葉爾羌河流域1960—2020年干旱特征分析

努爾麥麥提·艾麥提

(新疆喀什水文勘測局，新疆 喀什市 844000)

氣候變化影響下區域洪旱發生的頻次均有所增加，洪澇災害及干旱發生的強度也有所增強[1]。尤其是在氣候變化影響較為敏感的區域，其洪旱發生頻次影響更為劇烈[2]。葉爾羌河主要位于新疆喀什地區，屬于典型的內陸干燥氣候，氣溫較高且少雨，具有較強的蒸發量[3]。干燥少雨也使得葉爾羌河流域出現干旱的頻次較高，相關研究成果表明[4-8],葉爾羌河流域受區域氣候變化影響，流域干旱特征十分明顯，干旱頻次和強度都有所增加。葉爾羌河流域對于喀什地區社會經濟穩定發展十分重要，為系統對葉爾羌河流域干旱特征進行評估，采用當前在國內干旱評估應用較好的PDSI指數[9-11]，并結合葉爾羌河流域氣候特點，將PDSI指數進行修正，結合葉爾羌河流域4個氣象站點1960—2020年氣象要素觀測數據，進行干旱指數的計算，并對其不同干旱程度的頻次進行統計。研究結果對于葉爾羌河流域干旱規劃具有重要的參考價值。

1 研究區域概況

本文以葉爾羌河為研究區域，從南向東北流域地形逐步遞減，流域干旱頻次發生次數較高，屬于典型的內陸型干旱氣候，降水量較為稀少。流域降水存在明顯的地形變化，高山區降水量較高，一般在600 mm左右，平原區降水量相對較少。降水量隨著海拔高度的增加而增大，降水量隨著地形變化其變幅一般為+6 mm/100 m，空間上從北向南，由東向西降水量逐步遞增。葉爾羌河流域降雨時空分布十分不均勻，降水主要集中在夏季，夏季占全年降水的比重超過70%，冬季降水量占比較低，占全年降水量的比重低于5%。流域蒸發量較大，年平均蒸發量高于1500 mm，降水量相對較低的平原區蒸發量較大，而降水量相對較高的高原區其蒸發量相對較低，蒸發量較大的月份主要集中在5—8月。徑流量補給主要為高山融雪徑流和夏季暴雨洪水，其中融雪徑流占比高于60%，徑流年際間變化相對較為穩定。為對葉爾羌河流域干旱特征進行分析，結合區域內塔什庫爾干、葉城、澤普、莎車、麥蓋提、巴楚共6個氣象站點數據對葉爾羌河流域干旱特征進行分析，各站點基本信息如表1所示。

表1 選取的氣象站點基本信息

2 干旱指數計算方法

PDSI干旱指數降水量氣候適宜值通過水量平衡方程進行計算，見式(1)：

(1)

(2)

結合葉爾羌河流域實際氣候情況對PDSI指數進行修正得到式(3)、式(4)：

xi=0.9331xi -1+zi/125.99

(3)

zi=K×di

(4)

式中：i為干旱指數計算時間尺度，月;xi為計算時間尺度下的干旱指數值;zi為計算時間尺度下降水距平計算值;K為權重值；di為計算時間尺度下的降水量氣候適宜值和降水量實際值之間的差值。

PDSI指數下不同干旱等級下的指數劃分如表2所示。

表2 不同干旱等級下的PDIS指數劃分值

3 干旱變化特征

3.1 年尺度干旱特征分析

結合塔什庫爾干、葉城、澤普、莎車、麥蓋提、巴楚共6個氣象站點數據，并結合庫魯克欄桿和卡群水文站的徑流數據，對各站點PDSI指數進行計算，并結合PDSI干旱指數對應的干旱等級，對其不同干旱頻率進行統計，各站點不同等級干旱頻率分析結果如圖1所示。

圖1 各氣象站點不同年代干旱頻率分析結果

從葉爾羌河流域各氣象站點各年代際干旱頻率統計結果可看出，不同年代各站點干旱頻率總體呈現遞增變化，尤其是2000年以后，葉爾羌河流域干旱頻率均呈現明顯遞增變化，出現嚴重干旱和極端干旱的頻率也明顯增加。在各站點中，巴楚站總干旱頻率最大，為55.11%，澤普站總干旱頻率最低，為30.11%，從東南向西北，葉爾羌河流域干旱頻率逐步增加。高山區氣象站點由于年降水量較高，總體發生干旱的頻率要低于平原區氣象站點的干旱頻率。從各氣象站點干旱頻率分布可看出，葉爾羌河流域從2000年以來，發生極端干旱頻率的明顯增加，主要是因為2000年以來，葉爾羌流域降水量有所減少，而氣溫升高后使得其流域蒸發量加大，使得極端干旱的頻率增多。

3.2 季節尺度干旱特征分析

在葉爾羌河流域年尺度干旱特征分析的基礎上，對各站點不同季節干旱特征進行統計分析，分析結果見圖2。

圖2 葉爾羌河流域季節干旱頻率統計結果

從葉爾羌河流域各季節干旱特征可看出，流域干旱頻率存在明顯的季節變化特征，流域在夏季和秋季出現干旱的頻率明顯高于春季和冬季，冬季出現干旱的頻率較低，冬季葉爾羌河流域雖然降水量較少，但總體蒸發量也較少，因此其在冬季發生干旱的頻率較低，但冬季出現極端干旱的頻率要高于其他季節。巴楚站各季節頻率都要高于其他站點，塔什庫爾干在各季節的干旱頻率均較低。除冬季外，葉爾羌河流域其他季節微旱和嚴重干旱的頻率較高，春季和夏季葉爾羌河流域融雪徑流補給量較高，因此在春季和夏季出現嚴重干旱頻率，可通過灌區水量調度來滿足葉爾羌河流域沿線農作物需水量。通過流域內供水水利工程可滿足區域發生干旱情況下的生活用水。葉爾羌河流域內各氣象站點不同季節極端干旱頻率均較高，尤其是近些年來極端氣候事件頻發，使得葉爾羌河流域內出現極端干旱頻率增多，且干旱程度也有所增強，要加強流域內抗旱節水措施的規劃，從而提高葉爾羌河流域的抗旱能力。

4 結 論

(1)在葉爾羌河流域內各站點中，巴楚站總干旱頻率最大，為55.11%，澤普站總干旱頻率最低，為30.11%，從東南向西北，葉爾羌河流域干旱頻率逐步增加。

(2)葉爾羌河流域在夏季和秋季出現干旱的頻率明顯高于春季和冬季，冬季出現干旱的頻率較低，但冬季出現極端干旱的頻率要高于其他季節。

(3)近些年來極端氣候事件頻發，使得葉爾羌河流域內出現極端干旱頻率增多，且干旱程度也有所增強，要加強流域內抗旱節水措施的規劃，從而提高葉爾羌河流域的抗旱能力。