新疆阿勒泰地區連續無雨日干旱時空演變特征分析

馬哈提·穆拉提別克

(阿勒泰水文勘測局，新疆 阿勒泰 836500)

新疆阿勒泰地區位于新疆最北部，屬于典型的中溫帶大陸性氣候，夏季時間短，降水主要集中在夏季，屬于干旱半干旱區域，區域干旱特征季節性十分顯著。夏季發生干旱的頻率較低，而在其他季節發生干旱的頻率較高。其次阿勒泰地區發生干旱存在較為明顯的區域性。干旱時空演變規律分析是區域水資源保護規劃重要參考依據。當前，對于區域干旱時空演變特征分析大都集中在對大尺度的干旱分析[1- 6]，而對于連續無雨日的干旱時空特征研究還較少，特別是在新疆阿勒泰地區，還未進行相關應用，為此本文結合修正Z指數方法[7- 9]，以新疆阿勒泰某區域為研究實例，結合區域內的氣象水文數據，對區域連續無雨日的時空演變特征規律進行分析，分析成果對于區域農作物生長規律下的需水規律分析具有重要的參考價值。

1 修正的Z指數方法干旱分析原理

本文結合修正的Z指數方法[10]對區域連續無雨日的干旱特征進行分析，分析的方程為：

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

在指標分析的基礎上，需要對其干旱等級進行劃分，修正前后干旱等級劃分結果見表1。

表1 修正前后Z指數干旱等級劃分結果

2 連續干旱時空特征演變分析

2.1 區域概況

本文以新疆阿勒泰某區域為研究區域，區域屬于典型的中溫帶大陸性氣候，降雨主要集中在夏季。但是農作物主要在春季生長，而春季又易出現較大的旱情，為進行有效的水資源配置，急需對區域干旱時空特征進行相關研究，分析區域干旱的特點，提出相應的抗旱措施。本文結合區域的1960—2017年水文氣象數據，各水文氣象站點如圖1所示。

圖1 區域水文氣象站點分布圖

2.2 不同季節作物生長期連續無雨日時空分布特征

結合區域降雨數據，統計分析了區域不同重現期(5年、10年、15年、20年)農作物生長期最大連續無雨日的空間分布特征，分析結果如圖2所示；并分析不同月份各重現期連續無雨日天數的最大值及最小值，結果見表1—3。

圖2 區域(3—10月)不同重現期最大連續無雨日分布

從圖2中可看出，新疆阿勒泰地區不同重現期最大連續無雨日分布呈現較為明顯的地域空間變化，各重現期下呈現從東到西逐步遞減的變化趨勢，從分布特征來看，20年一遇重現期下最大連續無雨日的天數在40～43d的區域逐步增多，而5年一遇下最大連續無雨日的天數大都在20～25d，在作物生長期，中部發生連續無雨日的天數有所減少，適合作物生長。

2.3 區域春季最長連續無雨日特征及干旱分析

對研究區域春季(3—5月份)最長連續無雨日進行時空特征統計分析，分析結果見表2、如圖3所示，并結合修正的Z指數對區域不同程度的干旱進行評價，評價結果見表3。

表2 區域不同重現期(3—5月份)最長連續無雨日統計特征

圖3 區域春季不同重現期最大連續無雨日分布

與作物生長期最大連續無雨日分布特征有所不同，春季，最大連續無雨日天數整體有從東向西遞增的變化趨勢，從表3中可看出，發生總干旱的頻率在27.1%～34.9%之間，空間分布上各區域總體發生干旱的頻率較為一致。春季，區域易發生中度和輕度的干旱情況。從表2中可看出，不同重現期下最長連續無雨日變化幅度較小。

2.4 區域夏季最長連續無雨日特征及干旱分析

對研究區域夏季(6—8月份)最長連續無雨日進行時空特征的統計分析，分析結果見表4、如圖4所示，并結合修正的Z指數對區域不同程度的干旱進行評價，評價結果見表5。

20年一遇10年一遇5年一遇2年一遇最小值/d22191814最大值/d32282225平均值/d28.522.519.219.6標準差1.91.91.32.2

表5 各區域夏季干旱頻率 單位：%

從圖4中可看出，夏季最大連續無雨日空間分布較為散亂，變化趨勢較為復雜，這主要是因為在夏季區域降水空間分布十分不均勻，從區域干旱頻率分析結果可看出，發生總干旱的頻率較春季有所降低，從表4中也可看出，不同重現期下最長連續無雨日的天數也較春季有所下降。

2.5 區域秋季最長連續無雨日特征及干旱分析

對研究區域秋季(9—10月份)最長連續無雨日進行時空特征的統計分析，分析結果見表6、如圖5所示，并結合修正的Z指數對區域不同程度的干旱進行評價，評價結果見表7。

圖5 區域秋季不同重現期最大連續無雨日分布

20年一遇10年一遇5年一遇2年一遇最小值/d28292218最大值/d51423232平均值/d40.535.62922.9標準差3.83.12.51.9

表7 各區域秋季干旱頻率 單位：%

從圖5中看出，發生15年一遇干旱頻率下的連續無雨日天數最多，集中在34～36d，其他幾個重現期最大連續無雨日空間變化無相似性。秋季發生干旱的頻率最大，干旱發生的頻率在30.6%～38.3%之間，且發生嚴重和特大干旱的頻率均高于春季和夏季，從表6中可看出，不同重現期下最長連續無雨日較其他兩個季節有所減少。

3 成果討論

(1)區域作物生長期連續無雨日天數達到30～35d，易發生中等程度的干旱，在春季連續無雨日達到40～45d，易出現嚴重干旱的情況，在夏季易出現10～15d的連續無雨日，易出現中等—嚴重干旱的情況。

(2)區域東部總體干旱情況少于西部，特別是在作物生長期，應采取相應的節水、調水措施，對西部區域進行相應的干旱措施和用水保障。

(3)修正的Z指數適合于新疆阿勒泰地區的干旱特征分析，在實際干旱分析工作中還應結合區域氣候特征進行相應的修正。