叶尔羌河流域气候变化对河流产出径流的影响

叶尔羌河流域气候变化对河流产出径流的影响

不可否认，世界气候的变化是事实。气候变化对生态环境产生的各方面的影响,已引起各国政府及科学家的高度关注。IPCC第三次评估报告(2001年)认为:全球地表温度平均增加了0.6士0.2℃;中国的气候变化与全球气候变化的总趋势是一致的;施雅风等研究认为:从1987年起,新疆以天山西部为主地区,出现了气候转向暖湿的强劲信号;何清等计算了新疆三大区域地表水资源与气候的相关性,并建立了回归方程。本文利用叶尔羌河流域7个气象站1961至2006年的气候资料和2个水文站的水文资料,分析河流上、中、下游各段气候变化特征。分析各段气候变化对径流量的影响为合理利用水资源、调整农业产业结构和保护叶尔羌河流域塔里木河流域生态环境提供科学依据。1研究领域的总结和研究方法1.1山区附水叶尔羌河是塔里木河最长的源流,全长1097㎞,位于新疆维吾尔自治区的西南部,流域地理坐标是东经74°28′～80°54′,北纬35°40′～40°31′。流域总面积9.89×104km2,山区面积6.08×104km2,占流域总面积的61.5%,平原区面积3.81×104km2占38.5%。本流域位于欧亚大陆中心,由于南、西、北三面分别受喀喇昆仑山、帕米尔高原和南天山的阻挡,终年处于极端干旱状态,形成了具有典型干旱大陆性气候的温带、暖温带干旱区。平原降水极少,高山区的冰雪积累则成了河川径流几乎唯一的补给来源,是典型的雪冰补给河流,流域多年平均冰川消融量约占出山口卡群站多年平均径流量的64.0%,雨雪混合补给占13.4%,地下水补给占22.6%。1.2气候变化特征在全球气候变暖的趋势下,塔里木盆地的气候存在明显的季节差异变化,年和冬季气温、年和夏季降水呈现显著的增加趋势,为了深入研究叶尔羌河流域的气候变化,分别利用塔什库尔干气象站代表叶尔羌河的上游区;叶城、泽普、莎车气象站代表叶尔羌河的中游区;麦盖提、巴楚、阿拉尔气象站代表叶尔羌河的下游区。分别统计上、中、下游各段气候变化特征。气象资料的平均值按照中国气象局规定,用1971～2000年30年的平均值。对于年平均气温缺测的记录,用多年平均值进行插补处理。所选站点基本信息及各段代表站见表1。2叶尔羌河流域的气候变化2.1叶尔羌河流域增温前期平均气温特征图1代表叶尔羌河流域各代表段的年平均变化趋势,可以看出近45a来叶尔羌河流域的年平均气温具有缓慢上升的趋势,上游区年平均气温变化倾向率为0.24℃/10a,中游年平均气温变化倾向率为0.22℃/10a,下游区年平均气温变化倾向率为0.13℃/10a。各代表段尤其是中、下游区的变化具有较好的同步性。年平均最高气温,上游区出现在1998年(5.62℃),而中游区和下游区都出现在2004年,分别是12.7℃和12.37℃。表2中列出了各代表段年平均气温趋势方程及相关系数,在0.05的信度下,均通过了显著性检验,说明叶尔羌河流域的增温趋势是明显的。2001年至2006年的年平均气温与30a平均值相比,增高0.57℃,其中上游区增高0.46℃;中游区增高0.78℃;下游区增高0.37℃。中游区的增高最大,而下游区的增高最小。表3是叶尔羌河流域各代表区域的年代际平均气温变化情况,可以看出70年代上游区年平均气温高于60年代0.33℃;80年代出现降低的趋势,低于70年代0.12℃,但高于60年代0.21℃,90年代分别高于60年代、70年代、80年代0.67℃、0.34℃、0.46℃,增温趋势明显;2001年至2006年,增温趋势更加明显,较90年代升高0.2℃,比60年代升高0.87℃。80年代中游区年平均气温高于70年代0.1℃,高于60年代0.09℃;90年代年平均气温升高明显,分别高于80年代0.19℃、70年代0.29℃、60年代0.38℃;2001年至2006年增温趋势进一步加强,分别较90年代升高0.62℃、80年代升高0.81℃、70年代升高0.91℃、60年代升高1.0℃。90年代下游区年平均气温高于80年代0.02℃,高于70年代0.14℃,高于60年代0.23℃;2001年至2006年,分别较90年代升高0.32℃、80年代升高0.34℃、70年代升高0.46℃、60年代升高0.55℃,增温幅度较上游及中游区小。2.2年降水量的变化趋势从图2可看出,叶尔羌河流域近45年来,年平均降水量逐年增加,上游区年平均降水量变化倾向率为3.59mm/10a,中游区年平均降水量变化倾向率为7.42mm/10a,下游区年平均降水量变化倾向率为6.15mm/10a。表4中列出了各代表段年平均降水量趋势方程及相关系数,在0.05的信度下,中游区和下游区通过了显著性检验,说明叶尔羌河流域中游区和下游区的年平均降水量增加趋势是明显的。但上游区年降水量趋势方程的相关系数很低,不能通过0.05的显著性水平检验,说明年平均降水量的增加趋势不明显。2001-2006年的年平均降水量与30a平均值相比,上游区增加20.0mm;中游区增加30.14mm;下游区增加32.72mm。增幅分别为29.36%、54.72%、60.65%。从表5可看出,上游区70年代年平均降水量较60年代减少8.0mm;而80、90年代有所增加,较70年代分别增加7.46mm、7.36mm,但较60年代略有减少,分别减少0.54mm、0.64mm;2001年至2006年,增加趋势较明显,分别较90年代增加17.58mm,较80年代增加17.48mm,较70年代增加24.94mm,较60年代增加16.94mm。中游区70年代较60年代减少1.85mm,80年代较70年代增加11.51mm,较60年代增加9.66mm;90年代较80年代增加7.02mm;2001年至2006年,增加趋势明显,分别较90年代增加21.62mm,较80年代增加28.64mm,较70年代增加40.15mm,较60年代增加38.30mm。下游区70年代较60年代减少4.92mm,80年代较70年代增加9.48mm,较60年代增加4.56mm;90年代较80年代增加3.46mm;2001年至2006年,增加趋势明显,较90年代增加19.60mm,80年代增加23.06mm,70年代增加32.54mm,60年代增加27.62mm。叶尔羌河流域的气温、降水变化特点与新疆气候变化趋势是一致的。3叶尔羌河下游地区出生长的年径流趋势叶尔羌河是昆仑山北坡最大的河流,主要支流有拉斯开木河、阿克塔盖河、克勒青河、塔什库尔干河、提孜那甫河、乌鲁克河和柯克亚河等。流域沿岸渠系密布,是叶尔羌河灌区的主要水源。本文利用卡群站1954年至2000年的年平均地表径流量资料,代表叶尔羌河的出山口径流量;用阿拉尔站1957年至1998年的年平均地表径流量资料,代表叶尔羌河下游区的径流量。图中yk、ya分别表示卡群站、阿拉尔站的年径流量的趋势项,可以看出,卡群站的年径流量呈增加趋势,线性趋势倾向率为0.926×108m3/10a;阿拉尔站的年径流量呈减小趋势,线性趋势倾向率为-2.502×108m3/10a。阿拉尔站的径流量减少的主要原因是中游区农业和生活用水增加,特别是河流在巴楚县境内被拦蓄在小海子水库内,其多年平均年输水量仅占塔里木河总径流量的3%左右。4气温和降水量变化趋势(1)近45a来叶尔羌河流域的气温呈缓慢上升趋势,其中上游年平均气温变化倾向率为0.24℃/10a,中游年平均气温变化倾