李興金

（新疆維吾爾自治區(qū)阿克蘇水文勘測局，新疆 阿克蘇 843000）

1 概況

阿克蘇市位于新疆維吾爾自治區(qū)中西部，總面積1.44 萬km2，轄3 鄉(xiāng)3 鎮(zhèn)、5 個街道和8 個片區(qū)管委會，總?cè)丝?1萬人。區(qū)內(nèi)主要有阿克蘇河、渭干河、塔里木河三大水系及大小155條河流和8個湖泊[1]。

2 氣候特征

阿克蘇市位于中緯度地區(qū)，屬于暖溫帶大陸性干旱氣候，降水量少，蒸發(fā)量大，氣候干燥，日照長，是全國太陽輻射量較多的地區(qū)之一，光熱資源十分豐富。年平均氣溫在9.9～11.5℃，年降水量42.4～94.4 mm，具有冬季干冷和夏季干熱的氣候特點(diǎn)。全區(qū)由于地形地貌的不同、南北地勢高差的懸殊，形成了不同的氣候分區(qū)，既有長年冰封雪積的高寒山區(qū)，又有干旱炎熱的平原。其基本特征為：北部山區(qū)氣候濕潤，天氣涼爽，光照充足，降水豐沛，是地表水徑流形成區(qū)；南部平原氣候干燥，天氣炎熱，光照充足，降水稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，是地表水徑流散失區(qū)。

2.1 山地高寒偏濕半濕潤氣候區(qū)

地處北部中高山以上的山地，降水豐沛，空氣濕潤，氣溫隨海拔高程的增加而遞減，降水隨海拔高程的增加而遞增。據(jù)測算，海拔每升高l00 m，年均降溫0.53℃，年均降水增加2.5 mm。區(qū)內(nèi)海拔3500 m以上的高山、極高山雪雨多，夏季涼爽、冬季寒冷，冷季長、暖季短；海拔2500 m以上的中山帶，冷暖季分明，雨水較多。

2.2 山間盆（谷）地溫和干旱氣候區(qū)

2.2.1 拜城盆地溫和干旱氣候區(qū)

鑒于冬季冷空氣入侵和在山坡上冷卻的冷空氣下滑和堆積，在盆地底部形成“冷湖”，使1月平原氣溫達(dá)到-13～-l5℃、極端氣溫平均達(dá)到-26℃，加上冬季積雪淺薄，致使拜城盆地冬小麥越冬凍死嚴(yán)重，為中度凍害區(qū)。區(qū)內(nèi)熱量條件有限，夏季溫度不高，7 月平均氣溫21.5℃，≥10℃積溫為3338℃，無霜期只有169 d。盆地內(nèi)農(nóng)業(yè)區(qū)降水量不足100 mm。在此氣候條件下，區(qū)內(nèi)適宜種植喜涼的小麥、油料、甜菜等作物，種植玉米、水稻亦可，但不宜種植棉花。

2.2.2 托什干谷地溫和干旱氣候區(qū)

區(qū)內(nèi)雖有冷空氣順河侵入，但相對塔里木盆地而言，氣候溫和，7 月平均氣溫22℃以上；干旱程度較輕，玉米、水稻等作物生長良好。冬季雖無或很少有積雪，但氣溫較高，1月平均氣溫為-9.2℃，基本不會出現(xiàn)凍害。

2.3 山前平原溫?zé)岣珊禋夂騾^(qū)

阿克蘇地區(qū)自東而西的全部山前帶，海拔高程基本為1000～1500 m。區(qū)內(nèi)≥10℃的積溫為3800～4400℃，≥0℃的積溫可達(dá)4000～5000℃；≥0℃的初日為2 月下旬至3 月初、≥10℃的初日于4 月上旬出現(xiàn)，無霜期188～249 d。區(qū)內(nèi)大風(fēng)日數(shù)一般年份為9～21 d，沙塵暴日數(shù)多達(dá)15 d。

3 研究站點(diǎn)分析

本次研究山區(qū)和平原區(qū)水面蒸發(fā)觀測站點(diǎn)各選2 處，其中氣象站點(diǎn)2 處、水文站點(diǎn)2 處。選取的山區(qū)代表站為臺蘭水文站（高程1594 m）、破城子水文站（高程1907 m）；平原區(qū)代表站為阿克蘇市氣象站（高程1106 m）、溫宿縣氣象站（高程1133 m）。破城子水文站位于阿克蘇市拜城縣老虎臺鄉(xiāng)種羊場，年平均氣溫7.4℃，極端最高氣溫38.2℃，極端最低氣溫-32℃，多年平均蒸發(fā)量2197.2 mm[2]；臺蘭水文站位于阿克蘇市溫宿縣佳木鄉(xiāng)臺蘭河電站渠首，年平均氣溫7.9℃，極端最高氣溫37.6℃，極端最低氣溫-27.4℃。水面蒸發(fā)量山區(qū)小于平原，高山區(qū)的水面蒸發(fā)量在600 mm 左右，中山區(qū)在800～1000 mm，平原區(qū)在1200～1900 mm[3]。4 個站的實測年數(shù)均為33 a，具有完整的觀測資料，滿足分析要求。水面蒸發(fā)觀測站點(diǎn)分布，如圖1所示。

圖1 水面蒸發(fā)觀測站點(diǎn)分布

4 山區(qū)和平原區(qū)水面蒸發(fā)量分析

4.1 水面蒸發(fā)量折算系數(shù)

水面蒸發(fā)量是計算河流水庫水量損失的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，阿克蘇市一般通過直徑20 cm 蒸發(fā)器觀測蒸發(fā)量，然后再折算成河庫水面蒸發(fā)量。由于蒸發(fā)器本身體積小，水深、儀器結(jié)構(gòu)、安裝形式和材料不同，周圍環(huán)境的熱力條件和動力條件之間的關(guān)系，使得蒸發(fā)器所測的蒸發(fā)值比天然大水體的蒸發(fā)量偏大[4]。為解決此問題，需根據(jù)不同型號蒸發(fā)器同期對比觀測資料確定一個折算系數(shù)。山區(qū)大多數(shù)觀測站采用直徑20 cm 蒸發(fā)器觀測，其觀測數(shù)據(jù)需統(tǒng)一換算成E601型蒸發(fā)器的蒸發(fā)量[5]。冬天水面蒸發(fā)量很小，一般借用非冰期的折算系數(shù)平均值進(jìn)行計算，由于數(shù)值較小，所以對年水面蒸發(fā)量的計算精度不會產(chǎn)生顯著影響。

4.2 水面蒸發(fā)量計算

阿克蘇市水體蒸發(fā)觀測器主要有直徑20 cm 蒸發(fā)器、E601型蒸發(fā)器2種。由于E601型蒸發(fā)器較少且觀測資料系列偏短或不連續(xù)，因此統(tǒng)一選用直徑20 cm蒸發(fā)器觀測值折算成E601型蒸發(fā)器的蒸發(fā)量作為該站點(diǎn)水面蒸發(fā)量進(jìn)行計算分析。各選用站月水面蒸發(fā)量計算公式如下：

式中：E(J)為多年平均月水面蒸發(fā)量（mm）；E20(J)為直徑20 cm 蒸發(fā)器多年平均月觀測值（mm）；ˉK(J)為多年平均年水面蒸發(fā)折算系數(shù)。

山區(qū)和平原區(qū)選用站多年平均水面蒸發(fā)量月、年統(tǒng)計，詳見表1。

表1 選用站多年平均水面蒸發(fā)量月、年統(tǒng)計

5 水面蒸發(fā)量時空分布和年內(nèi)分配

阿克蘇市不同地區(qū)、不同時間的水體蒸發(fā)量差異較大，主要在區(qū)域和年內(nèi)分配上有巨大區(qū)別，需要具體分析。

5.1 水面蒸發(fā)量時空分布

此次分析選用的山區(qū)和平原區(qū)站點(diǎn)北靠天山，南鄰塔里木盆地，地勢自西北向東南逐漸降低，受氣溫、相對濕度、風(fēng)速等因素影響，水面蒸發(fā)量自北向南遞增。觀測資料顯示，溫宿氣象站多年平均年蒸發(fā)量為1244.2 mm，破城子水文站多年平均年蒸發(fā)量為1915.1mm，臺蘭水文站多年平均年蒸發(fā)量為2116.9mm，阿克蘇市氣象站多年平均年蒸發(fā)量為1364.7 mm，由于區(qū)域位置不同，蒸發(fā)量數(shù)值相差懸殊。北部山區(qū)，氣候濕潤，氣溫較低，水面蒸發(fā)量也較低。

5.2 水面蒸發(fā)量年內(nèi)分配

受氣溫、濕度等氣象因素的綜合影響，水面蒸發(fā)量的年內(nèi)分配不均。由表1可知，各站連續(xù)最大4個月水面蒸發(fā)量均為5—8 月，占年水面蒸發(fā)量的59.7%～63.1%，且各月水面蒸發(fā)量值較為接近。最大月水面蒸發(fā)量均為7月，占年內(nèi)蒸發(fā)量的16.0%～17.3%；最小月水面蒸發(fā)量出現(xiàn)在12、1、2月，占年內(nèi)蒸發(fā)量的0.7%～1.0%。山區(qū)、平原區(qū)選用站逐月水面蒸發(fā)量占多年平均蒸發(fā)量百分比，如圖2 所示。由圖2 可以看出，山區(qū)和平原區(qū)選用站水面蒸發(fā)量年內(nèi)變化過程基本相同，平原站1—6 月水面蒸發(fā)量大于山區(qū)站。

圖2 山區(qū)、平原區(qū)選用站逐月水面蒸發(fā)量占多年平均蒸發(fā)量百分比

水面蒸發(fā)量的季節(jié)變化主要表現(xiàn)在夏季變化大，冬季變化小。在春、夏、秋、冬四季中，夏季（6—8月）氣溫高，水面蒸發(fā)量大，占年蒸發(fā)量的44.7%～49.3%；冬季（12—2 月）氣溫低，水面蒸發(fā)量小，僅占年蒸發(fā)量的2.6%～3.5%；春季（3—5月）和秋季（9—11 月）水面蒸發(fā)量居中，由于春季多風(fēng)，故春季蒸發(fā)量大于秋季。山區(qū)和平原區(qū)選用站多年平均水面蒸發(fā)量年內(nèi)分配，詳見表2。由表2 可知，山區(qū)和平原區(qū)最大月水面蒸發(fā)量的年內(nèi)分配基本是一致的。

表2 山區(qū)和平原區(qū)選用站多年平均水面蒸發(fā)量年內(nèi)分配

5.3 水面蒸發(fā)量年際變化

由于影響水面蒸發(fā)的氣象要素年際變化不大，因此水面蒸發(fā)量年際變化較小。對山區(qū)和平原區(qū)4處選用站實測水面蒸發(fā)資料（已折算成E601 型蒸發(fā)器的蒸發(fā)量）進(jìn)行年際變化分析，分析結(jié)果詳見表3。

表3 山區(qū)和平原區(qū)選用站水面蒸發(fā)量年際變化

由表3 可知，水面蒸發(fā)量的年際變化不大，較為穩(wěn)定，其變幅小于降水和徑流。最大年水面蒸發(fā)量與最小年水面蒸發(fā)量的極值比在1.35～1.56，變差系數(shù)Cv值在0.101～0.139。在選用站中，破城子水文站水面蒸發(fā)年際變化最大，最大與最小年水面蒸發(fā)極值比為1.56，變差系數(shù)Cv值為0.139；溫宿縣氣象站水面蒸發(fā)年際變化最小，最大與最小年水面蒸發(fā)極值比為1.35，變差系數(shù)Cv值為0.101。各地水面蒸發(fā)量最大、最小年出現(xiàn)時間同步性較差，反映出區(qū)域內(nèi)氣溫、濕度、風(fēng)速、輻射等氣象因素及地形、地貌等下墊面條件的綜合影響是不一致的，區(qū)域的差異性較大。

根據(jù)各站逐年水面蒸發(fā)量距平百分?jǐn)?shù)變化分析，山區(qū)選用站臺蘭水文站年水面蒸發(fā)量距平在17.89%～-21.7%，而平原區(qū)選用站阿克蘇市氣象站年水面蒸發(fā)量距平在17.51%～-17.36%，平原水面蒸發(fā)量變幅要小于山區(qū)。自2005 年以來，山區(qū)選用站臺蘭水文站水面蒸發(fā)量圍繞多年均值上下波動，而平原區(qū)選用站阿克蘇市氣象站水面蒸發(fā)量則維持在多年均值以下。

6 干旱指數(shù)分析

干旱指數(shù)是反映某一地區(qū)氣候干、濕程度的指標(biāo)之一。干旱指數(shù)是以年水面蒸發(fā)能力與年降水量的比值來表示。干旱指數(shù)與氣候干、濕分帶關(guān)系極為密切。由于缺乏水面蒸發(fā)能力的實測資料，這里近似以E601 型蒸發(fā)器水面蒸發(fā)量代替水面蒸發(fā)能力。本次采用2 種方法進(jìn)行干旱指數(shù)的計算：對于有水面蒸發(fā)量實測資料的選用站，根據(jù)各站多年平均年水面蒸發(fā)量和多年平均年降水量計算各站的干旱指數(shù)；對于無水面蒸發(fā)量實測資料的選用站，則根據(jù)多年平均年降水量等值線圖與多年平均年水面蒸發(fā)量等值線圖重疊在一起，找出交叉點(diǎn)的多年平均年降水量和多年平均年水面蒸發(fā)量，進(jìn)而計算該點(diǎn)干旱指數(shù)。山區(qū)和平原區(qū)各站干旱指數(shù)計算結(jié)果，詳見表4。

表4 山區(qū)和平原區(qū)各站干旱指數(shù)計算結(jié)果

降水、蒸發(fā)、徑流之間既相互關(guān)聯(lián)又相互制約，每個要素的變化都影響到其他要素。通過計算表明，在海拔較高的山區(qū)，氣溫較低，降水量豐沛，則蒸發(fā)能力較弱。干旱指數(shù)的地區(qū)分布與水面蒸發(fā)量的地區(qū)分布基本一致，存在明顯的垂直地帶性分布規(guī)律。干旱指數(shù)隨著高程的增加、降水量的增大、水面蒸發(fā)量的減少而減小，山區(qū)小于平原區(qū)。干旱指數(shù)越大，氣候干旱程度越強(qiáng)烈?？傮w而言，氣溫、降水、風(fēng)速是影響干旱指數(shù)的重要因素。

7 結(jié)語

通過分析探討可知，由于阿克蘇市地勢北高南低，造成氣候上山區(qū)和平原區(qū)相比，夏季溫度較低，冬季溫度相對較高，溫差小，降水多，氣候比較濕潤；出山口以下平原地區(qū)冬季嚴(yán)寒，夏季酷熱，氣溫年較差和日較差大，日照充足而干旱少雨。水面蒸發(fā)量山區(qū)小于平原區(qū)，高山區(qū)的水面蒸發(fā)量在600 mm 左右，中山區(qū)在800～1000 mm，平原區(qū)在1200～1900 mm，干旱指數(shù)在5.6～26.9，為當(dāng)?shù)毓喔戎贫戎贫ê退Y源調(diào)配提供了科學(xué)依據(jù)。