庫車市山區(qū)和平原代表站降水、氣溫特征對比及氣象災(zāi)害防御措施

彭江良，盧 英，吳 芳，努爾比艷·吾買爾

1.新疆庫車市氣象局，新疆庫車 843200；2.新疆阿克蘇市氣象局，新疆阿克蘇 843000

庫車市位于天山中部南麓，塔里木盆地北緣，地處新疆維吾爾自治區(qū)南疆中部，位于阿克蘇地區(qū)東端。因處于中緯度地帶，既受溫帶天氣系統(tǒng)的影響，又受北冰洋冷氣團控制，加上地處亞歐大陸腹地，距海遙遠，下墊面多為戈壁沙漠，庫車市降雨量少，蒸發(fā)量大，氣候干燥，屬于暖溫帶大陸性干旱氣候，熱量豐富，夏季炎熱，冬季干冷，年溫差和日溫差均很大。以灌溉農(nóng)業(yè)為主，是我國新疆維吾爾自治區(qū)重要的糧、棉、畜、林果基地。

庫車市地形北高南低，自西北向東南傾斜，可概括劃分為北部天山山地，沖積扇形礫石戈壁地和南部沖積平原。北部山地面積為6 854.43 km2，山脈多為東南走向，溝壑縱橫交錯，地形復(fù)雜，海拔1 700～4 550 m；靠山地區(qū)有762.18 km2的沖積扇形礫石戈壁地，南部為沖積平原，面積7 648.39 km2，海拔在930～1 225 m，地勢平坦。由于山區(qū)地形復(fù)雜、交通和通信、電力條件的限制，觀測站相對較少，對庫車市轄區(qū)山區(qū)降水、氣溫特征的研究不多，了解不夠深入。本研究選取大峽谷和東風煤礦站觀測要素項目較多、資料最完整，經(jīng)過質(zhì)量控制的近5年降水、氣溫資料與庫車平原代表站（庫車城區(qū)國家基本站）對比分析，以便更好地了解山區(qū)氣溫、降水及附近區(qū)域氣候特征，從而為氣候資源開發(fā)利用、經(jīng)濟項目建設(shè)及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展趨利避害方面提供參考依據(jù)[1]。

1 測站環(huán)境和資料情況

東風煤礦站、大峽谷站、庫車國家基本站海拔分別為1 820、1 495、1 081.3 m，東風煤礦站周圍是龜茲礦業(yè)等煤礦區(qū)、大峽谷站在景點附近，均在217國道庫車段沿線的山谷地勢相對平坦地帶，東風煤礦站、大峽谷站位于庫車市北部中高山區(qū)，兩站垂直于217國道方向150~450 m以外為幾百至上千米的高山，而庫車國家基本站位于城區(qū)北部郊區(qū)，周圍被農(nóng)田環(huán)繞。根據(jù)海拔和地形地勢，所選取的東風煤礦站、大峽谷站、庫車國家基本站分別代表中高山區(qū)、中低山區(qū)和平原。

庫車市地形地貌復(fù)雜，降水量時空分布不均，山區(qū)選取東風煤礦站和大峽谷站，由于當初2013年前后建站時主要用于夏季防洪監(jiān)測暴雨，因建站經(jīng)費緊張，東風煤礦站沒有冬季監(jiān)測降雪的稱重式降水監(jiān)測設(shè)備，加上東風煤礦冬季多陰天原因資料不完整。大峽谷站2017年下半年安裝了冬季可監(jiān)測降雪的稱重式降水監(jiān)測設(shè)備，有近兩年的冬季降雪資料，所以冬季降雪可以參考距離東風煤礦較近的大峽谷站資料（圖1）。

圖1 東風煤礦站、大峽谷站、庫車國家基本站分布圖

2 山區(qū)和平原代表站降水特征

庫車市歷年平均降水量為74.6 mm，降水量年際變化大，最少年份降水量僅23.5 mm，最多年份為194.7 mm。20世紀90年代以來，降水呈增加的趨勢，2008—2009年有所減少，2010—2011年降水又呈偏多的趨勢。降水主要集中在5—9月，夏季降雨量14.0～125.0 mm，平均降雨量為36.6 mm，占全年降水量32%，局地易發(fā)生暴雨、冰雹等強對流災(zāi)害性天氣，歷時短、來勢猛、強度大、局地性強，暴雨常常引發(fā)洪澇、泥石流、滑坡、城市內(nèi)澇等次生災(zāi)害，暴雨過程一般僅持續(xù)數(shù)小時。

分析1978—2020年庫車國家基本站降雨資料可知，庫車市5—9月的多年平均降水量為55.9 mm，6月降水量最多，為17.7 mm；7和8月次之，降水量分別為12.5和11.3 mm，5和9月降水量分別為8.2、6.2 mm。1978—2020年的5—9月，庫車市氣象站出現(xiàn)暴雨日數(shù)為6 d，1978年、1979年、1987年、1992年、1997年、2005年各1 d，最大日降雨量為37.5 mm，出現(xiàn)在1997年5月11日。

山區(qū)4—10月降水資料較為完整，從圖2可以看出，近5年的4—10月庫車本站、大峽谷、東風煤礦降水量分別為91.9、183.2、237.2 mm。近5年的庫車本站、大峽谷、東風煤礦站日最大降水量分別為18.0（2016年6月23日）、32.2（2018年6月17日）、34.8 mm（2016年8月16日）。

圖2 近5年庫車本站、大峽谷、東風煤礦4—10月平均降水量

從圖3可以看出，近5年的庫車本站、大峽谷、東風煤礦降水量集中在5—8月，占全年降水量的70%～80%，月最大降水量均出現(xiàn)在8月，3站的月平均降水量分別為26.7、44.7、77.0 mm。從庫車市暴雨致災(zāi)因子危險性分區(qū)結(jié)果可見（圖4），暴雨災(zāi)害危險性等級分布總體呈北高南低的特征，北部除東北角為較低或低等級外，其他區(qū)域為較高等級，東風煤礦和大峽谷為暴雨災(zāi)害危險性較高至高等級，受暴雨影響較明顯，易誘發(fā)小流域山洪、泥石流、山體滑坡等次生災(zāi)害；南部大部區(qū)域為低或者較低等級，暴雨洪澇災(zāi)害影響較小。

圖3 近5年庫車本站、大峽谷、東風煤礦各月平均降水量

圖4 庫車市暴雨災(zāi)害危險性等級區(qū)劃圖

3 山區(qū)和平原代表站氣溫特征分析

氣溫因太陽輻射、地表狀況和地形等條件不同而存在差異。氣溫資料相對完整，選取質(zhì)量較高的東風煤礦站代表山區(qū)站與庫車平原代表站（庫車城區(qū)國家基本站）進行對比分析。由圖5可知，近5年東風煤礦和庫車本站月平均氣溫均在7月達到最高值，分別為22.3、25.0℃；1月降至全年最低，分別為-8.1和-6.9℃；12月為全年次低值，平均氣溫分別為-6.9、-5.3℃。近5年平均氣溫東風煤礦為8.5℃，比庫車本站(10.9℃)低2.4℃。

圖5 東風煤礦和庫車本站近5年各月平均氣溫變化

全年平均最高氣溫東風煤礦和庫車本站分別為16.0和16.9℃，月平均最高氣溫均在7月達到最高，分別為29.8、30.5℃；極端最高氣溫也均出現(xiàn)在7月，東風煤礦為37.4℃（2015年7月24日），庫車本站為39.3℃（2017年7月10日）。全年平均最低氣溫東風煤礦和庫車本站分別為3.2和4.7℃，月平均最低氣溫均在1月降至最低，分別為-13.7、-12.0℃；年極端最低氣溫東風煤礦為-23.4℃，出現(xiàn)在2018年1月30日，庫車本站為-17.9℃，出現(xiàn)在2018年12月29日。從日最低氣溫＜0℃日數(shù)來看，東風煤礦為136 d，比庫車本站(131 d)多5 d；從日最低氣溫＜-15℃日數(shù)來看，東風煤礦為18 d，比庫車本站(6 d)多12 d。

從圖6可以看出，平均氣溫日較差，冬季（12月至翌年2月）東風煤礦比庫車本站高1.7～2.9℃，春季至秋季（3—11月）東風煤礦比庫車本站低0.2～2.8℃，表明山區(qū)東風煤礦冬季晝夜溫差大于平原區(qū)域，春季至秋季山區(qū)晝夜溫差比平原區(qū)域小。

圖6 東風煤礦和庫車本站近5年平均氣溫日較差各月變化

4 降水、氣溫異常引起的氣象災(zāi)害成因和防御措施

農(nóng)業(yè)是氣候變化最敏感的領(lǐng)域之一，氣溫、降水是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和作物分布的重要因素。受到全球氣候變暖、特殊地理位置和地形等因素的影響，庫車市降水和氣溫異常造成的暴雨洪澇、干旱、寒潮等氣象災(zāi)害每年給當?shù)剞r(nóng)業(yè)、水利等造成數(shù)百萬至上億元的經(jīng)濟損失，嚴重威脅糧食、經(jīng)濟作物、林果業(yè)、牧業(yè)生產(chǎn)及生態(tài)環(huán)境。因此，研究氣象災(zāi)害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，加快氣象防災(zāi)減災(zāi)體系建設(shè)速度，提高氣象災(zāi)害防御能力，對經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展、改善生態(tài)環(huán)境、提高人民群眾生活水平具有重要意義。

4.1 氣象災(zāi)害特征和成因

暴雨是引發(fā)洪澇災(zāi)害的直接因素，是庫車市發(fā)生較頻繁、危害較為嚴重的一種氣象災(zāi)害。庫車市暴雨分為持續(xù)性暴雨和強對流暴雨，持續(xù)性暴雨強度大、持續(xù)時間長、影響范圍廣等，而強對流暴雨歷時短、強度大，局地性和突發(fā)性強等，暴雨易引發(fā)山洪、泥石流、低洼地積水等災(zāi)害。

冬季至初春，受寒潮等影響，庫車時常出現(xiàn)低溫凍害等災(zāi)害性天氣，長時間低溫天氣極易出現(xiàn)凍害，給人們生活帶來極大的不便，對農(nóng)業(yè)、林業(yè)、交通等行業(yè)造成很大的影響。

高溫災(zāi)害主要是指日最高氣溫≥35℃、生物體不能適應(yīng)這種環(huán)境而出現(xiàn)各種災(zāi)害現(xiàn)象。庫車縣地處天山南麓，夏季6—8 月受穩(wěn)定而強大的新疆高壓脊控制，常出現(xiàn)35℃以上的高溫。東部地區(qū)和南部地區(qū)為高溫多發(fā)區(qū)，北部山區(qū)最少。氣溫偏高而降水長時間偏少易出現(xiàn)干旱天氣。

4.2 氣象災(zāi)害防御措施

（1）根據(jù)干旱發(fā)生規(guī)律，合理安排農(nóng)業(yè)用水，調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，抓住有利時機進行人工增雨，以緩解旱情，降低干旱造成的損失。

（2）完善排水系統(tǒng)，對低洼地區(qū)管網(wǎng)等設(shè)施進行改造，積極應(yīng)對暴雨洪澇，疏通田間溝渠，對受澇作物地塊排水，減少農(nóng)田洪澇積水災(zāi)害問題。暴雨過后，及時清洗葉面殘留的淤泥，以促進作物盡早恢復(fù)光合作用；對受澇田塊加快追肥，養(yǎng)分元素要全、數(shù)量要足，起到養(yǎng)根護葉的作用。

（3）進一步加強氣象災(zāi)害防御科普宣傳，將氣象災(zāi)害防御知識列入國民教育體系，正確使用氣象信息，增強全社會災(zāi)害防御意識和自救互救能力。同時，加強氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警發(fā)布能力建設(shè)，擴大農(nóng)村氣象災(zāi)害預(yù)警信息覆蓋面，加強對農(nóng)民防災(zāi)避災(zāi)技能的培訓(xùn)，重視田間管理和農(nóng)業(yè)保險轉(zhuǎn)移災(zāi)害風險，最大限度地減少降水、氣溫異常引發(fā)的氣象災(zāi)害給農(nóng)業(yè)、水利、林果業(yè)帶來的經(jīng)濟損失。

5 結(jié)論

由于庫車市境內(nèi)地貌復(fù)雜，存在明顯的區(qū)域性氣候差異，自北向南大致可分為3個氣候區(qū)域，北部山區(qū)地勢較高，氣溫低、降水量多，屬于山區(qū)氣候，中部是平原，屬于綠洲平原氣候。

（1）庫車地形復(fù)雜，氣溫空間變化很大，海拔和地形對山區(qū)氣溫影響最顯著，近5年平均氣溫東風煤礦為8.5℃，比庫車本站(10.9℃)低2.4℃，山區(qū)冬季溫差大而春季至秋季溫差小。

（2）降水是山區(qū)重要氣候資源，山區(qū)地形復(fù)雜使降水局地差異很大，了解山區(qū)降水特征對防洪、開發(fā)利用水資源、旅游業(yè)、農(nóng)業(yè)趨利避害有重要意義。

（3）近5年4—10月降水量、日最大降水量、月最大降水量從平原到中高山區(qū)逐漸增加，山區(qū)降水量和降水強度隨海拔上升而增加，這是氣流受到地形抬升作用，降水系統(tǒng)遇阻滯留，使降水時間延長，加上地形引起的局地環(huán)流，山區(qū)降水多于平原地區(qū)，且受暴雨影響較明顯，易誘發(fā)小流域山洪、泥石流、山體滑坡等次生災(zāi)害。

（4）降水、氣溫異常造成的暴雨洪澇、干旱、高溫、寒潮每年給農(nóng)業(yè)和水利等帶來較大的經(jīng)濟損失，需要加強氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警發(fā)布能力建設(shè)，擴大農(nóng)村氣象災(zāi)害預(yù)警信息覆蓋面，加大農(nóng)村防災(zāi)避災(zāi)技能培訓(xùn)力度，重視田間管理和農(nóng)業(yè)保險轉(zhuǎn)移災(zāi)害風險，以便最大限度地降低災(zāi)害損失。