新疆葉爾羌河近59年氣溫及降水變化特性分析

阿孜古力·斯買提

(新疆喀什水文勘測局，新疆 喀什 844000)

全球氣候變化影響下的水循環(huán)影響研究已經(jīng)成為當前關注的重點領域[1]。新疆流域降水變化影響已經(jīng)取得一定研究成果[2-5]，但這些成果對于葉爾羌河流域降水變化分析研究還很少。葉爾羌河全長1 097 km是塔里木河最大的源頭水流，總的集水面積為98 900 km2，其中山區(qū)和平原面積分別占總流域面積的比例為61.5%和38.5%。葉爾羌河上游和中游分別為克勒青河和塔什庫爾干河，提茲那甫河是葉爾羌河出口以外匯入的支流。葉爾羌河典型的冰川融雪補給型河流，冰川消融量多年均值占整個流域出山口徑流總量的64.0%，雨雪混合以及地下水補給分別占比為13.4%和22.6%。提茲那甫河山區(qū)段以及總的河長分別為174 km和335 km，其上游冰川融雪量占徑流多年總量均值的比例為29.9%,雨雪補給和地下水補給占總量的百分比分別為55.3%和14.8%。葉爾羌流域是全新疆最大的商品以及優(yōu)質棉生產(chǎn)基地，也是全疆最大的農(nóng)業(yè)灌區(qū)。因此對于葉爾羌河氣溫及降水變化規(guī)律的分析有助于推動流域經(jīng)濟以及水資源保護的力度。

1 資料選取及分析方法

1.1 資料選取

選取葉爾羌河流域3個水文站以及6個氣象站點實測數(shù)據(jù)進行氣溫及降水變化特征的分析，各站點概況見表1。按照地形和地勢條件，葉爾羌河流域可大致劃分為山區(qū)和平原兩個氣候區(qū)，以及昆侖山、帕米爾高原、低山丘陵、平原以及沙漠等5個氣候小區(qū)。考慮到水文氣象站點分布，主要在帕米爾高原、低山丘陵以及平原區(qū)作為本文分析的主要氣候分區(qū)。

表1 選取的代表站點概況

1.2 分析方法

各氣候分區(qū)降水和氣溫均值按照中國氣象局及WMO相關規(guī)定需要采用30 a作為基準，降水和氣溫以30 a作為基準計算年代際以及年際變化的序列，得到1961-2017年的近59 a的降水和氣溫數(shù)據(jù)系列。帕米爾高原氣候分區(qū)主要以塔什庫爾干氣象站作為研究代表站，低山丘陵氣候分區(qū)以葉城氣象站、庫魯克欄桿水文站、卡群水文站以及玉孜門勒克作為代表站點，平原氣候分區(qū)主要以巴楚氣象站、麥蓋提氣象站、莎車氣象站以及澤普氣象站作為代表站進行葉爾羌河流域氣溫和降水變化特征分析。在代表站點選取后，按照各氣候分區(qū)內選取的代表站點降水和氣溫數(shù)據(jù)，按照算術平均方法對氣候分區(qū)的面氣溫和面降水進行均值計算。個別站點由于缺測氣溫和降水數(shù)據(jù)，采用插補處理方式對各氣候分區(qū)氣溫和降水進行插補。結合顯著檢驗方法對不同氣候分區(qū)的氣溫和降水數(shù)據(jù)建立連續(xù)的時間序列，并通過了置信水平為0.001的檢驗。低山丘陵區(qū)4站與平原區(qū)2站的回歸方程如表2所示。

表2 低山丘陵區(qū)4站與平原區(qū)2站的氣溫和降水回歸系數(shù)分析結果

2 氣溫及降水變化特征分析

2.1 年平均值變化特征

結合各氣候分區(qū)選取的代表站點19611-2017年氣溫和降水實測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析葉爾羌河流域各分區(qū)不同時間尺度的氣溫和降水量多年平均值，結果如表3所示。

表3 葉爾羌河流域各氣候分區(qū)1961-2017年年平均氣溫和年平均降水分析結果

從分析結果可看出帕米爾高原由于漫長且寒冷的冬季，使得該氣候分區(qū)多年平均氣溫為3.9℃，降水量多年平均值為72.1 mm，個別年份帕米爾高原也會產(chǎn)生局部暴雨，出現(xiàn)山洪泥石流等災害。平原地區(qū)由于日照時間長使得其氣溫多年均值為12.2℃，降水量多年均值為55.3 mm，該氣候分區(qū)春季溫度增速較大，而秋季氣溫降速較快，秋季氣溫要低于春季氣溫，適合于農(nóng)作物的生長。

2.2 年代際變化特征

采用算術平均方法對各氣候分區(qū)內選取代表站點進行面氣溫和面降水均值的統(tǒng)計分析，對其不同年代際的氣溫和降水距平百分率進行了統(tǒng)計，統(tǒng)計結果如表3所示。

表3 葉爾羌河流域不同氣候分區(qū)各年代際氣溫距平分析結果

從葉爾羌流域不同氣候分區(qū)各年代際氣溫距平分析結果可看出，各氣候分區(qū)均從60年代開始呈現(xiàn)遞增變化，以2010年增幅最為顯著，帕米爾高原溫度年際上升幅度最高，為1.5℃。此外對流域不同氣候分區(qū)進行線性趨勢變化分析，近59年以來，帕米爾高原、低山丘陵以及平原氣候分區(qū)的氣溫線性氣溫增速分別可達到每10 a為0.22、0.29以及0.18，各氣候分區(qū)氣溫遞增變化趨勢均可通過0.01的顯著檢驗，其中帕米爾高原氣溫遞增系列可通過0.05的顯著性檢驗。從各分區(qū)降水距平百分比可看出，60年代到70年代葉爾羌河流域各氣候分區(qū)的降水量呈現(xiàn)遞減變化，從80年代起降水總體呈現(xiàn)遞增變化，并從90年代開始降水距平為正比例，增幅顯著主要出現(xiàn)在2015年以后。各氣候分區(qū)降水從90年代以來主要表現(xiàn)為變濕變化。此外對葉爾羌河流域各氣候分區(qū)降水線性變化趨勢進行分析，近59 a以來，帕米爾高原、低山丘陵以及平原氣候分區(qū)降水量每10年的線性遞增率分別為10.2%、5.6%以14.3%，帕米爾高原降水變化趨勢較弱，低山丘陵地區(qū)降水遞增系列通過了0.05顯著檢驗，而平原區(qū)降水遞增系列通過0.01顯著性檢驗。

表4 葉爾羌河流域不同氣候分區(qū)各年代際降水距平分析結果

2.3 季節(jié)變化特征

對不同季節(jié)葉爾羌河流域帕米爾高原以及平原區(qū)氣溫和降水不同季節(jié)的線性變化趨勢的相關系數(shù)進行統(tǒng)計分析，分析結果如表5所示。

表5 不同季節(jié)葉爾羌河各流域線性變化趨勢相關系數(shù)檢驗結果

從分析結果可看出，在秋季帕米爾高原氣溫遞增較為明顯，其次即為春季，冬季氣溫變化最小，平原地區(qū)和帕米爾高原降水均在夏季變化顯著，相關系數(shù)最大分別為0.323 1和0.226 5，帕米爾高原在冬季和春季降水遞減趨勢不顯著，變化趨勢的相關系數(shù)較低。平原區(qū)在冬季降水遞減趨勢較為不顯著，變化趨勢的相關系數(shù)較低，其他各季節(jié)降水均呈現(xiàn)遞增變化趨勢，且變化趨勢較為顯著，變化趨勢的相關系數(shù)較高。

3 結語

(1)葉爾羌流域平原地區(qū)由于日照時間長使得其氣溫多年均值為12.2℃，降水量多年均值為55.3 mm，該氣候分區(qū)春季溫度增速較大，而秋季氣溫降速較快，秋季氣溫要低于春季氣溫，適合于農(nóng)作物的生長。

(2)近59 a以來，葉爾羌流域的帕米爾高原、低山丘陵以及平原氣候分區(qū)的氣溫線性氣溫增速分別可達到每10 a為0.22、0.29以及0.18，各氣候分區(qū)氣溫遞增變化趨勢均可通過0.01的顯著檢驗，其中帕米爾高原氣溫遞增系列可通過0.05的顯著性檢驗。

(3)近59 a以來，帕米爾高原、低山丘陵以及平原氣候分區(qū)降水量每10 a的線性遞增率分別為10.2%、5.6%以14.3%，帕米爾高原降水變化趨勢較弱，低山丘陵地區(qū)降水遞增系列通過了0.05顯著檢驗，而平原區(qū)降水遞增系列通過0.01顯著性檢驗。