蒲 強(qiáng)

水作為人類賴以生存的重要資源，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著不可替代的作用。但是，盡管我國(guó)水資源較為豐富，但是人均占有量卻偏少，加上我國(guó)水資源還存在污染、浪費(fèi)等問(wèn)題，就導(dǎo)致我國(guó)水資源在實(shí)際分配上不夠均勻，尤其在西北地區(qū)這一問(wèn)題更加明顯。博斯騰湖流域作為東南部曾經(jīng)最大的淡水湖泊，擁有著調(diào)控河水、澆灌農(nóng)田、滿足城鄉(xiāng)和工業(yè)用水的重要作用，對(duì)南疆地區(qū)而言有著較為重要的地位?；诖?，對(duì)博斯騰湖流域夏半年面雨量和氣溫時(shí)空分布特征，及其對(duì)徑流的影響進(jìn)行分析就很有必要。

1 面雨量的計(jì)算方法

1.1 實(shí)測(cè)值估算方法

這種方法主要是利用已知區(qū)域內(nèi)的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)，來(lái)推理得到想要獲得地域內(nèi)的數(shù)據(jù)，比較常用的方法包含了算術(shù)平均法、等雨量線法、泰森多邊形法等。其中，算數(shù)平均法比較簡(jiǎn)單可行，但適用性較低，只能應(yīng)用在面積下、地形起伏小等特點(diǎn)的流域；等雨量線法盡管準(zhǔn)確度較高，但實(shí)際操作起來(lái)較為繁瑣，并且需要較大的人力來(lái)進(jìn)行分析，針對(duì)日常業(yè)務(wù)計(jì)算來(lái)講更加復(fù)雜；泰森多邊形法因?yàn)閷?duì)所有雨量站都進(jìn)行了充分考慮，所以與算術(shù)平均法相比較，更加科學(xué)合理，而且還擁有著高準(zhǔn)確度，所以其應(yīng)用就比較廣泛[1]。

1.2 遙感相關(guān)方法

這種方法就是通過(guò)衛(wèi)星、雷達(dá)等探測(cè)設(shè)備獲取的資料來(lái)估算降水。這些探測(cè)設(shè)備擁有著連續(xù)性、高空間分辨率、范圍廣等顯著特征。這也在很大程度上彌補(bǔ)了地表觀察站點(diǎn)不足的問(wèn)題。但是，因?yàn)樵O(shè)備自身存在一定的誤差，所以估算的降水量就還要經(jīng)過(guò)實(shí)際勘測(cè)資料校正以后才能和實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)相吻合[2]。利用衛(wèi)星、雷達(dá)等所使用的降水估算方式，都是通過(guò)雷達(dá)數(shù)據(jù)與地表觀察站點(diǎn)所獲取的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，并把實(shí)際測(cè)量到的降水與相對(duì)應(yīng)的雷達(dá)演示的降水比率合成曲面圖。

1.3 數(shù)值模式預(yù)報(bào)方法

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)值模式預(yù)報(bào)已經(jīng)在預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中獲得了廣泛應(yīng)用，是日常預(yù)報(bào)中較為關(guān)鍵的參考依據(jù)。目前，在我國(guó)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中，T213、MM5等模式都已經(jīng)得到普遍應(yīng)用。通過(guò)相關(guān)研究現(xiàn)實(shí)，這些模式在東北、華北、西部等地區(qū)的降水過(guò)程中，都具備著非常可觀的預(yù)報(bào)能力。

2 博斯騰湖流域氣溫和降水時(shí)空分布特征

2.1 博斯騰湖流域氣溫時(shí)空分布特征

在對(duì)流層當(dāng)中，氣溫就會(huì)隨著海拔的增加而逐漸降低，造成這種現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因就是，由于在對(duì)流層當(dāng)中，距離地面越近所獲取的熱能量就越多，而且空氣溫度在上升過(guò)程中主要是靠吸收地表上的長(zhǎng)波輻射。所以，距離地面越近溫度就越高，而距離地面越遠(yuǎn)溫度就會(huì)越低?？諝鉁囟鹊淖兓才c固體、雜質(zhì)、水汽等因素息息相關(guān)，固體、雜質(zhì)、水汽等因素越多，吸收地面輻射的功能就會(huì)越強(qiáng)，所以在距離地表較近時(shí)，可以吸收地面輻射的物質(zhì)就越多，這樣溫度就會(huì)越高，反之溫度就會(huì)越低[3]。依據(jù)相關(guān)資料顯示，在對(duì)流層中增加100 m高度，空氣溫度就會(huì)下降0.6℃左右，空氣溫度會(huì)隨著高度上升而呈現(xiàn)明顯的遞減趨勢(shì)。近幾年，隨著RegCM3模式參數(shù)化方案的模擬與應(yīng)用，能夠有效模擬出流域氣候的空間分布特征，特別是針對(duì)博斯騰湖流域空氣溫度的模擬結(jié)果更好。這種模式可以模擬出波斯騰流域2010年～2015年每個(gè)月平均氣候溫度的變化情況，每個(gè)月所獲得模擬數(shù)值與實(shí)際測(cè)量數(shù)值的系數(shù)分別是0.9、0.81、0.7、0.79、0.7，而存在的平均誤差則為 3.82℃、1.81℃、0.69℃、0.66℃、1.26℃，這就呈現(xiàn)出了模擬的效果較好，而且誤差偏小。同時(shí)，這種模式在流域夏半年降水總量變化的模擬上存在較大優(yōu)勢(shì)，模擬得到的數(shù)值與實(shí)際測(cè)量數(shù)值之間系數(shù)在0.8左右。但是值得注意的是，在年變化趨勢(shì)上模擬數(shù)值與實(shí)際測(cè)量數(shù)值存在較大差異時(shí)，平均誤差能夠達(dá)到35%～40%，而且針對(duì)月尺度降水量變化的模擬能力較差。另外，氣溫會(huì)在5月份出現(xiàn)增長(zhǎng)，在7月份會(huì)達(dá)到最高[4]。在這樣的情況下，盆地區(qū)域的氣溫的變化還不是特別明顯，特別是盆地內(nèi)部中心地帶的氣溫就在20～30℃之間。

2.2 博斯騰湖流域降水空間分布特征

通過(guò)相關(guān)研究可以確定的就是，博斯騰湖每個(gè)月的流域降水空間分布，從整體趨勢(shì)來(lái)看是從北到南遞減狀態(tài)。而且每個(gè)月降水總量中的最大數(shù)值處于流域北邊的高山區(qū)域，而偏小數(shù)值則在流域東南邊的平原區(qū)域，其擁有著較為重要的兩個(gè)降水中心。但從每個(gè)月的宏觀降水量來(lái)看，通過(guò)相關(guān)模型模擬的估算數(shù)值和實(shí)際降水量存在較大差異，特別是在流域北邊海拔偏高區(qū)域，降水量場(chǎng)值要比實(shí)際的降水量低很多，造成這種現(xiàn)象的原因是因?yàn)榱饔虮边吷絽^(qū)海拔的起伏性較大，導(dǎo)致降水量的增加[5]。另外，每個(gè)月降水在空間分布上還是存在較大差異，其主要表現(xiàn)在了降水量月變化趨勢(shì)之上。例如，7月份降水?dāng)?shù)值最大，則最大數(shù)值就是59 mm，最小值就是20 mm，而9月份的降水值最小，其最大數(shù)值就是24.7 mm左右，僅為7月份的40%左右。這也與流域的實(shí)際情況相同，流域內(nèi)降水空間分布特征就是呈現(xiàn)出了單峰型狀態(tài)，較為集中的降水月份就在5～9月之間，其中6、7、9月水汽來(lái)源最為充沛，導(dǎo)致降水量增加。

3 博斯騰湖流域夏半年面雨量和氣溫對(duì)徑流的影響分析

在博斯騰湖流域中，開(kāi)都河流域位于博斯騰湖流域的上游，其不僅僅是生態(tài)環(huán)境建設(shè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、發(fā)電與用水補(bǔ)給的重要水源，還是博斯騰湖天然調(diào)節(jié)的主要源泉。所以其徑流量變化就對(duì)博斯騰湖有著直接影響。而且計(jì)算得到的面雨量和徑流量之間能夠保持較好的相同性，系數(shù)差值在0.92，可以實(shí)現(xiàn)0.01的顯著水平，但還存在的一定的偏差，面雨量變化會(huì)比徑流變化快，這一點(diǎn)在8月尤為突出，面雨量在發(fā)生快速下降時(shí)，徑流量的減少卻較慢，這也是因?yàn)閺搅髁垦舆t所造成的，流域雨量的出水口在流域的下方，所以徑流匯聚還需要較長(zhǎng)時(shí)間。通過(guò)相關(guān)公式計(jì)算可以確定的是，氣溫和雨量在同時(shí)增加的情況下，徑流就會(huì)增加，反之氣溫與雨量減少時(shí)，徑流就會(huì)減少；雨量與氣溫呈現(xiàn)出不同變化時(shí)，對(duì)徑流造成的影響程度也不同；而流域面雨量沒(méi)有發(fā)生變化時(shí)，平均氣溫上升或下降1℃，徑流可能就會(huì)增加或下降35%左右；在氣候溫度不變時(shí)，面雨量增加了50%時(shí)，徑流只會(huì)增加3%左右。

4 影響夏半年月徑流量逐年變化的因素分析

因?yàn)槊恳荒甑膹搅髁孔兓即嬖诤艽蟛町?，所以按照每年夏半年峰值所處月份把影響徑流的特點(diǎn)和機(jī)制分成三種類型。第一種類型就是主導(dǎo)因子和徑流之間有著較好的關(guān)聯(lián)性，如2011年夏半年徑流量最大，但氣溫同比平均值為負(fù)，凈水量則達(dá)到平均最大值；第二種類型指對(duì)徑流造成較大影響的因素為降雨量，如徑流變化最大峰值在8月份，這是因?yàn)榻涤暌蛩厮斐傻模鴼鉁嘏c9月份相比卻沒(méi)有大幅度變化；第三種類型也就是對(duì)博斯騰湖流域徑流造成直接影響的為氣溫，如博斯騰湖流域徑流在5月份會(huì)出現(xiàn)上升形成一個(gè)谷值，這是由于5月平均氣溫大于2℃，因此就會(huì)出現(xiàn)較大的融雪徑流量。在受到地形變化所造成的影響，起伏地形下計(jì)算的降水量的最大數(shù)值就要超出前期估算數(shù)值很多，尤其是在流域之上的高海拔山區(qū)表現(xiàn)更加明顯，這也反映出了海拔對(duì)引發(fā)降水量增加的影響，所以就要將海拔當(dāng)成引發(fā)降水量增加的重要因素之一。但是，在起伏地形下博斯騰湖流域所擁有的降水量最小數(shù)值，在通常情況下都小于背景場(chǎng)地的計(jì)算數(shù)值，這主要是由兩個(gè)原因造成，一是因?yàn)榕璧鼐植康匦未嬖谳^小的起伏情況，海拔所引發(fā)的降水增長(zhǎng)量較??；二是因?yàn)榻邓尘皥?chǎng)地計(jì)算是將凝結(jié)水汽全部降落作為基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行假設(shè)的，而實(shí)際水汽是不可能全部發(fā)生降落的，所以就導(dǎo)致盆地區(qū)域內(nèi)空間分布數(shù)值要小于背景場(chǎng)地?cái)?shù)值。在分析2010年～2015年降水和氣溫對(duì)徑流造成影響的相關(guān)系數(shù)，可以確定2011年降雨及氣溫與徑流之間有著較好的相關(guān)性，其影響系數(shù)在0.7左右；2012～2015年降雨及氣溫與徑流之間的影響系數(shù)均在0.7以下?；诖耍覀兡軌虼_定的是氣溫對(duì)徑流的影響，比降水量對(duì)徑流造成的影響要大。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著全球變暖趨勢(shì)的日益嚴(yán)重，全球氣候和環(huán)境都出現(xiàn)了較大變化，已經(jīng)成了人類目前所面臨的嚴(yán)重挑戰(zhàn)。在這樣的背景下，如何保證我國(guó)西北地區(qū)的自然生態(tài)環(huán)境，為社會(huì)建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，就是所有研究學(xué)者所關(guān)注的重要課題。因此，針對(duì)博斯騰湖流域夏半年面雨量和氣溫時(shí)空分布特征及其對(duì)徑流的影響展開(kāi)全面分析，對(duì)我國(guó)西北地區(qū)的水資源開(kāi)發(fā)利用，就有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

[1]王潤(rùn)，Ernst Giese，高前兆.近期博斯騰湖水位變化及其原因分析[J].冰川凍土，2003，25(1):60-64.

[2]孫占東，Christian Opp，王潤(rùn)，等.博斯騰湖流域山區(qū)地表徑流對(duì)近期氣候變化的響應(yīng)[J].山地學(xué)報(bào)，2010，28(2):206-211.

[3]陳喜，吳敬祿，王玲.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)氣候變化對(duì)博斯騰湖流域徑流影響[J].湖泊科學(xué)，2005，17(3):207-212.

[4]駱超，武勝利.新疆博斯騰湖流域氣溫降水變化特征分析[J].吉林:北華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2013(08):472-475.

[5]畢雪麗.新疆博斯騰湖流域氣候變化及地表徑流響應(yīng)[J].上海:華東師范大學(xué).2012(04):73.