旱發(fā)生頻率均為2 a一遇，冬旱為2～3 a一遇。整體來(lái)看夏旱發(fā)生頻率最高、冬旱發(fā)生頻率相對(duì)較輕。各站季節(jié)干旱均以輕旱為主，市區(qū)和山區(qū)夏秋兩季干旱發(fā)生頻率高于春季和冬季，北郊則春季干旱發(fā)生頻率最高，夏季次之，冬季干旱最輕。春季重旱山區(qū)發(fā)生頻率最高;夏季重旱發(fā)生頻率北郊和山區(qū)較高，秋季重旱北郊發(fā)生頻率最高，冬季重旱發(fā)生頻率市區(qū)和北郊較高。

經(jīng)分析，20世紀(jì)60—80年代前期烏魯木齊地區(qū)重旱年份多為四季連季旱甚至是連年旱，其中市區(qū)出現(xiàn)了4次持續(xù)6～11季連旱，分別出現(xiàn)在1961—1962年、1964—1965年、1966—1968年、1973—1975年;北郊出現(xiàn)4次持續(xù)5～7季連旱，分別出現(xiàn)在1961—1962年、1967—1968年、1973—1975年、1980—1981年;山區(qū)1961—1963年、1967—1968年、1973—1975年、1986—1987年也出現(xiàn)了5～8季連旱。80年代后期以來(lái)隨著降水量的遞增，干旱持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)度明顯縮短，市區(qū)和北郊在1996—1997年和2007—2008年出現(xiàn)了4～6季連旱，山區(qū)小渠子1990—1991年、1996—1997年出現(xiàn)了4～6季連旱，其余時(shí)段各地均為3季以下干旱。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，近53 a來(lái)2～3季連旱發(fā)生頻率市區(qū)為20.8 %，北郊為22.6 %，山區(qū)為30.2 %。

三、結(jié)語(yǔ)

1.烏魯木齊地區(qū)干旱發(fā)生頻率較高，其中年度干旱發(fā)生頻率為33.9～45.3 %，達(dá)坂城平均為2 a一遇，北郊、市區(qū)和山區(qū)平均3 a一遇。輕旱發(fā)生頻率為20.8～30.2 %;重旱發(fā)生頻率為11.3～18.9 %。各季干旱發(fā)生頻率為32.7～49.1 %，其中夏旱發(fā)生頻率最高、冬旱發(fā)生頻率相對(duì)較輕。市區(qū)和山區(qū)夏秋兩季干旱發(fā)生頻率高，北郊春季干旱發(fā)生頻率最高。

2.隨著降水量的增加，烏魯木齊地區(qū)從20世紀(jì)80年代后期開(kāi)始干旱呈明顯的減弱趨勢(shì)。1961—1985年年度干旱發(fā)生頻率市區(qū)、北郊、山區(qū)和達(dá)坂城分別為64.0、46.0、44.0、56.0 %;1986—2013年28 a間依次下降為17.9、25.0、25.0、39.3 %，20世紀(jì)60—80年代前期烏魯木齊地區(qū)出現(xiàn)了4次持續(xù)6～11季連旱，80年代中期以后連旱持續(xù)時(shí)間和發(fā)生次數(shù)明顯減少。

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