阿克蘇河流域近50年水文氣象特性分析

艾爾肯·吐拉克

（新疆阿克蘇水文勘測(cè)局,新疆 阿克蘇 843000）

大陸性典型氣候?yàn)榘⒖颂K河流域的氣候特征,降水量稀少且氣候較為干燥,流域地勢(shì)從東南向西北逐步降低[1]。大西洋氣流由西風(fēng)環(huán)流所產(chǎn)生的是阿克蘇河流域主要水汽來(lái)源,流域降水量隨著海拔高度的增加而增加,降雨存在明顯的垂向地帶分布,流域內(nèi)降水量高于900 mm的區(qū)域主要分布在海拔高度為7000 m左右的區(qū)域,而降水量在50 mm左右的區(qū)域海拔高度1000 m左右[2]。山地降水和冰雪融水補(bǔ)給是阿克蘇河徑流主要補(bǔ)給來(lái)源,具有非常豐富水量,隨著高程和自然條件的變化其徑流補(bǔ)給方式有所差異,冰雪融雪補(bǔ)給是高山地帶徑流補(bǔ)給主要來(lái)源,高山冰雪和雨水為中山地帶河流徑流主要補(bǔ)給來(lái)源[3]。阿克蘇河流域高山冰川融雪補(bǔ)給占河流總徑流的比重為70%,降水徑流補(bǔ)給占30%[4]。阿克蘇河流域產(chǎn)流區(qū)位于山區(qū),山區(qū)年徑流深多年均值在350 mm左右,下游出山口為沖積平原區(qū)[5]。近些年來(lái),受氣溫升高影響,阿克蘇河流域高山冰川融雪量增加較大,尤其是夏季融雪量有所增加[6]。冬季阿克蘇河流域由于低溫而降低其冰雪消融量,使得阿克蘇河流域河川徑流量年內(nèi)變化相對(duì)較為穩(wěn)定,徑流年際變差系數(shù)相對(duì)較小[7]。當(dāng)前,國(guó)內(nèi)對(duì)于阿克蘇河流域氣象水文變化取得一定研究成果[8-9],但長(zhǎng)系列分析研究還較少,為對(duì)阿克蘇河流域氣象水文特性進(jìn)行系統(tǒng)分析,本文結(jié)合阿克蘇氣象站阿拉爾水文站1970年～2020年氣溫、降雨、徑流觀測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)阿克蘇河流域近50年的水文氣象特性進(jìn)行分析。

1 資料和方法

本文選用的氣象資料來(lái)源于阿克蘇氣象站,徑流資料分別來(lái)源阿拉爾水文站,資料系列年份從1970年～2020年設(shè)定的不同季節(jié)尺度的劃定時(shí)期分別為3月～5月為春季,6月～8月為夏季,9月～11月為秋季,次年2月～12月為冬季。采用M-K非線性趨勢(shì)顯著性檢驗(yàn)方法[10]對(duì)阿克蘇河流域不同時(shí)間尺度氣溫、徑流變化趨勢(shì)進(jìn)行研究。

2 氣溫變化特征分析

2.1 年氣溫變化特征分析

結(jié)合阿克蘇河流域內(nèi)氣象站點(diǎn)1970年～2020年日觀測(cè)氣溫資料,對(duì)阿克蘇河流域年代際氣溫變化特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 阿克蘇河流域1970年～2020年年代際氣溫變化特征

阿克蘇河流域氣溫總體呈現(xiàn)遞增變化,最高氣溫線性回歸方程為y=0.0257x-26.935,年氣溫遞增率為0.451℃/10 a。近50年來(lái)阿克蘇河流域年平均氣溫變化趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)U值為0.121,未達(dá)到90%的變化顯著性水平。此外從表1中還可看出,從20世紀(jì)90年代開(kāi)始,阿克蘇河流域年平均氣溫從遞減變化趨勢(shì)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)檫f增變化,20世紀(jì)90年代為阿克蘇河流域氣溫變化的轉(zhuǎn)折年代。

2.2 季節(jié)氣溫變化特征分析

考慮到阿克蘇河流域徑流形成原因受季節(jié)氣溫變化影響較大,對(duì)阿克蘇河流域季氣溫變化特征進(jìn)行分析,分析結(jié)果見(jiàn)表2～表5。

表2 阿克蘇河流域1970年～2020年春季氣溫變化特征

表3 阿克蘇河流域1970年～2020年夏季氣溫變化特征

表4 阿克蘇河流域1970年～2020年秋季氣溫變化特征

表5 阿克蘇河流域1970年～2020年冬季氣溫變化特征

近50年來(lái)阿克蘇河流域春季氣溫呈現(xiàn)遞增變化,但遞增趨勢(shì)總體相對(duì)較弱,溫度距平變化幅度在0.35%～2.6%之間,夏季和秋季氣溫變化和春季變化趨勢(shì)具有一致性,但夏季氣溫遞增較為明顯,夏季溫度距平變化幅度在0.43%～3.5%之間,氣溫距平變化率變幅范圍最大。秋季氣溫距平變化幅度總體要小于春季和夏季,氣溫距平變化幅度在0.21%～1.9%之間。冬季氣溫總體呈現(xiàn)遞減變化,且各年代際在冬季氣溫都呈現(xiàn)遞減變化趨勢(shì)。20世紀(jì)90年代以后阿克蘇河流域氣溫在不同季節(jié)變化趨勢(shì)相比于20世紀(jì)70年代和20世紀(jì)80年代有所增強(qiáng)。

3 降水量時(shí)間變化特征分析

3.1 年尺度變化分析

結(jié)合阿克蘇河流域內(nèi)5個(gè)氣象站點(diǎn)和1個(gè)水文站點(diǎn)1970年～2020年降水量觀測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)其不同年代際降水量變化特征進(jìn)行分析,見(jiàn)表6。

表6 阿克蘇河流域不同年代際降水量變化特征

各年代際降水量總體呈現(xiàn)遞減變化,1970年～2020年降水量變化趨勢(shì)M-K檢驗(yàn)值為-0.225,低于1.96,阿克蘇河流域年降水量遞減趨勢(shì)較為不明顯,對(duì)各年代降水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì),其年代降水量遞減率為為-14.5 mm/10 a,2010年后降水量遞減趨勢(shì)有所增強(qiáng)。從不同年代降水量CV值變化結(jié)果可看出,其各年代際CV值總體在0.32～0.37之間,變幅相對(duì)較小,阿克蘇河流域降水量變化總體較為穩(wěn)定。

3.2 季節(jié)尺度變化分析

對(duì)阿克蘇河流域不同年代際春季、夏季、秋季、冬季降水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,見(jiàn)表7～表10。

表7 阿克蘇河流域不同年代際春季降水量變化特征

表8 阿克蘇河流域不同年代際夏季降水量變化特征

表9 阿克蘇河流域不同年代際秋季降水量變化特征

表10 阿克蘇河流域不同年代際冬季降水量變化特征

不同年代際阿克蘇河流域春季降水量遞減率為-3.63 mm/10 a,夏季為阿克蘇河流域降水量較為集中的季節(jié),其占全年降水量的比重可達(dá)到45%,夏季降水量各年代際遞減率為-6.53 mm/10 a。秋季阿克蘇河流域降水量也總體呈現(xiàn)遞減變化,不同年代際秋季降水量遞減率為-2.9 mm/10 a,秋季降水量遞減趨勢(shì)顯著性統(tǒng)計(jì)值最低。相比于其他季節(jié),冬季阿克蘇河流域降水量總體呈現(xiàn)遞增變化,冬季降水量占全年降水量的比重為10%,但冬季各年代際遞增趨勢(shì)較弱,年遞增率為1.35 mm/10 a。各年代際不同季節(jié)阿克蘇河流域降水量總體變化較為穩(wěn)定,CV值總體在0.29～0.36之間。

4 徑流變化特征分析

4.1 年徑流變化特征分析

結(jié)合阿克蘇河流域阿拉爾水文站1970年～2020年徑流觀測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)其不同年代際徑流變化特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,見(jiàn)表11。

表11 阿克蘇河流域1970年～2020年年代際徑流變化特征

從阿克蘇河流域1970年～2020年年代際徑流變化特征可看出,20世紀(jì)70年代和20世紀(jì)80年代阿克蘇河流域徑流量具有一定波動(dòng)性,20世紀(jì)90年代～21世紀(jì)00年代,徑流變化總體較為穩(wěn)定,20世紀(jì)90年代是阿克蘇河流域徑流變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn),20世紀(jì)70年代屬于阿克蘇河流域河流徑流量較為充沛的時(shí)期,是多年平均徑流量均值的1.52倍。阿克蘇流域近50年以來(lái)徑流量總體呈現(xiàn)遞增變化,流域年徑流量遞增率為0.85×108m3/10 a,徑流年內(nèi)變化差異較小,總體較為穩(wěn)定。

4.2 季節(jié)徑流變化特征分析

在阿克蘇河年徑流分析的基礎(chǔ)上,對(duì)其不同季節(jié)徑流變化特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,見(jiàn)表12～表15。

表12 阿克蘇河流域1970年～2020年年代際春季徑流變化特征

表13 阿克蘇河流域1970年～2020年年代際夏季徑流變化特征

表14 阿克蘇河流域1970年～2020年年代際秋季徑流變化特征

表15 阿克蘇河流域1970年～2020年年代際冬季徑流變化特征

阿克蘇河流域徑流主要集中在夏季和春季,夏季徑流占全年徑流量的比重為45.2%,春季徑流占全年徑流量的比重為30.5%。秋季和冬季徑流占全年徑流的比重分別為20.0%和4.3%。阿克蘇河流域徑流存在較為明顯的年內(nèi)分配特征,汛期和非汛期徑流占全年徑流量的比重分別為79.8%和20.2%。除冬季外,其他季節(jié)徑流量總體均呈現(xiàn)遞減變化,夏季徑流量遞減趨勢(shì)最為明顯,主要受降水變化影響所致,20世紀(jì)90年代以后各季節(jié)降水量遞減趨勢(shì)逐步明顯,是阿克蘇河流域徑流變化的轉(zhuǎn)折期。

5 結(jié)論

（1）近50年來(lái)阿克蘇河流域春季氣溫呈現(xiàn)遞增變化,但遞增趨勢(shì)總體相對(duì)較弱,溫度距平變化幅度在0.35%～2.6%之間,夏季和秋季氣溫變化和春季變化趨勢(shì)具有一致性。

（2）20世紀(jì)70年代和20世紀(jì)80年代阿克蘇河流域徑流量具有一定波動(dòng)性,20世紀(jì)90年代～21世紀(jì)00年代,徑流變化總體較為穩(wěn)定,20世紀(jì)90年代是阿克蘇河流域徑流變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn),20世紀(jì)70年代屬于阿克蘇河流域河流徑流量較為充沛的時(shí)期,是多年平均徑流量均值的1.52倍。

（3）阿克蘇河流域徑流存在明顯的季節(jié)變化特征,夏季徑流量最高,占全年徑流量的比重可達(dá)到45.2%,冬季徑流量最低,占全年徑流比例為4.3%,除冬季外,20世紀(jì)90年代以后阿克蘇河流域各季節(jié)徑流遞減趨勢(shì)有所增強(qiáng)。