塔里木河流域氣候及徑流變化特征研究

木沙·如孜，白云崗，雷曉云，肖 軍

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木工程學(xué)院，烏魯木齊830052；2.新疆水利水電科學(xué)研究院，烏魯木齊830049）

近年來(lái)，由于CO2等溫室氣體的大量排放和人類(lèi)活動(dòng)的影響［1］，全球氣候變暖問(wèn)題已成為國(guó)際社會(huì)所關(guān)注的重大問(wèn)題［2－3］。2007年2月初，聯(lián)合國(guó)政府氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)（IPCC）在巴黎發(fā)布全球氣候變化報(bào)告表示：地球氣候的溫度在過(guò)去100a中變暖了0.74℃，主要的變暖階段是最近50a［4］。氣候變化對(duì)水文水資源的影響逐漸成為全球變化研究的重要組成部分［5－6］，我國(guó)西北地區(qū)自20世紀(jì)80年代中后期由暖干向暖濕轉(zhuǎn)型以來(lái)，有關(guān)新疆諸多河流的氣候，水文變化得到越來(lái)越多的學(xué)者關(guān)注［7－8］，并對(duì)徑流形成規(guī)律及氣候變化的影響研究起到了推動(dòng)作用［9］。塔里木河流域水資源緊缺，生態(tài)環(huán)境十分脆弱，研究這一區(qū)域的氣候變化特征及其對(duì)徑流變化的影響規(guī)律，對(duì)合理開(kāi)發(fā)利用水資源、進(jìn)行塔里木河流域綜合治理及洪旱災(zāi)害防治具有重要的參考價(jià)值［10－15］。

1 研究區(qū)域與方法

1.1 區(qū)域概況

塔里木河流域位于我國(guó)新疆維吾爾自治區(qū)南部的塔里木盆地內(nèi)，處于東經(jīng)73°10′—94°05′，北緯34°55′—43°08′，流域面積為102.04萬(wàn)km2，是我國(guó)第一大內(nèi)陸河流域，是環(huán)塔里木盆地的阿克蘇河、喀什噶爾河、葉爾羌河、和田河、開(kāi)都河—孔雀河、迪那河、渭干河與庫(kù)車(chē)河、克里雅河和車(chē)爾臣河等九大水系144條河流的總稱(chēng)。由于遠(yuǎn)離海洋和高山環(huán)列，降水稀少，氣候干燥，多年平均年降水量為116.8mm，而多年平均蒸發(fā)量高達(dá)1 800～2 900mm。

1.2 研究方法

以塔里木河流域的26個(gè)氣象站和8個(gè)水文站1961—2005年的觀(guān)測(cè)資料為基礎(chǔ)，通過(guò)文獻(xiàn)查閱、部門(mén)收集等手段，建立塔河流域的歷史水文及氣象資料數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)用圖表分析、數(shù)理統(tǒng)計(jì)等方法，分析流域氣候及徑流特征。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣溫變化特征

以流域內(nèi)26個(gè)氣象站的氣溫資料進(jìn)行年代間的分析，塔里木河流域的年平均氣溫1961—2005年呈逐年代遞增趨勢(shì)（表1、圖1），其中2000年以后較45a平均氣溫增加了0.75℃，增幅7.69%，較1960s增加了1.27℃度，增幅13.75%。將平原區(qū)22個(gè)氣象站和山區(qū)阿合奇，塔什庫(kù)爾干，巴音布魯克，吐?tīng)栨靥氐?個(gè)氣象站氣溫進(jìn)行平均，分析山區(qū)和平原區(qū)氣候變化特征，由表1和圖1可見(jiàn)氣溫逐年增加，2000年以后較45a平均，平原區(qū)增加了0.74℃，增幅達(dá)6.69%；山區(qū)增加了0.56℃，增幅達(dá)17.83%；較1960s，平原區(qū)增加了1.20℃，增幅達(dá)11.32%；山區(qū)增加了1.10℃，增幅達(dá)42.31%，平原區(qū)增幅大于山區(qū)。

將整個(gè)流域按照空間分為塔北、塔南、塔西三個(gè)區(qū)域進(jìn)行氣溫變化特征分析（表1、圖1），塔里木河流域的年平均氣溫呈逐年代遞增趨勢(shì)，其中，塔河流域北部增長(zhǎng)最為明顯，其次為南部、西部的增加幅度相對(duì)較小。1960s溫度最低，2000年后溫度最高。2000年以后較45a平均，流域北部增加了1.22℃，增幅達(dá)13.15%；南部增加了1.00℃，增幅達(dá)10.53%；西部增加了0.8℃，增幅達(dá)6.67℃。較1960s，流域北部增加了1.8℃，增幅達(dá)20.60%；南部增加了1.7℃，增幅達(dá)19.32%；西部增加了1.3℃，增幅達(dá)11.33℃。塔北區(qū)域增幅大于塔南和塔西區(qū)域。

表1 1961－2005年塔里木河流域各區(qū)氣溫年代變化

2.2 降水變化特征

由表2和圖2可知，塔里木河流域各區(qū)的年平均降水量，1961—2005年整體上呈逐年代遞增趨勢(shì)，其中2000年以后較45a平均，各年代平均降水量增加16.65mm，各年代平均增幅17.89%，較1960s增加了29.68mm，增幅達(dá)37.08%，1960s偏枯，1990s和2000年后偏豐。將平原區(qū)22個(gè)氣象站和山區(qū)4個(gè)氣象站降水量進(jìn)行平均，分析山區(qū)和平原區(qū)降水變化特征（表2、圖2）可知，降水逐年增加，2000年以后較45 a平均，平原區(qū)增加了16.34mm，增幅達(dá)23.06%；山區(qū)增加了31.04mm，增幅達(dá)15.32%；較1960s，平原區(qū)增加了30.70mm，增幅達(dá)51.34%；山區(qū)增加了41.90mm，增幅達(dá)21.85%，山區(qū)增幅大于平原區(qū)。

塔里木河流域的年平均降水量逐年代遞增趨勢(shì)，其中，塔河流域北部增長(zhǎng)最為明顯，其次為南部，西部的增加幅度相對(duì)比較小。2000年以后較45a平均，流域北部增加了16.64mm，增幅達(dá)16.18%；南部增加了28.94mm，增幅達(dá)26.91%；西部增加了9.02 mm，增幅達(dá)24.79%。較1960s，流域北部增加了35.10mm，增幅達(dá)41.59%；南部增加了37.90mm，增幅達(dá)38.44%；西部增加了14.40mm，增幅達(dá)46.45%。塔北地區(qū)增幅最大，其次為塔南和塔西地區(qū)。

圖1 塔里木河流域各區(qū)氣溫年代變化

表2 1961－2005年塔里木河流域各區(qū)降水量年代變化

2.3 徑流變化特征

根據(jù)1961—2008年塔里木河阿拉爾干流區(qū)水文站和黃水溝、塔什店、大山口、卡群、玉孜門(mén)勒克、通古孜洛克和烏魯瓦提1個(gè)干流區(qū)水文站，7個(gè)源流區(qū)水文站的資料統(tǒng)計(jì)（表3）可知，塔里木河流域干流徑流量逐年減少，各源流的產(chǎn)流區(qū)均在山區(qū)，出山口徑流量3個(gè)河流均增加，增加幅度不大，2000年以后徑流量與1960s相比：和田河同古孜洛克站徑流量增加了1.43億m3，增幅達(dá)6.29%；烏魯瓦提站增加了2.03億m3，增幅達(dá)9.48%；干流阿拉爾站年經(jīng)流量減少了6.93 m3，減幅達(dá)13.70%；葉爾羌河卡群站增加了8.57億m3，增幅為13.65%；玉孜門(mén)勒克站增加了2.73億m3，增幅為34.42% ；開(kāi)孔河黃水溝站增加了0.92億m3，增幅達(dá)34.95%。2000年后平均徑流量與多年平均相比：干流阿拉爾站減少了1.35億m3，減幅為3.00%；葉爾羌河玉孜門(mén)勒克站增加了1.91億m3，增幅為21.80%；和田河同古孜洛克站徑流量增加了1.76億m3，增幅達(dá)7.88%；烏魯瓦提站增加了1.75億m3，增幅達(dá)8.06%；開(kāi)孔河黃水溝站增加了0.58億m3，增幅達(dá)19.48%；大山口站增加了5.43億 m3，增幅達(dá)14.33%。

2.4 氣候變化對(duì)塔里木河徑流量的影響

用塔里木河流域巴音布魯克（開(kāi)孔河）和塔什庫(kù)爾干（葉爾羌河）源流區(qū)1961—2005年出山口徑流量和氣溫、降水資料進(jìn)行相關(guān)分析，圖3和圖4為塔河流域巴音布魯克地區(qū)，圖5和圖6為塔什庫(kù)爾干源流地區(qū)近45a（1961—2005）來(lái)氣溫、降水和徑流變化趨勢(shì)。巴音布魯克（圖3）和塔什庫(kù)爾干（圖5）各年平均徑流量與相應(yīng)各年的平均氣溫作對(duì)比，圖中1960s—1980s和1980s—2000s（2001—2005）趨勢(shì)線(xiàn)為年平均徑流與年平均氣溫的線(xiàn)性回歸，其傾向率都為正，巴音布魯克1980s以前與1980s以后傾向率分別為0.183 4和0.347 8億 m3／℃，塔什庫(kù)爾干分別為2.510 3和6.017 5億m3／℃，說(shuō)明塔河流域氣候變化下溫度升高對(duì)徑流增加有較大貢獻(xiàn)，而對(duì)形成于昆侖山水系的河流與天山水系的河流相比較，對(duì)前者的影響要遠(yuǎn)大于后者。各年平均徑流量與相應(yīng)各年的平均降水量作對(duì)比（圖4和圖6），由圖4可知，巴音布魯克1980s前與1980s后傾向率都為正，分別為0.000 6和0.001 7億m3／mm；塔什庫(kù)爾干分別為－0.017 9和－0.005 4億m3／mm，說(shuō)明塔河流域氣候變化下降水增加對(duì)年徑流的影響較小，尤其對(duì)于形成于昆侖山水系的河流。

圖2 塔里木河流域各區(qū)降水量年代變化

表3 1961－2005年塔里木河流域各站不同年代徑流量變化 億m3

圖3 巴音布魯克年平均徑流量與年平均氣溫的關(guān)系

圖4 巴音布魯克年平均徑流量與年平均降水量的關(guān)系

圖5 塔什庫(kù)爾干年平均徑流量與年平均氣溫的關(guān)系

圖6 塔什庫(kù)爾干年平均徑流量與年平均降水量的關(guān)系

3 討論

（1）近45a以來(lái)塔里木河流域呈變暖增濕趨勢(shì)，2000年后平均與多年平均相比氣溫增加了0.75℃，增幅7.69%，其中平原區(qū)與山區(qū)相比，平原區(qū)增幅大于山區(qū)，空間上塔河流域北部增長(zhǎng)最為明顯，其次為南部、西部；2000年后平均降水與多年平均相比降水量增加了16.65mm，增幅17.89%，其中山區(qū)增幅大于平原。

（2）1961—2008年間塔里木河流域干流徑流量逐年減少，2000年后平均徑流量與多年平均相比，干流阿拉爾站減少了1.35億m3，減幅為3.00%；葉爾羌河玉孜門(mén)勒克站增加了1.91億 m3，增幅為21.80%；和田河同古孜洛克站徑流量增加了1.76億m3，增幅7.88%；烏魯瓦提站增加了1.75億 m3，增幅達(dá)8.06%；開(kāi)孔河黃水溝站增加了0.58億m3，增幅達(dá)19.48%；大山口站增加了5.43億m3，增幅達(dá)14.33%。

（3）塔河流域年際降雨與氣溫變化是引起徑流變化的根本原因，根據(jù)巴音布魯克（開(kāi)孔河）和塔什庫(kù)爾干（葉爾羌河）源流區(qū)1961—2005年出山口徑流量和氣溫、降水的相關(guān)分析，塔河流域氣候變化下溫度升高對(duì)徑流增加有較大貢獻(xiàn)，而對(duì)形成于昆侖山水系的河流的影響大于形成于天山水系的河流；降水增加對(duì)年徑流的影響較小，尤其對(duì)于形成于昆侖山水系的河流。

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