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第二節(jié) 氣候變化與博斯騰湖水資源的關(guān)系

一、博斯騰湖流域氣候變化特征

博斯騰湖流域及附近地區(qū)總共有9個氣象站點(見圖1-17)。對9個氣象站點的降水、蒸發(fā)和日平均溫度的變化規(guī)律進行統(tǒng)計分析,由于各個站點起始觀測時間不等,因此選擇了從1960年1月起開始統(tǒng)計直至2009年12月。

圖1-17 博斯騰湖流域氣象站點分布

首先對9個站點日平均溫度、降水和蒸發(fā)進行逐月統(tǒng)計,得到1960年1月至2009年12月9個站點平均的600個月的平均氣溫、降水和蒸發(fā)資料。由于各個站點在不同時段使用了大蒸發(fā)皿或者小蒸發(fā)皿觀測蒸發(fā),而且有些時段有缺失值,因此在統(tǒng)計蒸發(fā)資料的過程中,首先剔除了當月中無效值,然后對剩下的有效值求均值,并乘以該月天數(shù)得到該月總蒸發(fā)量。

1.氣候因子年際變化規(guī)律

對月尺度的氣溫和降水數(shù)據(jù)按年進行統(tǒng)計,得到1960~2009年的年平均氣溫和降水(見圖1-18和圖1-19)。

圖1-18 博斯騰湖流域9個站點平均氣溫的年際變化曲線

圖1-19 博斯騰湖流域9個站點平均降水的年際變化曲線

從總體上看,1960~1986年期間博斯騰湖流域的年均氣溫基本上在6℃上下波動,呈緩慢遞減趨勢,從1986年以后呈現(xiàn)出明顯的遞增趨勢。降水的年際波動幅度較大,在1960~1986年期間基本呈現(xiàn)出下降趨勢,1987年和1988年的降水量大幅度上升,然后直至2009年也呈現(xiàn)出緩慢下降趨勢。

焉耆、和靜、和碩、博斯騰湖4站年均降水量見圖1-20。博斯騰湖地區(qū)降水總量偏小,年際變化較大。

圖1-20 焉耆、和靜、和碩、博斯騰湖4站年均降水量(1958~2009年)

焉耆、和靜、和碩、博斯騰湖4站年均蒸發(fā)量見圖1-21。4站蒸發(fā)總量很大,年際變化總體呈現(xiàn)出波動上升趨勢。

圖1-21 焉耆、和靜、和碩、博斯騰湖4站年均蒸發(fā)量(1958~2009年)

根據(jù)9個氣象站的海拔和地理位置,將其分為3類:海拔大于3000m的大西溝站單獨為一類;海拔在1500~3000m之間的巴音布魯克站和巴倫臺站為一類;海拔小于1500m的其余6個站點為一類。對這3類氣象站點的平均氣溫、降水的年際變化趨勢進行統(tǒng)計,結(jié)果見圖1-22和圖1-23。

圖1-22 博斯騰湖流域3類站點平均氣溫的年際變化曲線

圖1-23 博斯騰湖流域3類站點平均降水的年際變化曲線

從圖1-22可以看出,海拔<1500m的站點平均氣溫在10℃左右,海拔在1500~3000m之間的站點平均氣溫在2℃左右,海拔>3000m的站點平均氣溫在-5℃左右。這3類不同海拔氣象站點的氣溫雖然在數(shù)值上存在明顯差異,但是體現(xiàn)了相似的時間變化趨勢。從圖1-23可以看出,海拔<1500m的站點平均降水量很?。?00mm以內(nèi)),在1960~1986年期間呈現(xiàn)出緩慢的下降趨勢,1987年和1988年的降水量大幅度上升,然后直至2009年仍然呈現(xiàn)出下降趨勢,并且下降幅度要大于前一段時期;海拔在1500~3000m之間的站點平均降水量要顯著高于低海拔站點(>200mm),在1960~1985年期間呈現(xiàn)出緩慢的下降趨勢,其后則呈現(xiàn)出緩慢的上升趨勢;海拔>3000m的站點平均降水量最高(400~600mm),在1960~1985年期間呈現(xiàn)出緩慢的下降趨勢,其后則體現(xiàn)出較為顯著的上升趨勢。

2.氣候因子月際變化規(guī)律

根據(jù)月尺度的氣溫和降水數(shù)據(jù)進行多年平均處理,得到12個月的多年平均氣溫、平均降水(見圖1-24、圖1-25)。

圖1-24 博斯騰湖流域9個站點平均月氣溫的年內(nèi)變化曲線

圖1-25 博斯騰湖流域9個站點平均月降水的年內(nèi)變化曲線

從總體上看,博斯騰湖流域的氣溫從1月至7月逐漸升高,7月達到最高值(20.36℃),然后緩慢下降。降水主要集中在5~9月,其中6~8月的降水量最高。1~3月、10~12月這6個月的降水量非常少,均在4mm以內(nèi)。蒸發(fā)量從1月至5月迅速升高,5~8月的蒸發(fā)量均維持在一個較高的水平上,其中6月的蒸發(fā)量最高(300.31mm),然后從8月起直至12月迅速下降。

焉耆、和靜、和碩、博斯騰湖4站降水量月際變化較大(見圖1-26),降水均集中在一年的5~9月,占總量的78%以上,各站降水最多的月份均出現(xiàn)在7月,降水量大約在16mm以上,最小值出現(xiàn)的月份則不盡相同,焉耆站出現(xiàn)在11月,降水量為1.00mm±2.47mm,和靜站出現(xiàn)在11月,為1.00mm±2.87mm,和碩站出現(xiàn)在12月,降水量為1.84mm±3.00mm,博斯騰湖站出現(xiàn)在2月,數(shù)值為0.7mm±1.84mm。

圖1-26 焉耆、和靜、和碩、博斯騰湖4站降水量月際變化曲線

焉耆、和靜、和碩、博斯騰湖4站的蒸發(fā)量月際變化幅度很大(見圖1-27),蒸發(fā)主要集中在4~9月,占總量的80%以上,季節(jié)分配不均,4站的蒸發(fā)量均在4月迅速增加,10月之后迅速下降,季節(jié)變化十分顯著。

圖1-27 焉耆、和靜、和碩、博斯騰湖4站蒸發(fā)量月際變化曲線

圖1-28和圖1-29分別為博斯騰湖站與焉耆水文站春夏秋冬四季蒸發(fā)量的季節(jié)變化。由圖可以看出,博斯騰湖與焉耆2站的蒸發(fā)量四季變化分明,蒸發(fā)主要集中在春季和夏季,夏季蒸發(fā)量最大,分別為(955.32±184.14)mm、(808.56±96.10)mm;秋季蒸發(fā)量迅速減少,分別為(407.40±84.09)mm、(355.76±37.68)mm;冬季蒸發(fā)量降至最低,分別為(72.29±16.12)mm、(73.12±15.41)mm。對于博斯騰湖站來說,夏秋兩季最大蒸發(fā)量均出現(xiàn)在1993年,最小值分別出現(xiàn)在1959年與1966年;而春季最大值出現(xiàn)在1987年,最小值出現(xiàn)在1964年;從1958年開始到20世紀80年代中期,春夏兩季蒸發(fā)量處于波浪式上升階段,隨后蒸發(fā)量不斷上下波動,在1997年之后迅速下降。對于焉耆站來說,四季變化相對平穩(wěn),但在2002年,春、夏、秋三季的蒸發(fā)量急劇下降,出現(xiàn)了歷史上的最小值;隨后蒸發(fā)量迅速上升,春季、夏季、秋季分別在2007年、2004年、2006年達到了蒸發(fā)量的最大值,且仍有繼續(xù)上升趨勢。博斯騰湖、焉耆兩站相比,博斯騰湖站春夏兩季的蒸發(fā)量明顯高于焉耆站,說明博斯騰湖蒸發(fā)更強烈,氣候更干旱。

圖1-28 博斯騰湖站蒸發(fā)量春夏秋冬季節(jié)變化(1958~2000年)

圖1-29 焉耆水文站蒸發(fā)量春夏秋冬季節(jié)變化(1958~2007年)

這3類氣象站點的多年平均月氣溫、降水量的年內(nèi)變化趨勢見圖1-30和圖1-31。從圖1-30可以看出,3類站點的氣溫變化趨勢相似,1月的氣溫最低,7月的氣溫最高。海拔>3000m的站點氣溫年內(nèi)波動幅度要比前2類站點小很多。從圖1-31可以看出,3類站點的降水主要集中在5~9月,其余月份的降水量非常低。海拔<1500m的站點降水量很低,海拔1500~3000m的站點降水量較高,海拔>3000m的站點降水量最高,7月份降水可達120mm。

圖1-30 博斯騰湖流域3類站點氣溫年內(nèi)變化曲線

圖1-31 博斯騰湖流域3類站點降水年內(nèi)變化曲線

二、博斯騰湖庫容與匯入流出水量的關(guān)系

開都河在匯入博斯騰湖之前,分為2個分支分別匯入博斯騰湖大湖區(qū)和小湖區(qū),東支水文站記錄了匯入博斯騰湖大湖區(qū)的流量。東泵站和西泵站則記錄了博斯騰湖大湖區(qū)的流出量。由于東支水文站數(shù)據(jù)從1995年開始,時間較短,因此用大山口水文站代替東支水文站數(shù)據(jù)作為匯入水量進行分析。大山口水文站是本流域控制性水文站,控制本流域主要來水河流開都河的徑流量,其觀測資料序列最長,且觀測的月徑流量基本是天然徑流量(很少受人類擾動),因此在分析該流域徑流量及豐平枯變化特征時,主要依據(jù)大山口水文站觀測資料。對于流出水量而言,由于東泵站數(shù)據(jù)缺乏,因此只有用西泵站數(shù)據(jù)來代表流出水量。

對1995~2009年期間的東支、西泵水文站流量進行統(tǒng)計,計算年總流量。2個站的年均總流量分別為18.00×108m3和8.89×108m3,可見開都河入湖總流量要大于西泵站的出湖流量。

以1995~2009年期間博斯騰湖年均庫容為因變量,東支站年總流量減去西泵站年總流量為自變量,進行回歸統(tǒng)計分析,得到兩者之間的經(jīng)驗方程(R2=0.4989,n=15,P<0.01):

y=0.7046x+71.076 ?。?-3)

式中 y——湖容,108m3;

x——東支與西泵站年流量之差,108m3。

可見博斯騰湖水資源總量與匯入水量及流出水量之間存在明顯的正相關(guān)關(guān)系,其中流出水量主要取決于水資源管理政策(向塔里木河流域調(diào)水及農(nóng)業(yè)灌溉等),開都河流量則取決于其流域氣候因子以及土地覆蓋狀況。人類活動改變了土地覆蓋狀況,影響了開都河流量,進而影響了博斯騰湖的水資源,改變了博斯騰湖及周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。

三、博斯騰湖水位變化的分型和可能機制

在全球變暖的氣候背景下,水資源的變化趨勢受到越來越多的關(guān)注。近幾十年來新疆呈現(xiàn)出了與全球一致的變暖趨勢。水資源的變化主要受氣候和人類活動的影響,但是在西北高海拔區(qū)域,人類活動的影響相對較少,可見該區(qū)域高山徑流形成的水資源變化主要受氣候變化的影響。開都河主要是由冰雪融水和雨水混合補給的特征也間接證明了這一點。因此選擇位于開都河的上游位置、具有長期完整觀測資料巴音布魯克氣象站數(shù)據(jù),以探討高海拔的降水、融雪等氣候狀況對博斯騰湖水位變化的影響。

圖1-32是巴音布魯克氣象站年平均溫度和降水距平的變化曲線,從中可以看出2002年之后降水基本處于負距平狀態(tài),但負距平的值很小,即該區(qū)域的降水年際變化不大。

圖1-32 巴音布魯克氣象站年平均溫度和降水距平的變化曲線

博斯騰湖年平均水位與巴音布魯克氣象站年平均氣溫呈現(xiàn)明顯的正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.406(樣本數(shù)為22)。說明博斯騰湖的年平均水位主要受天山融雪和冰川融化的影響,當開都河上游溫度偏高時,融雪量增加,開都河流量增多,博斯騰湖入湖水量增加,博斯騰湖年平均水位較高;反之,博斯騰湖年平均水位較低。

利用模糊聚類的方法將22年博斯騰湖水位逐年的月變化分為5類,如圖1-33所示。其中第一類包括1986年、1993年、1995年、2001年、2003年、2004年、2005年、2006年、2007年,共9年;第二類包括1987年、1991年、1992年、1994年、1996年、1998年、1999年、2000年、2002年,共9年;第三類為1988年1年;第四類為1989年1年;第五類為1989年、1997年,共2年。

圖1-33 博斯騰湖水位月變化的分型

第一類為遞減型,其特點是季節(jié)變化不明顯,水位在春季較高,以后逐漸降低。第二類為遞增型,其特點是季節(jié)變化較第一類明顯,水位在夏末秋初的時候較高,整體呈現(xiàn)上升趨勢,且12月份的水位明顯高于1月份。第三類屬于單峰型,在6~8月份水位較高。第四類為N型,其特征基本與多年平均的特征相反,主要體現(xiàn)在3個方面:①在農(nóng)業(yè)耗水的高峰期呈現(xiàn)為一明顯的峰;②在融雪及降水均為高值時卻呈現(xiàn)一明顯的谷;③在秋季及冬初時卻呈現(xiàn)出水位增高的現(xiàn)象。第五類基本屬于馬鞍型。針對各類平均狀況而言,水位特征與上述也基本一致。為進一步探討泊湖水位月際變化的原因,下面將針對每一類所對應(yīng)的氣象資料進行分析。

為了探討博斯騰湖水位逐年的月際變化規(guī)律,主要針對的對象是遞增型、遞減型2大類的特點,所以通過對各類每年的水位月際變化的線性擬合,以其斜率描述其變化率。變化率與博斯騰湖附近5個氣象站的年平均降水量距平以及巴音布魯克站年平均降水量距平呈較明顯的線性相關(guān),如圖1-34所示。博斯騰湖水位系數(shù)的變化趨勢與博斯騰湖周圍5站的降水距平以及巴音布魯克站降水距平的變化趨勢基本一致,其中與博斯騰湖周圍5個站(庫爾勒、焉耆、和碩、和靜、尉犁)年平均降水量的相關(guān)系數(shù)為0.419;與巴音布魯克站年平均降水量的相關(guān)系數(shù)為0.624。

圖1-34 博斯騰湖水位逐年月際變化通過線性擬合后,其變化率與博斯騰湖附近5個氣象站以及巴音布魯克站年平均降水量距平變化

以上討論了降水對博斯騰湖水位年內(nèi)月際變化的影響,然而對博斯騰湖水位影響還存在另一個重要因子,即融雪的補給,因而還需對影響融雪的另一個關(guān)鍵因子即溫度進行討論。為此,針對前2類的溫度做月平均變化圖(見圖1-35)。

圖1-35 巴音布魯克站和博斯騰湖周圍5站氣溫的分類變化

如圖1-35所示,巴音布魯克站的平均氣溫在春季和夏季遞減型比遞增型的高,而在冬季遞減型比遞增型的低,這也從側(cè)面證明了遞減型的年內(nèi)的前半段融雪補給比后半段大,由此可見此2類溫度的月際變化特點與水位的月際變化特點相吻合。

四、開都河徑流量的季節(jié)變化特征及其與氣候因子的關(guān)系

開都河作為博斯騰湖主要匯入湖流,其徑流量變化對于博斯騰湖具有重要影響。分析開都河徑流量的變化特征及其與氣候因子之間的關(guān)系對于博斯騰湖水資源的時空優(yōu)化配置及生態(tài)環(huán)境的修復(fù)保護具有重要意義。

開都河發(fā)源于新疆天山南坡焉耆盆地邊緣,屬于雪冰融水和雨水混合補給的河流。融雪主要是受溫度控制,降水也有明顯的季節(jié)變化特征,兩者的時空變化對開都河流量有著直接的影響。以開都河流域為研究區(qū),估算了1986~2007年期間季節(jié)面雨量及溫度的空間分布,分析面雨量和溫度對開都河流量的影響機制,為博斯騰湖水資源的有效利用及水環(huán)境的改善提供科學(xué)依據(jù)和有效思路。

(一)數(shù)據(jù)與方法

1.資料

由于開都河流域只有一個氣象站點(巴音布魯克站),為了盡可能地反映山區(qū)地形對氣候要素分布的影響及插值的穩(wěn)定性,在研究中使用了開都河流域及其附近的9個氣象站點1986~2007年的氣象資料(站點空間分布見圖1-36)。

圖1-36 開都河流域DEM及氣象站點空間分布

氣象資料為逐日的平均氣溫和降水,將其按照季節(jié)進行統(tǒng)計,得到22年共88個季節(jié)的平均氣溫和降水數(shù)據(jù)。水文數(shù)據(jù)采用的大山口水文站1986~2007年的逐月流量數(shù)據(jù),同樣按照季節(jié)進行統(tǒng)計以表征開都河的季節(jié)平均徑流量。

2.方法

氣象站點觀測的氣溫和降水資料只具有局部代表性,并不能很好的反映一個較大范圍的天氣狀況,需要通過GIS的空間插值運算對其進行空間化處理。國內(nèi)外學(xué)者對面雨量的空間插值方法進行了大量研究,并在多個流域進行了應(yīng)用。開都河流域氣象站點稀少,地表海拔變化劇烈,加上降水量較少,使得常規(guī)的面雨量估算方法難以在此區(qū)域得到推廣應(yīng)用。考慮到山區(qū)氣候的主要影響因素包括地理位置(水平坐標)、局地海拔高度等,根據(jù)GIS的空間插值原理,降水量P的空間差異可表達為式(1-4):

P=(ax+by)+ε  (1-4)

ε=cz+d  (1-5)

式中 x,y——氣象站的平面坐標;

ε——降水總量與地理位置引起的降水差異。

根據(jù)氣象站點的季節(jié)降雨量與站點地理坐標、海拔高度通過最小二乘法擬合出系數(shù)abc的值,即可計算出各個像元的降水量數(shù)據(jù),得到開都河流域季節(jié)面雨量的時空數(shù)據(jù)集。采用同樣的插值方法對氣溫進行空間插值,得到季節(jié)平均氣溫的時空數(shù)據(jù)集。

3.精度驗證

根據(jù)開都河流域內(nèi)巴音布魯克氣象站22年的季節(jié)氣溫和降水數(shù)據(jù)對空間插值得到的結(jié)果進行精度驗證,觀測值與插值結(jié)果值的散點圖見圖1-37。

從圖1-37可以看出,大部分樣本分布在1∶1線附近,判定系數(shù)分別為0.99和0.90(樣本數(shù)88),可見該插值方法在開都河流域具有適用性。

圖1-37 巴音布魯克氣象站的溫度、降水觀測值與插值結(jié)果的比較

(二)結(jié)果與討論

1.面雨量和氣溫的空間分布特征

根據(jù)GIS空間插值得到的開都河流域氣溫和降水柵格數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計,得到該地區(qū)22年平均季節(jié)氣溫和季節(jié)總降水的空間分布(見圖1-38和圖1-39)。

圖1-38 開都河流域22年季節(jié)平均氣溫分布(單位:℃)

圖1-39 開都河流域22年季節(jié)降水總量分布(單位:mm)

將溫度分布與研究區(qū)DEM進行疊加分析可以發(fā)現(xiàn),溫度的空間分布特征與海拔存在明顯的關(guān)聯(lián),高海拔區(qū)域的溫度明顯低于低海拔區(qū)域。海拔高于3000m的區(qū)域的所有季節(jié)平均溫度低于0℃,海拔在2000m左右的區(qū)域溫度多在3~5℃之間,而海拔在1000m左右的區(qū)域溫度一般在5℃以上。降水的空間分布特征也與海拔有著密切關(guān)系,不過跟溫度分布相反,高海拔區(qū)域的降水量大于低海拔地區(qū)。海拔高于3000m的區(qū)域降水一般大于100mm,海拔在2000m左右的區(qū)域降水分布在80~100mm之間,而海拔在1000m左右的區(qū)域降水一般低于80mm,如大山口的降水量小于50mm。

2.開都河流量和流域內(nèi)面雨量的關(guān)系

為進一步分析面雨量對開都河流量的影響,繪制了開都河的季節(jié)流量和流域季節(jié)面雨量的時間變化曲線(見圖1-40)。

圖1-40 開都河流域面雨量和徑流量隨季度的變化

從圖中可以看出,開都河流量在夏季達到最高,冬季最低,具有明顯的季節(jié)變化特征。流域內(nèi)面雨量的季節(jié)變化特征與開都河流量非常相似,可見開都河流量的時間變化與流域面雨量之間具有密切關(guān)系。

盡管季節(jié)面雨量和開都河流量呈現(xiàn)相同的序列趨勢,但其峰值、谷值等的變化并不完全一致。因為開都河流量除了受到降水因素的影響之外,還與融雪量密切相關(guān)。溫度是影響積雪融化的關(guān)鍵因子,因此也是開都河流量的另一重要影響因子。

按照4個季節(jié)分別討論降水和溫度對開都河流量的影響。開都河流量在不同季節(jié)具有不同的時間變化特征,圖1-41(a)給出了開都河4個季節(jié)徑流量的時間變化曲線。從圖中可見,夏季流量具有顯著的增加趨勢,而且波動幅度最大;春季、秋季和冬季流量則體現(xiàn)出緩慢的增加趨勢,并且波動幅度較小。圖1-41(b)給出了開都河流域4個季節(jié)面雨量的時間變化曲線,夏季面雨量同樣具有顯著地增加趨勢,而其余3個季節(jié)的面雨量卻呈現(xiàn)較緩的遞減趨勢。流量和面雨量的時間變化趨勢比較相似,但也存在一定差異,需要進一步分析影響開都河流量變化趨勢與氣候因子的響應(yīng)關(guān)系。

圖1-41 開都河季節(jié)徑流量和流域季節(jié)面雨量時間變化曲線

3.開都河流量的季節(jié)變化對氣候因子的響應(yīng)

為了分析溫度、面雨量對開都河流量的影響,對22年所有季節(jié)、各季節(jié)的溫度、面雨量與開都河流量進行多元相關(guān)統(tǒng)計,計算得到的偏相關(guān)系數(shù)與復(fù)相關(guān)系數(shù)見表1-2。

表1-2 年各季度及不同季節(jié)與開都河徑流量多元統(tǒng)計得諸相關(guān)系數(shù)分布

22年所有季節(jié)的溫度及面雨量與開都河流量之間的偏相關(guān)系數(shù)分別為0.45和0.92,復(fù)相關(guān)系數(shù)為0.91。溫度、面雨量與開都河流量均為正相關(guān)關(guān)系,說明降水和溫度的增加均是開都河流量增加的主要關(guān)鍵因素,并且面雨量對開都河流量的貢獻要大于氣溫。

在冬季和春季,復(fù)相關(guān)系數(shù)相對較小(0.23和0.20),說明在這2個季節(jié)中溫度和面雨量對開都河流量貢獻并不明顯,主要原因是冬、春兩季溫度相對較低導(dǎo)致積雪融化較少,另外這兩季的降水量也相對較小,徑流可能主要來源于地下水補給,所以開都河流量變化與這2個氣候因子的相關(guān)程度較低。盡管如此,從偏相關(guān)系數(shù)可以看出,這2個季節(jié)溫度對于開都河流量的貢獻要大于降水。夏季的復(fù)相關(guān)系數(shù)為0.65,可見開都河的夏季流量主要來源于積雪融化和降水。從偏相關(guān)系數(shù)來看,兩者的貢獻度比較接近(0.98和0.96),溫度的貢獻度略大。在秋季,溫度和降水依然是開都河流量的重要影響因子,兩者與流量的偏向關(guān)系數(shù)分別為0.70、0.82,降水對流量的貢獻都要大于溫度,與秋季溫度下降造成融雪速度減弱的事實相吻合。

圖1-42為夏季和秋季降水的空間分布。降水隨海拔升高而增加,而且夏季的降水量普遍高于秋季,即使是大尤爾都斯盆地也不例外。

圖1-42 開都河流域多年平均季節(jié)降水的空間分布(單位:mm)

圖1-43為夏季和秋季氣溫的空間分布。從圖中可見,即使是海拔大于4000m的區(qū)域其夏季溫度仍然高于0℃,因此夏季高海拔地區(qū)的冰川和積雪仍然會融化,產(chǎn)生大量融水。冰雪融水加上較高的降水量使得開都河夏季流量大大增加。秋季高海拔區(qū)域溫度低于0℃,高海拔區(qū)域的冰雪融水相對較少,加上降水也減少,因此該季節(jié)開都河流量小于夏季。與降水的降低相比,秋季氣溫降低使得冰雪融水下降的幅度更大,降水對于開都河秋季流量的影響大于溫度。

圖1-43 開都河流域多年平均季節(jié)氣溫的空間分布(單位:℃)

五、小結(jié)

根據(jù)博斯騰湖流域及附近9個氣象站點1960~2009年共50年的觀測資料,統(tǒng)計了該地區(qū)氣溫、降水和蒸發(fā)的年際變化與年內(nèi)變化特征。在此基礎(chǔ)上,對博斯騰湖水位與開都河徑流量的變化特征及其與氣溫、降水等氣候因子的關(guān)系進行了分析討論,得出如下結(jié)論。

(1)在1960~2009年期間,博斯騰湖流域的年平均氣溫在總體上呈現(xiàn)出上升趨勢,高海拔區(qū)域的氣溫顯著低于低海拔區(qū)域;年降水的波動幅度較大,高海拔區(qū)域的降水量顯著高于低海拔地區(qū);高海拔區(qū)域的年蒸發(fā)量要比低海拔區(qū)域高,呈現(xiàn)出緩慢增加的趨勢,而中低海拔區(qū)域的蒸發(fā)量則表現(xiàn)出顯著的遞減趨勢。流域氣溫年內(nèi)變化趨勢比較和緩,1月份最低,7月份最高,高海拔區(qū)域氣溫的年內(nèi)季節(jié)波動幅度較??;降水主要集中在5~9月,其余月份降水量非常?。徽舭l(fā)不像降水那樣集中在高溫的幾個月中,其年內(nèi)變化趨勢相對和緩。

(2)焉耆、和靜、和碩、博斯騰湖四站的降水量和蒸發(fā)量的季節(jié)變化均比較顯著,降水和蒸發(fā)高值出現(xiàn)的時間并不同步,降水量最大值一般出現(xiàn)在每年的7月,而蒸發(fā)量則是在每年的5、6月份就達到了最大值。湖區(qū)春季隨著氣溫較快回升和風(fēng)速的增大,其蒸發(fā)量迅速升高,5、6月份達到一年中的最大值。7月隨著氣溫的繼續(xù)升高,風(fēng)速減弱,蒸發(fā)量開始下降,到了冬季,蒸發(fā)量降至最低。

(3)對于焉耆、和靜、和碩、博斯騰湖四站來說,年降水量很少,年際變化不大;蒸發(fā)量情況恰好相反,年蒸發(fā)量很高,年際變化較大。這是由于博斯騰湖地處亞歐大陸中心,氣候十分干旱。

(4)博斯騰湖水位逐年的月變化基本上可以分為五類:第一類為遞減型,其特點是季節(jié)變化不甚明顯,水位在春季較高,以后逐漸降低;第二類為遞增型,其特點是季節(jié)變化較第一大類明顯,水位在夏末秋初的時候較高,整體呈現(xiàn)上升趨勢;第三類屬于單峰型;第四類為N型;第五類基本屬于馬鞍型。影響遞增、遞減出現(xiàn)分形的主要原因是高海拔區(qū)域的降水。即當高海拔區(qū)域降水較少時,水位月際變化出現(xiàn)遞減型,而高海拔區(qū)域降水較多時,則出現(xiàn)遞增型。

(5)博斯騰湖水資源總量與匯入水量及流出水量之間存在明顯的正相關(guān)關(guān)系,其中流出水量主要取決于水資源管理政策(向塔里木河流域調(diào)水及農(nóng)業(yè)灌溉等),而開都河流量則取決于其流域氣候因子以及土地覆蓋狀況。

(6)溫度和降水這2個氣候因子是開都河徑流量的主要影響因子。冬季和春季,開都河流量與溫度和降水之間不存在明顯的相關(guān)性;夏季和秋季,開都河流量與溫度和降水之間具有明顯的相關(guān)性。在夏季溫度和降水對徑流量的貢獻相差不大,而在秋季降水對徑流量的貢獻要高于溫度。

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