田绿洲水循环要素变化的特征
摘要:应用距平及差积曲线分析和坎德尔(Kendall)秩次相关检验表明,和田绿洲气温存在着递增趋势,处于变暖期;受气温影响,蒸发能力、空气湿度也呈增加趋势,但不显着;降水年际变化较大,年内分配趋于集中,有降水异常现象出现;由于人类活动,河流径流减少十分显着。
关键词:和田河流域 气温 湿度 蒸发 降水 径流
由于人类活动影响,目前全球气候有增温趋势[1,2],研究气候变化对水循环的影响已成为水文工作者关注的焦点。和田绿洲气候变化引起了水循环要素的变化,蒸发和空气湿度呈增加趋势,但不明显;降水异常现象出现;由于人口增长,灌溉面积扩大,引水量显着加大,导致河流径流显着减小。
1 和田绿洲概况
和田绿洲位于新疆塔里木盆地南部边缘,曾经是丝绸之路上一颗璀璨的明珠。绿洲内灌溉农业历史悠久,形成了独具特色的绿洲小气候。和田绿洲内有墨玉县、和田县、洛浦县及和田市,绿洲与沙漠交错分布,生态环境极其脆弱[3]。和田绿洲降水稀少,蒸发剧烈,光热资源丰富,属典型的大陆性干旱气候。绿洲内是以维吾尔族为主的少数民族聚居区,又是一个以灌溉农业为生存依据的经济落后地区,气候条件及人类活动所引起的变化,导致
河流径流锐减,威胁了绿洲的生存。和田绿洲年降水量3.4~100.9mm,多年平均为36.4mm,农作物依赖和田河水灌溉。和田河发源于昆仑山和喀拉昆仑山北麓,流出高山峡谷,浇灌了和田绿洲,自南向北纵贯塔北克拉玛干大沙漠,汇入塔里木河,目前是塔里木河三大源流之一。和田河多年平均流入和田绿洲的水量为44.8亿m3,由于绿洲用水以及沿程蒸发渗漏损失,注入塔里木河多年平均水量仅10.47亿m3。和田河属冰川融雪及降水混合补给型河流,丰枯与气候变化密切相关,直接影响绿洲内各种经济活动,也影响向塔里木河干流的输水。
2 气温变化
和田绿洲内有洛浦、和田、墨玉3个气象站,分析中采用了1954~2000年实测的年平均气温,以及1971~1995年的月平均气温。
2.1 气温的年际变化 表1列出了1954~1995年实测气温、比湿、降水和蒸发变化情况。由表1可知,从1954年到2000年,和田绿洲气温持续上升,增加了0.86℃,说明该段时期气候处于变暖期,与全球气候变化相一致[1]。50~60年代气温变化不大;而70~80年代气温增加显着。
表1 和田绿洲气温及水循环要素历年变化
时段
1954~1959
1960~1969
1970~1979
1980~1989
1990~2000
平均温度(℃)
平均比湿(%)
平均降水量/mm
平均蒸发量/mm
12.00
41.33
38.0
2466
12.01
42.04
34.1
2543
12.28
42.47
32.8
2649
12.42
41.96
57.6
2803
12.86
42.02
37.6
2694
气温逐年增长主要受全球气候变暖趋势的影响,同时也与绿洲内人类经济活动规模扩大有关。气候的变暖必然导致和田河流域的水循环时空的变化,依赖和田河水资源生存和发展的和田绿洲因而面临新问题。
2.2 气温年内变化 和田绿洲多年平均气温12.2℃。以多年平均值为基础分析各月气温,全年大于平均气温的时间从4月持续到10月,共7个月。用变差系数Cv作为衡量年内各月平均气温相对变化性[3],其结果见表2。其中5~9月的变率相对较小,多年来其平均气温的变化幅度在3~4.9℃,即夏季气温相对稳定,没有出现极端酷暑或凉夏的异常现象。冬季,11~2月为最寒冷季节,气温变率相对较大,极端最低气温可达到-23.2℃,比该年的月平均最低气温低10.1℃。冬季气温的急剧变化会给当地人民生活和健康带来一定的负面影响,但有利于同年的病虫害防治,农业丰收。
表2 和田绿洲多年月平均气温及其变率
月
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
年平均
最小
最大
平均
Cv
-12.1
-1.9
-4.7
-0.46
-6.8
3.2
0.0
/
6.5
10.8
8.5
0.15
14.2
19.4
16.5
0.08
18.2
23.1
20.8
0.06
22.0
26.1
23.9
0.05
22.7
27.7
25.5
0.04
22.3
26.8
24.4
0.05
17.7
20.7
19.7
0.04
10.6
14.4
12.4
0.08
1.7
7.4
4.3
0.30
-8.8
0.1
-3.0
-0.72
11.1
13.2
12.2
0.04
注:上表中温度单位为℃;Cv为系列的变差系数。
2.3 气温变化的趋势性 图1表明过去近50年来和田绿洲气温具有递增趋势。依据坎德尔(Kendall)秩次相关检验[4],当n=47,信度水平α=0.05时,检验统计量U=-2.37,其绝对值大于Uα/2=1.96,表明和田绿洲气温递增趋势明显。和田绿洲气温线性趋势回归方程为:
T=11.92+0.0147t
(1)
式中:T表示年平均气温;t表示时间,t=1,2,…47。利用线性趋势的回归检验[4],统计量T=2.57,大于Tα/2=2.23;可判定和田绿洲气温的线性趋势显着。
依据这一趋势性预测的2050年平均气温为13.3℃;即比1954年增长1.4℃。文献[9]应用Hadley中心海-气耦合模式,同时考虑温室气体和气溶胶的作用预测塔里木盆地气温
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