叶尔羌河流域1960—2020年干旱特征分析

努尔麦麦提·艾麦提

(新疆喀什水文勘测局，新疆 喀什市 844000)

气候变化影响下区域洪旱发生的频次均有所增加，洪涝灾害及干旱发生的强度也有所增强[1]。尤其是在气候变化影响较为敏感的区域，其洪旱发生频次影响更为剧烈[2]。叶尔羌河主要位于新疆喀什地区，属于典型的内陆干燥气候，气温较高且少雨，具有较强的蒸发量[3]。干燥少雨也使得叶尔羌河流域出现干旱的频次较高，相关研究成果表明[4-8],叶尔羌河流域受区域气候变化影响，流域干旱特征十分明显，干旱频次和强度都有所增加。叶尔羌河流域对于喀什地区社会经济稳定发展十分重要，为系统对叶尔羌河流域干旱特征进行评估，采用当前在国内干旱评估应用较好的PDSI指数[9-11]，并结合叶尔羌河流域气候特点，将PDSI指数进行修正，结合叶尔羌河流域4个气象站点1960—2020年气象要素观测数据，进行干旱指数的计算，并对其不同干旱程度的频次进行统计。研究结果对于叶尔羌河流域干旱规划具有重要的参考价值。

1 研究区域概况

本文以叶尔羌河为研究区域，从南向东北流域地形逐步递减，流域干旱频次发生次数较高，属于典型的内陆型干旱气候，降水量较为稀少。流域降水存在明显的地形变化，高山区降水量较高，一般在600 mm左右，平原区降水量相对较少。降水量随着海拔高度的增加而增大，降水量随着地形变化其变幅一般为+6 mm/100 m，空间上从北向南，由东向西降水量逐步递增。叶尔羌河流域降雨时空分布十分不均匀，降水主要集中在夏季，夏季占全年降水的比重超过70%，冬季降水量占比较低，占全年降水量的比重低于5%。流域蒸发量较大，年平均蒸发量高于1500 mm，降水量相对较低的平原区蒸发量较大，而降水量相对较高的高原区其蒸发量相对较低，蒸发量较大的月份主要集中在5—8月。径流量补给主要为高山融雪径流和夏季暴雨洪水，其中融雪径流占比高于60%，径流年际间变化相对较为稳定。为对叶尔羌河流域干旱特征进行分析，结合区域内塔什库尔干、叶城、泽普、莎车、麦盖提、巴楚共6个气象站点数据对叶尔羌河流域干旱特征进行分析，各站点基本信息如表1所示。

表1 选取的气象站点基本信息

2 干旱指数计算方法

PDSI干旱指数降水量气候适宜值通过水量平衡方程进行计算，见式(1)：

(1)

(2)

结合叶尔羌河流域实际气候情况对PDSI指数进行修正得到式(3)、式(4)：

xi=0.9331xi -1+zi/125.99

(3)

zi=K×di

(4)

式中：i为干旱指数计算时间尺度，月;xi为计算时间尺度下的干旱指数值;zi为计算时间尺度下降水距平计算值;K为权重值；di为计算时间尺度下的降水量气候适宜值和降水量实际值之间的差值。

PDSI指数下不同干旱等级下的指数划分如表2所示。

表2 不同干旱等级下的PDIS指数划分值

3 干旱变化特征

3.1 年尺度干旱特征分析

结合塔什库尔干、叶城、泽普、莎车、麦盖提、巴楚共6个气象站点数据，并结合库鲁克栏杆和卡群水文站的径流数据，对各站点PDSI指数进行计算，并结合PDSI干旱指数对应的干旱等级，对其不同干旱频率进行统计，各站点不同等级干旱频率分析结果如图1所示。

图1 各气象站点不同年代干旱频率分析结果

从叶尔羌河流域各气象站点各年代际干旱频率统计结果可看出，不同年代各站点干旱频率总体呈现递增变化，尤其是2000年以后，叶尔羌河流域干旱频率均呈现明显递增变化，出现严重干旱和极端干旱的频率也明显增加。在各站点中，巴楚站总干旱频率最大，为55.11%，泽普站总干旱频率最低，为30.11%，从东南向西北，叶尔羌河流域干旱频率逐步增加。高山区气象站点由于年降水量较高，总体发生干旱的频率要低于平原区气象站点的干旱频率。从各气象站点干旱频率分布可看出，叶尔羌河流域从2000年以来，发生极端干旱频率的明显增加，主要是因为2000年以来，叶尔羌流域降水量有所减少，而气温升高后使得其流域蒸发量加大，使得极端干旱的频率增多。

3.2 季节尺度干旱特征分析

在叶尔羌河流域年尺度干旱特征分析的基础上，对各站点不同季节干旱特征进行统计分析，分析结果见图2。

图2 叶尔羌河流域季节干旱频率统计结果

从叶尔羌河流域各季节干旱特征可看出，流域干旱频率存在明显的季节变化特征，流域在夏季和秋季出现干旱的频率明显高于春季和冬季，冬季出现干旱的频率较低，冬季叶尔羌河流域虽然降水量较少，但总体蒸发量也较少，因此其在冬季发生干旱的频率较低，但冬季出现极端干旱的频率要高于其他季节。巴楚站各季节频率都要高于其他站点，塔什库尔干在各季节的干旱频率均较低。除冬季外，叶尔羌河流域其他季节微旱和严重干旱的频率较高，春季和夏季叶尔羌河流域融雪径流补给量较高，因此在春季和夏季出现严重干旱频率，可通过灌区水量调度来满足叶尔羌河流域沿线农作物需水量。通过流域内供水水利工程可满足区域发生干旱情况下的生活用水。叶尔羌河流域内各气象站点不同季节极端干旱频率均较高，尤其是近些年来极端气候事件频发，使得叶尔羌河流域内出现极端干旱频率增多，且干旱程度也有所增强，要加强流域内抗旱节水措施的规划，从而提高叶尔羌河流域的抗旱能力。

4 结 论

(1)在叶尔羌河流域内各站点中，巴楚站总干旱频率最大，为55.11%，泽普站总干旱频率最低，为30.11%，从东南向西北，叶尔羌河流域干旱频率逐步增加。

(2)叶尔羌河流域在夏季和秋季出现干旱的频率明显高于春季和冬季，冬季出现干旱的频率较低，但冬季出现极端干旱的频率要高于其他季节。

(3)近些年来极端气候事件频发，使得叶尔羌河流域内出现极端干旱频率增多，且干旱程度也有所增强，要加强流域内抗旱节水措施的规划，从而提高叶尔羌河流域的抗旱能力。