新疆哈密近65年降水量與蒸發(fā)量變化分析

尹進(jìn)文

(新疆哈密水文勘測(cè)局，新疆 哈密 839000)

新疆哈密近65年降水量與蒸發(fā)量變化分析

尹進(jìn)文

(新疆哈密水文勘測(cè)局，新疆 哈密 839000)

通過(guò)對(duì)哈密氣象站1951-2015年降水量和蒸發(fā)量資料進(jìn)行分析，給出該區(qū)域降水、蒸發(fā)的分布特征及年內(nèi)、年際變化。結(jié)果表明：哈密市降水量呈明顯增加趨勢(shì)，速率為2.6 mm/10a，特別是1987年以后降水量增加更加明顯，較1986年以前平均增加11.4 mm，增幅33.5%；蒸發(fā)量呈明顯下降趨勢(shì)，平均下降速率為168.7 mm/10a ，1987年后較1986年前平均減少586 mm，減幅為19.6%。

降水量；蒸發(fā)量；變化趨勢(shì)；年內(nèi)分配

在我國(guó)內(nèi)陸干旱區(qū)，降水是最重要的水資源[1]。降水量的時(shí)空分布會(huì)對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)和環(huán)境能夠造成重大影響[2]，內(nèi)陸干旱區(qū)降水在空間和季節(jié)變化上具有一定的復(fù)雜性，年際和年內(nèi)降水波動(dòng)較大。

水文監(jiān)測(cè)和調(diào)查資料顯示，哈密是缺水較嚴(yán)重的區(qū)域，水資源短缺是該地區(qū)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)和保護(hù)的最大制約因素。預(yù)測(cè)表明，全球氣候變暖日益顯著，預(yù)期全球水文循環(huán)強(qiáng)化將會(huì)使全球降水量增加7%～15%，洪澇就會(huì)更為頻繁[3-4]。近年來(lái)，受來(lái)自大西洋和北冰洋的西風(fēng)氣流影響及全球變暖促使南方熱帶海洋水汽向北輸送，20世紀(jì)80和90年代空中水汽含量明顯增加，西北地區(qū)東部氣候?qū)⑾蚺瘽褶D(zhuǎn)變[5]。在這樣的背景下，哈密地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境都會(huì)遭受到氣候變化的影響。本文著重分析了哈密近65年(1951-2015年)降水和蒸發(fā)的變化特征，為今后哈密地區(qū)的水資源評(píng)估和有效利用提供參考依據(jù)。

1 概況

哈密市位于新疆維吾爾自治區(qū)東部，距新疆首府烏魯木齊市595 km。東與甘肅省的肅北縣、安西縣、敦煌市為鄰，西與木壘哈薩克自治縣、鄯善縣毗連，南與巴音郭勒蒙古自治州相連，北與伊吾縣和巴里坤哈薩克自治縣相接，東北與蒙古人民共和國(guó)接壤。哈密地區(qū)地勢(shì)北高南低，自東北向西南傾斜。哈爾里克山主峰托木爾提峰海拔高度4 886 m，是全地區(qū)最高點(diǎn)，哈密市區(qū)海拔高度738 m，市區(qū)西南部沙爾湖海拔高度53 m，是全市最低處，土地總面積85 900 km2，市區(qū)面積約23 km2[6]。哈密區(qū)域水系及氣象站位置見(jiàn)圖1。

2 降水量時(shí)間變化特征

2.1 年降水量變化

圖2為哈密1951-2015年降水量的距平變化趨勢(shì)。從圖中看出，哈密降水存在比較大的年變率，20世紀(jì)50-70年代末年降水量負(fù)距平超過(guò)10 mm的出現(xiàn)12次，正距平超過(guò)10 mm的出現(xiàn)5次，說(shuō)明這一時(shí)期哈密處于干旱期；80年代以后，降水量負(fù)距平超過(guò)10 mm的出現(xiàn)7次，正距平超過(guò)10 mm的出現(xiàn)14次，尤其2000年后的16年，負(fù)距平值有5個(gè)年份出現(xiàn)，其余為正距平，說(shuō)明80年代后哈密降水量比80年代前有所增加，且呈逐漸增加趨勢(shì)，1951-2015年的變率為2.616 mm/10a。

2.2 年降水量累積距平

從圖3可以看出，盡管年降水量累積距平基本為負(fù)值，但曲線的變化形態(tài)卻十分清晰地反映了65 a來(lái)哈密年降水量變化很大。年降水量在1986年前呈下降趨勢(shì)，1987年以后呈上升趨勢(shì)，特別是1997年以后上升較快，上升趨勢(shì)至今未減。1951—1986年平均年降水量為34.0 mm，1987—2015年平均年降水量為45.4 mm，增加11.4 mm。1987—2015年平均降水量比1951—1986年增加了33.5%。

圖1 區(qū)域水系及氣象站位置示意圖

圖2 哈密1951-2015年降水量距平變化趨勢(shì)圖

2.3 降水量的年代際變化

分別對(duì)哈密降水量系列作了20世紀(jì)50年代(1951-1959年)、60年代(1960-1969年)、70年代(1970-1979年)、80年代(1980-1989年)、90年代(1990-1999年)、00年后、2010年以后(2010-2015年)進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)表1。

從表1可以看出，60年代為少雨段，平均降水比多年均值偏少28.9%；50、70、80年代為平雨段，平均降水比多年均值偏少4.9%、5.1%、3.1%；00年代、2010年后這兩個(gè)時(shí)段為多雨段，平均降水比多年均值偏多23.8%、22.5%，特別是2000年以后降水量快速上升，與多年降水量相比明顯增大。

表1 哈密降水量的年代際變化 %

2.4 降水量的年內(nèi)分配

哈密市降水量的年內(nèi)分配不均勻，連續(xù)最大四個(gè)月降水量出現(xiàn)在5-8月，占年降水量的56.3%，其中夏季降水最多，占年降水量的47.9%；其次是春、秋季，分別占年降水量的19.1%、 21.2%；冬季降水最少，占年降水量的11.8%。最大月降水量出現(xiàn)在7月，占年降水量的19.3%，最小月降水量出現(xiàn)在3月，占年降水量的3.1%。

圖3 哈密1951-2015年降水量累積距平圖

圖4 哈密1951-2015年蒸發(fā)量距平及變化趨勢(shì)

3 蒸發(fā)量的時(shí)間變化特征

3.1 年水面蒸發(fā)量變化

水面蒸發(fā)量主要受氣候、地理位置及下墊面等多種因素影響，低溫和高濕地帶的水面蒸發(fā)量小，高溫干燥地帶的水面蒸發(fā)量大。哈密市由于地形變化較大，所以蒸發(fā)能力也有較大差異。圖4為哈密1951-2015年蒸發(fā)量的距平變化趨勢(shì)。從圖4看出，哈密蒸發(fā)存在比較大的年變率，20世紀(jì)70年代以前蒸發(fā)量距平全部為正，共出現(xiàn)18次正距平，說(shuō)明這一時(shí)期哈密蒸散量較大；1987年以后蒸發(fā)量距平全部為負(fù)，共出現(xiàn)26次負(fù)距平，說(shuō)明這一時(shí)期哈密蒸散量較?。?970-1986年間有8次負(fù)距平，7次正距平，這一時(shí)期哈密蒸散量較穩(wěn)定。圖4還反映出隨著年代的增加蒸散量的變化趨勢(shì)是下降的，與降水量的變化趨勢(shì)相反。1951-2015年的變率為-168.7 mm/10a。

3.2 年水面蒸發(fā)量累積距平

從圖5可以看出，年蒸發(fā)量在1969年前呈上升趨勢(shì)，1986年以后呈下降趨勢(shì)，下降趨勢(shì)至今未減。1970-1985年間蒸發(fā)量變化比較平穩(wěn)，沒(méi)有大的變化。1951-1986年平均年蒸發(fā)量為2 989 mm，1987-2015年平均年蒸發(fā)量為2 403 mm，減少586 mm。1987-2015年平均蒸發(fā)量比1951-1986年減少了19.6%。

3.3 水面蒸發(fā)量的年代際變化

分別對(duì)哈密蒸發(fā)量系列作了20世紀(jì)50年代(1951—1959年)、60年代(1960—1969年)、70年代(1970—1979年)、80年代(1980—1989年)、90年代(1990—1999年)、00年以后、2010年后的分析。

從表2的年代際距平分析，隨著年代的增加，蒸發(fā)量逐漸減少，50年代與60年代、80年代與90年代相比蒸發(fā)量變化幅度較大，90年代與00年后相比蒸發(fā)量的變化幅度是最小的。

圖5 哈密1951-2015年蒸發(fā)量累積距平圖

mm

圖6 降水量與蒸發(fā)量關(guān)系圖

3.4 水面蒸發(fā)量的年內(nèi)分配

水面蒸發(fā)量的年內(nèi)變化，主要受年內(nèi)溫度、濕度和風(fēng)的影響，由于氣溫年較差高達(dá)40℃左右，故水面蒸發(fā)量冬季小，夏季大，夏季(6—8月)氣溫高，蒸發(fā)量也大，占年水面蒸發(fā)量的46.0%；春季(3—5月)多風(fēng)，蒸發(fā)量大于秋季，占年水面蒸發(fā)量的31.7%；冬季(12—2月)氣溫低，蒸發(fā)量最小，占年水面蒸發(fā)量的3.7%。連續(xù)最大4個(gè)月蒸發(fā)量出現(xiàn)在5—8月，占年蒸發(fā)量的60.2%。年內(nèi)最大蒸發(fā)量出現(xiàn)在7月，占年水面蒸發(fā)的15.8%，年內(nèi)最小蒸發(fā)量多出現(xiàn)在1月，占年水面蒸發(fā)的0.9%。

4 降水與蒸發(fā)的關(guān)系

哈密降水量與蒸發(fā)量相關(guān)系數(shù)、線性方程見(jiàn)圖6，反映出降水與蒸發(fā)呈負(fù)相關(guān)，由方程推算出每增加10 mm降水量，蒸發(fā)量減少108.6 mm。說(shuō)明哈密的降水在增加，蒸發(fā)在減小，氣候轉(zhuǎn)濕，這種現(xiàn)象與施雅風(fēng)在中國(guó)西北氣候由暖干向暖濕轉(zhuǎn)型的觀點(diǎn)一致。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)年降水量與年水面蒸發(fā)量呈相反趨勢(shì)變化，降水多的年份正好是蒸發(fā)量少的年份，近65 a來(lái)，年降水量總體呈上升趨勢(shì)，年蒸發(fā)量呈下降趨勢(shì)。從1987年以來(lái)，降水量增加更明顯，蒸發(fā)量正好相反呈明顯減少趨勢(shì)，1987年后平均年降水量較前期增加了11.4 mm，增加33.5%；而蒸發(fā)卻減少586 mm，減少19.6%。

(2)降水量呈增加趨勢(shì)，蒸發(fā)量呈下降趨勢(shì)，引起這種趨勢(shì)的可能原因是全球氣候變暖驅(qū)動(dòng)水循環(huán)加劇，空氣中水汽含量增多，海洋變暖，風(fēng)的分量偏強(qiáng)，哈密綠洲面積的增大等。哈密市氣候呈現(xiàn)轉(zhuǎn)濕型，但轉(zhuǎn)濕程度，應(yīng)根據(jù)空氣濕度等資料來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明。

(3)降水量的年內(nèi)分配多集中在4—9月，而1—3月、10—12月降水量極少，年內(nèi)最大降水量出現(xiàn)在7月，年內(nèi)最小降水量出現(xiàn)在3月。水面蒸發(fā)量年內(nèi)連續(xù)最大4個(gè)月出現(xiàn)在5—8月，年內(nèi)最大月蒸發(fā)量出現(xiàn)在7月，年內(nèi)最小月蒸發(fā)量出現(xiàn)在1月。

[1]李江風(fēng).新疆氣候[M].北京：氣象出版社.1991.

[2]胡汝驥，樊自立，等.近50年新疆氣候變化對(duì)環(huán)境影響[J].干旱區(qū)地理.2001.24(2)：97-103.

[3]全球變暖[M].北京：氣象出版社.1998.

[4]王順德，等.塔里木河流域近40a來(lái)氣候、水文變化及影響[J].冰川凍土.2003.25(3)：315-320.

[5]施雅風(fēng)，等.中國(guó)西北氣候由暖干向暖濕轉(zhuǎn)型問(wèn)題評(píng)估[M].氣象出版社.2003.

[6]哈密縣志編纂委員會(huì).哈密縣志[M].烏魯木齊：新疆大學(xué)出版社.1994.

2017-04-05

尹進(jìn)文(1969-)，女，新疆哈密人，工程師，主要從事水文水資源工作。

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1004-1184(2017)04-0247-03