喀什噶爾河流域干旱指數(shù)探析

付明明

（喀什水文勘測(cè)局,新疆 喀什 844000）

干旱指數(shù)是反映各地氣候干濕程度的指標(biāo),以年蒸發(fā)能力與年降水量之比表示?？κ哺翣柡恿饔?yàn)闃O度干旱地區(qū),生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)極其脆弱,研究其干旱指數(shù)對(duì)于流域水資源調(diào)配使用具有重要意義。

1 概況

喀什噶爾河流域位于新疆維吾爾自治區(qū)西南部,塔里木盆地西緣,總面積69650 km2,其中國(guó)內(nèi)面積67092 km2?？κ哺翣柡恿饔蚓硟?nèi)部分涉及的行政區(qū)域包括12 個(gè)縣（市）、13 個(gè)團(tuán)（場(chǎng)）。

喀什噶爾河流域三面環(huán)山,流域呈現(xiàn)開口向東的“簸箕”狀地形,印度洋的濕潤(rùn)水氣難以到達(dá),北冰洋的寒冷氣流也較難穿越,且地處北溫帶、亞歐大陸腹地,距離海洋較遠(yuǎn),因而干燥少雨,屬暖溫帶大陸性干旱-半干旱氣候帶。流域內(nèi)四季分明,光照時(shí)間長(zhǎng),氣溫年變化和日變化均比較大,降水稀少,蒸發(fā)強(qiáng)烈。夏季炎熱,但酷暑期短；冬無嚴(yán)寒,但低溫期長(zhǎng)；春夏多大風(fēng)、沙塵暴、浮塵天氣。因地形復(fù)雜,氣候差異較大,整個(gè)流域海拔由高到低大致可分為高山極高山氣候區(qū)、中低山丘陵氣候區(qū)、平原氣候區(qū)、沙漠荒漠氣候區(qū)4 個(gè)氣候區(qū)。

2 站點(diǎn)資料搜集

喀什噶爾河流域最早于1951年設(shè)立喀什氣象站,之后陸續(xù)設(shè)立了烏恰氣象站、阿俄水文站、沙曼水文站等氣象觀測(cè)站點(diǎn)。本次共收集喀什噶爾河流域內(nèi)21 個(gè)雨量觀測(cè)站點(diǎn)的逐月降水資料,同時(shí)收集了流域周邊區(qū)域4 個(gè)雨量觀測(cè)站點(diǎn)的逐月降水資料以控制降水深等值線的走勢(shì)。選用的雨量站均屬國(guó)家水文、氣象部門設(shè)立和管理的,觀測(cè)規(guī)范,資料整編按相應(yīng)技術(shù)規(guī)程進(jìn)行,成果可靠；其中氣象部門設(shè)立的雨量站基本未發(fā)生遷移,水文部門設(shè)立的雨量站雖發(fā)生遷移,但遷移距離相對(duì)較近,遷站前后所處位置氣候條件未發(fā)生較大改變,如卡拉貝利站、克勒克站,因此選用雨量站資料系列一致性較好。

3 水面蒸發(fā)地區(qū)、時(shí)空分布

3.1 水面蒸發(fā)量地區(qū)分布

喀什噶爾河流域由于氣候、地理位置等各類因素變化幅度較大,所以蒸發(fā)能力也有較大差異?？傮w而言水面蒸發(fā)量的地區(qū)分布與年降水量的地區(qū)分布呈相反趨勢(shì),即沙漠區(qū)大于山前傾斜平原,山前傾斜平原大于山區(qū)；從東向西,隨著地勢(shì)的抬升,水面蒸發(fā)量呈減少趨勢(shì)。

根據(jù)喀什噶爾河流域?qū)崪y(cè)資料分析,由于山區(qū)海拔較高,因而水面蒸發(fā)量一般較低,在1000 mm~1300 mm（E601 蒸發(fā)器觀測(cè)資料,下同）之間,如喀拉庫(kù)里水文站多年平均水面蒸發(fā)量為1239 mm,阿合奇氣象站多年平均水面蒸發(fā)量為1073 mm,沙里桂蘭克水文站多年平均水面蒸發(fā)量為1288 mm。

處于迎風(fēng)坡的中低山區(qū)是水面蒸發(fā)的高值區(qū)域,該區(qū)域氣溫較山區(qū)高,同時(shí)風(fēng)量、風(fēng)速也較山區(qū)、平原區(qū)豐富。如在克孜河中上游河段存在一個(gè)水面蒸發(fā)量高值區(qū),該區(qū)域牙師水文站多年平均水面蒸發(fā)量為1696 mm,烏恰氣象站多年平均水面蒸發(fā)量為1627 mm,卡浪溝呂克水文站多年平均水面蒸發(fā)量為1717 mm,卡拉貝利水文站多年平均水面蒸發(fā)量為2011 mm；另外,受局地氣候影響,布谷孜河下游區(qū)域水面蒸發(fā)量也較大,如阿俄水文站多年平均水面蒸發(fā)量為1721 mm,阿圖什氣象站多年平均水面蒸發(fā)量為1794 mm。處于平原綠洲區(qū)的阿克陶縣、岳普湖縣、伽師縣,相對(duì)而言距沙漠較遠(yuǎn),同時(shí)山谷風(fēng)對(duì)該區(qū)域影響也較小,因而在該區(qū)域產(chǎn)生了一個(gè)水面蒸發(fā)的低值區(qū)域,如阿克陶氣象站多年平均水面蒸發(fā)量為1076 mm，伽師氣象站多年平均水面蒸發(fā)量為1272 mm,岳普湖氣象站多年平均水面蒸發(fā)量為1257 mm。對(duì)于流域下游靠近沙漠的區(qū)域而言,受沙漠的影響,其水面蒸發(fā)量較平原綠洲區(qū)顯著增大。比如該區(qū)域內(nèi)的巴楚氣象站多年平均水面蒸發(fā)量為1417 mm,柯坪氣象站多年平均水面蒸發(fā)量為1449 mm,阿瓦提氣象站多年平均水面蒸發(fā)量為1463 mm。

3.2 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、濕度及風(fēng)的影響,因此喀什噶爾河流域水面蒸發(fā)年內(nèi)分配不均勻,總體呈冬季水面蒸發(fā)量小,夏季水面蒸發(fā)量大。依據(jù)各水面蒸發(fā)選用站點(diǎn)1980年~2018年資料,統(tǒng)計(jì)其多年平均水面蒸發(fā)年內(nèi)分布,見圖1、圖2。由此可知,喀什噶爾河流域內(nèi)各站點(diǎn)間水面蒸發(fā)年內(nèi)分布總體一致,差異不大。反映出流域內(nèi)各站點(diǎn)水面蒸發(fā)雖受局地因素影響,但影響蒸發(fā)的主導(dǎo)因素在流域內(nèi)是一致的。依據(jù)各水面蒸發(fā)選用站點(diǎn)1980年~2018年資料,統(tǒng)計(jì)各站點(diǎn)水面蒸發(fā)季節(jié)分布,喀什噶爾河流域春季（3 月~5 月）的蒸發(fā)量約占年蒸發(fā)量的21.8%~31.9%,夏季（6 月~8 月）的蒸發(fā)量約占年蒸發(fā)量的42.0%~48.6%,秋季（12 月~2 月）的蒸發(fā)量?jī)H占年蒸發(fā)量的18.7%~24.2%,冬季（12 月~2 月）的蒸發(fā)量?jī)H占年蒸發(fā)量的4.2%~10.1%。各選用站點(diǎn)水面蒸發(fā)主要集中在氣溫較高的夏季,統(tǒng)計(jì)其連續(xù)最大4 個(gè)月水面蒸發(fā)量,可知其占年水面蒸發(fā)量的55.5%~62.9%,且各站連續(xù)最大4 個(gè)月水面蒸發(fā)量均出現(xiàn)在5 月~8 月。各選用站點(diǎn)最大月水面蒸發(fā)量基本都出現(xiàn)在7 月,個(gè)別出現(xiàn)在6 月,占年內(nèi)蒸發(fā)量的15.0%~17.3%；最小月水面蒸發(fā)量出現(xiàn)在1 月或2 月、12 月,占年內(nèi)蒸發(fā)量的1.2%~2.7%。

圖1 選用站（水文站）1980年~2018年水面蒸發(fā)量年內(nèi)分布圖

圖2 選用站（氣象站）1980年~2018年水面蒸發(fā)量年內(nèi)分布圖

3.3 水面蒸發(fā)量的年際變化

喀什噶爾河流域各選用站點(diǎn)水面蒸發(fā)量的年際變化不大,較為穩(wěn)定,其變幅小于降水和徑流。統(tǒng)計(jì)各選用站1980年~2018年水面蒸發(fā)量系列的變差系數(shù)CV,見表1。由表1 可知,各選用站水面蒸發(fā)量變差系數(shù)CV值在0.067~0.193 之間,總體變化不大。其中柯坪氣象站水面蒸發(fā)量變差系數(shù)CV值最大,為0.193；克勒克水文站水面蒸發(fā)量變差系數(shù)CV值最小,為0.067。反映區(qū)域水面蒸發(fā)量年際變化較小的特性。

表1 各站點(diǎn)1980年~2018年水面蒸發(fā)量年際變化分析表

統(tǒng)計(jì)各選用站1980年~2018年水面蒸發(fā)量系列中最大年蒸發(fā)量、最小年蒸發(fā)量,見表1。由表1 可知,各站點(diǎn)極值比（最大年蒸發(fā)量/最小年蒸發(fā)量）在1.30~2.09 之間,總體差異不大,也說明區(qū)域水面蒸發(fā)量在1980年~2018年間,年際變化較小的特性。

由表1 可知,各水面蒸發(fā)量選用站中最大年、最小年出現(xiàn)時(shí)間同步性較差,反映評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)水面蒸發(fā)受局地氣象、地形的綜合影響是不一致的,區(qū)域內(nèi)存在一定的差異性。

4 干旱指數(shù)分析

4.1 水面蒸發(fā)量等值線圖的繪制

本次將選用的各水面蒸發(fā)站點(diǎn)繪在1∶10 萬地形圖上,將各站1980年~2018年多年均值數(shù)據(jù)標(biāo)在站點(diǎn)處,參照新疆第三次水資源調(diào)查評(píng)價(jià)中平均水面蒸發(fā)量等值線圖的走向趨勢(shì),繪制水面蒸發(fā)量等值線圖。勾繪多年平均水面蒸發(fā)量等值線圖時(shí)遵循以下原則：一方面根據(jù)測(cè)站統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),考慮資料系列長(zhǎng)短,區(qū)別為主要點(diǎn)據(jù)和參考點(diǎn)據(jù),分別用不同符號(hào)標(biāo)明在圖上,以便勾繪等值線圖時(shí)區(qū)別對(duì)待；另一方面根據(jù)地理位置和地形、氣候等因素綜合分析等值線的合理分布。同時(shí),考慮各測(cè)站的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),又不完全拘泥于個(gè)別點(diǎn)據(jù),以避免等值線過于曲折或產(chǎn)生許多小的高、低值中心和造成與當(dāng)?shù)氐乩?、氣候因素不相匹配的不合理現(xiàn)象。要考慮水面蒸發(fā)量隨地面高程變化的一般規(guī)律,但也不將等值線完全按等高線的走向勾繪；等值線必須與大尺度地形分水嶺走向大體一致,不橫穿山嶺。

4.2 干旱指數(shù)

統(tǒng)計(jì)本次評(píng)價(jià)各選用站1980年~2018年多年平均水面蒸發(fā)量、多年平均降水量,并計(jì)算其干旱指數(shù),見表2。由表2 可知,喀什噶爾河流域干旱指數(shù)在地區(qū)分布上變化范圍較大。本次選用的各站點(diǎn)中,維他克水文站干旱指數(shù)最小,僅為5.2；莎車氣象站干旱指數(shù)最大,高達(dá)22.1。分析蒸發(fā)地區(qū)分布,可知蒸發(fā)存在明顯的垂直地帶性分布規(guī)律?？傮w而言干旱指數(shù)隨著高程的增加、隨著降水量的增大、水面蒸發(fā)量的減少而減小,山區(qū)小于平原區(qū)。將各選用站干旱指數(shù)與“干濕程度分級(jí)表”進(jìn)行對(duì)比,可知流域內(nèi)僅維他克河的維他克水文站、恰克馬克河的恰其嘎水文站干旱指數(shù)在3~7 之間,即以上2 站所在流域的中高山區(qū)屬于“半干旱區(qū)”；而其它山區(qū)及山前平原區(qū)的干旱指數(shù)均大于7,屬于“干旱區(qū)”。

表2 選用站干旱指數(shù)分析表

5 結(jié)語

干旱指數(shù)受地理環(huán)境、氣候、降雨等多種因素影響,通過分析探討噶爾河流域水文氣象的27 個(gè)雨量站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),得知噶爾河流域高山區(qū)干旱指數(shù)在3~7 之間,而其它山區(qū)及山前平原區(qū)的干旱指數(shù)均大于7,流域干旱區(qū)面積較大,可為研究區(qū)域氣候環(huán)境、墑情和水資源調(diào)配提供科學(xué)依據(jù)。