阿克蘇河流域降水量年際變化特征分析

趙 飛

(新疆阿克蘇水文勘測局，新疆 阿克蘇 843000)

1 阿克蘇河流域降水量及其分布特征

阿克蘇河流域位于天山南麓的中部和西部、在塔里木盆地的西北邊界，是塔里木河最富水的支流。上游有庫瑪拉克河與托什干河兩條源流，兩大源流入境后，分別流經克孜勒蘇及阿克蘇兩地州的阿合奇、烏什、溫宿、阿克蘇、阿瓦提等五縣市，在肖夾克(東經80°59′，北緯40°32′)處加入塔里木河。阿克蘇河的主要河流長132 km，地理位置在東經75°35′～81°00′和北緯40°25′～42°28′之間。流域總面積為63,100 km2，其中所屬流域中有42,800 km2位于我國。國外(吉爾吉斯斯坦境內)流域面積2.03萬km2；本次流域降水量分析的范圍為阿克蘇河流域國內的部分區(qū)域，涉及區(qū)域面積3.60萬km2，其中山區(qū)面積2.21萬km2，平原面積1.39萬km2[1]。

阿克蘇河流域地理位置位于歐亞大陸的腹地，該盆地的地形從北向南，從西向東逐漸減小，從而使地質帶分布更加清晰。水蒸氣主要來自西方循環(huán)。降水主要集中在山區(qū)，且東西部分布均勻。垂直帶的分布變化很大。托穆爾山頂附近的高山地區(qū)海拔7435 m，坎塘格峰的高峰為6995 m，年降水量在海拔1000 m左右的地區(qū)，年降水量僅為50 mm左右，增長率為海拔高度的年降水量約為16.9 mm/100 m[1-2]，這是河流徑流補給帶的典型特征，并且在垂直干旱地區(qū)具有多樣性的特點。

2 降雨量數據收集

2.1 雨量站分布情況

本次阿克蘇河流域降水量分析選用的降水量資料是評價區(qū)域內及周邊國家水文、雨量站網的實測數據。為了準確地分析和評估一個地區(qū)的降水分布，有必要選擇一個分布適當并能反映地形變化特征的降雨觀測站。本次選用阿克蘇河流域國家水文站及雨量站基本情況見表1[3]。

表1 阿克蘇河流域水文、雨量站一覽表

2.2 資料收集選用

本次阿克蘇河流域降水量年際變化分析是以1960年～2015年系列資料作為分析計算依據，共選用10處水文站、雨量站的降水量系列資料，其中水文站3處，雨量站7處。在對降水量進行分析計算時，由于各降水觀測站點的資料系列長短不一致，起訖年限不一致，需要對各降水觀測站點缺測資料以及對于實測資料系列雖有30年或以上，但時序上不連續(xù)的站點的降水量資料進行插補展延。

對表1中選取的站點缺測年份雨量資料采用相關系數法與臨近站點實測降雨量資料分析、比較，建立兩站年降水量相關關系曲線，其相關系數R在0.72～0.93之間，見圖1。采用相關系數較高的站點資料對缺測年份資料進行插補延展[4]，經分析其插補延展方法較為合理。

圖1 計算站點與參考站點年均降水量關系線圖

3 系列資料的三性分析

3.1 可靠性分析

本次降水量年際變化分析選用的降水觀測站點的降水量測驗、數據整編、年鑒刊印都嚴格執(zhí)行國家行業(yè)規(guī)范與標準。降水量資料經過各級業(yè)務部門技術審查、整編，成果具有較高的精度及可靠性，可以滿足本次分析工作的需要。

3.2 一致性分析

采用數理統(tǒng)計法進行年降水量的分析計算時，一個重要的前提是年降水量系列應具有一致性。就是說組成該系列的降水量資料，它們都是在相同的氣候條件，相同的基礎表面條件和相同的測試地點獲得的。其中，氣候條件變化非常緩慢，通常無需作為必需項去考慮。

本次選取用于分析計算的各站在降水量觀測期間，氣象場沒有遷移，根據相關的國家標準和規(guī)范進行水文和降水測試以及數據編輯。所有結果都包含在國家二級水文和氣象數據庫中，并且數據系列是一致的。

3.3 代表性分析

年降水量系列的代表性是指樣本與總年降水量的接近程度。它們越接近，序列越具有代表性，頻率分析結果就越準確。可以通過比較兩個統(tǒng)計參數來確定樣本對總體的代表性。但是，總體分布是未知的，無法直接進行比較。只有通過了解降水規(guī)律并將其與更長的降水序列數據進行比較，才能去對其進行一個合理的判斷與分析[4]。

(1)站點選擇

水文序列的代表性取決于它是否包括整個高、平、低水位循環(huán)，是否可以反映水循環(huán)可變性，高低水位交替以及特征值的客觀規(guī)律。在阿克蘇河流域，有10個觀測降水的水文和降雨觀測站。根據地理位置、數據系列的特征、氣候因素的相似性和一致性以及天文臺的均勻分布而定，本次降水量年際變化分析將阿克蘇河流域上的西大橋水文站、阿瓦提雨量站、阿克蘇雨量站和阿拉爾水文站4個資料系列較長的站點作為區(qū)域代表站進行分析。

(2)分析過程

降水規(guī)律的變化全面反映了氣候、自然地理和其他因素的影響。阿克蘇河流域位于天山南麓的中部和西部，以及塔里木盆地的西北端，由于西部環(huán)流的影響，每年的降水量變化都很大，有豐、枯水交替出現(xiàn)的規(guī)律模式。

根據樣本系列的長度，對于西大橋、阿瓦提、阿拉爾和阿克蘇的年降水量系列資料，在1960年～2015年區(qū)間內，以每10年為一個時段，2010年～2015年單獨為一個時段[5]，統(tǒng)計各時段年平均降水量與多年平均降水量的比值見表2和圖2。

圖2 阿克蘇河流域代表站各時段年降水量比較圖

表2 阿克蘇河流域代表站各時段年降水量比較表

4 分析結果

從表4中可以看出，阿克蘇河流域的降水量總體變化趨勢呈上升趨勢。從1960年代到1970年代，每個降水觀測臺的長期降水變化相對較為緩慢，變化量從-8.2%～20.8%不等，屬于降水量較少的時期，其中阿克蘇站變化量最大，變化幅度為20.8%。20世紀80年代至21世紀初，阿瓦提站時段平均降水量持續(xù)增加，該時段與多年平均值相比增加11.3%；西大橋站、阿拉爾站和阿克蘇站整體也呈持續(xù)增加趨勢，分別高于多年平均值5.8%、6.9%和7.1%。進入21世紀后，各站大多處于降水豐水期，但是在21世紀前10年，西大橋站和阿拉爾站降水量較多年平均降水量減少10.1%和9.8%；2010年后降水量增加幅度較大，4個代表站在2010年～2015年降水量較多年平均降水量增加幅度在15.7%～31.8%之間。

圖2顯示了阿克蘇河流域代表站年降水量變化柱狀圖，從圖中可以看出，阿瓦提站降水量變化幅度要大于西大橋站，其中阿瓦提站、西大橋站年降水量變化幅度相比阿拉爾和阿克蘇來說更明顯，而阿瓦提站年降水量大于西大橋站，遠大于阿拉爾站和阿克蘇站，阿克蘇和阿拉爾站年降水量比較少，變化范圍也相對穩(wěn)定。從總體趨勢的角度來看，阿克蘇河流域的年降水量從1960年代到21世紀初有所不同，總體呈逐年增加的趨勢；20世紀90年代以后，阿克蘇河流域降水量增加比較明顯。降水增加的主要原因是，在最近幾十年中，由于全球溫度上升，氣候呈現(xiàn)變暖趨勢，水循環(huán)加快，并且由溫度上升引起的冰川融化和蒸發(fā)的增加導致降雨量增加。

5 結語

通過對1960年～2015年阿克蘇河流域內系列降雨資料分析論證得出，因近年全球氣候變暖，阿克蘇河流域內降雨整體呈遞增趨勢，在山區(qū)增加趨勢更為顯著，而流域內河道水量來源主要由冰山融水組成，對降雨量數據的收集分析，為山洪災害預報、水資源開發(fā)利用、水利工程建設及農業(yè)灌溉提供參考依據。