[doc格式] 1951—2006年新疆地区气候变化特征及其与水资源的关系

[doc格式] 1951—2006年新疆地区气候变化特征及其与水资源的关系 1951—2006年新疆地区气候变化特征及其 与水资源的关系 第37卷第3期 2009年5月 河海大学(自然科学版) JournalofHohaiUniversity(NaturalSciences) V01.37No.3 May2OO9 DOI:10.3876/j.issn.1000—1980.2009.03.008 1951—2006年新疆地区气候变化特征及其与水资源的关系 曹丽青2,葛朝霞2,薛梅2 (1.河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210098; 2.河海大学水文水资源学院,江苏南京210098) 摘要:利用北疆5个气象站,南疆7个气象站1951—2006年月平均气温及月降水总量资料,用高桥 浩一郎公式计算了新疆区域月平均蒸发量及可利用降水量,并在此基础上分析了1951,21XI6年新 疆地区气候变化及水资源变化趋势,以及气候变化对水资源的影响.结果表明:(a)新疆地区气温从 20世纪50年代以来基本上都是呈上升趋势,90年代以来的气温明显高于平均值,为正距平;60年 代中期至80年代末期,降水比平均值偏少,90年代以后,降水持续增加;(b)新疆地区可利用降水 量20世纪50年代中期至8O年代初期呈持续下降趋势,80年代初期至今呈增加趋势,9o年代初期 至今为高值期;(c)新疆地区降水与可利用降水量之间存在明显正相关.在此基础上建立了新疆地 区降水变化对可利用降水量影响的统计评估模型. 关键词:气候变化;水资源;可利用降水量;评估模式;新疆地区 中图分类号:P463.1文献标识码:A文章编号:1000—1980(2009)03—0281—03 新疆地处欧亚大陆腹地,远离水汽源地,降水稀少且时空分布不均,气候干燥且蒸发强烈,属典型的干 旱,半干旱地区,水资源严重短缺,水资源供需矛盾十分突出?J.随着气候变暖,经济发展对水资源需求的不 断增加,普遍存在水资源过度开发利用的现象,水资源不足已成为制约新疆社会经济发展的主要瓶颈之 一_2j . 正确评估气候变化对新疆水资源量的影响,有助于合理地利用水资源,为新疆经济的迅速发展提供可 靠的科学依据,对新疆水资源的可持续利用和良性的生态环境发展具有十分重要的作用和意义. 笔者对北疆气候变化及其与水资源的关系做了分析研究L3j,本文在文献[3]的基础上,利用北疆5个气 象站,南疆7个气象站1951,2006年逐月降水和温度资料,研究了新疆地区气候变化对水资源的影响,并建 立了新疆地区降水变化对可利用降水量影响的统计评估模型. 1研究资料和 选用北疆5个气象站(阿勒泰,塔城,乌苏,伊宁,乌鲁木齐),南疆7个气象站(吐鲁番,库车,喀什,和田, 且末,若羌,哈密)1951,2006年逐月降水和气温资料作为研究资料.所选的气象站较均匀地分布在新疆北部 和南部地区,其算术平均可以代表新疆地区降水和气温的平均状况. 蒸发测量在大气科学中至今还是一个难题,高桥浩一郎用月平均降水量和月平均气温对蒸发进行估算, 方法比较简便_4j.宋正山等l5_5详细分析了高桥浩一郎提出的蒸发公式在半湿润半干旱的华北地区的实用性; 施雅风等【6j曾用高桥方法估算实际蒸发,建立了伊犁河流域月水量平衡模型,并取得了较好的结果.本文利 用高桥浩一郎公式计算了新疆地区区域平均蒸发量及可利用降水量.高桥浩一郎公式_6j为 E:———_i:而(1) 3100+1.8Pexp【_J 式中:P——月降水量,mm;卜_地面月平均气温,?;E——月蒸发量,nllT1.可利用降水量为 W=P—E(2) 参考有关资料【7-12j,利用相关分析的方法,分析了气候变化对可利用降水量的影响,并建立了降水变化 收稿日期:2008—05—15, 基金项目:高等学校博士学科点专项科研基金(2o06ol39olO) 作者简介:曹丽青(1965一),女,江苏南京人,副教授,主要从事水文水资源研究 282河海大学(自然科学版)第37卷 对可利用降水量影响的统计评估模型. 219512006年新疆地区气候变化及水资源变化趋势 2.1新疆地区气候变化特征分析 图1为1951,2006年新疆地区逐年气温距平(相对于1970,2000年)及11a滑动平均曲线.由图1可看 出,新疆地区气温从20世纪50年代以来基本上都是呈上升趋势;50,80年代末期,气温低于平均值,为负距 平;90年代以来的气温明显高于平均值,为正距平,且增温剧烈,为各年代之首. 图2为1951,2006年新疆地区逐年降水距平(相对于1970,2000年)及11a滑动平均曲线.由图2可以 看出,新疆地区20世纪60年代中期至8O年代末期,降水比平均值偏少;90年代以后,降水持续增加,并且高 于平均值,为正距平. p ?? 图11951—2OO6年新疆地区逐年气温距平及11a滑动平均 Fig.1AnomalyofannllaItemperatureandits11-year slidi】flgIllealIvaluesinXinjiangUygurAutonomous Regionfrom1951to2006 2.2新疆地区可利用降水量特征及变化趋势分析 图3为1951,.2006年新疆地区逐年可利用降水量 距平(相对于1970,2OOO年)及l1年滑动平均曲线.从 图3可清楚看到,新疆地区可利用降水量变化非常明 显,20世纪5O年代中期至80年代初期呈持续下降趋 势,8o年代初期至今呈增加趋势,可利用降水量高值期 出现在90年代末至21世纪初期.20世纪90年代初期至 今,可利用降水量距平基本处于0线以上,为高值期. 3新疆地区气候变化对水资源的影响 及评估模式 根据新疆地区历年区域平均水资源总量以及同 期气温,降水进行相关性分析,发现降水与可利用降 : 暑 .;L * 世 暖 一 \八八入\J/j .V 图31951—2OO6年新疆地区逐年 可利用降水量距平及11a滑动平均 Fig.3AnomalyofannualutiliTahleprecipitationandits 11?yearsUdingmeanvaluesinXinjiang UygurAutonomousR唧伽from1951t02OO6 水量之间存在明显正相关关系.北疆降水与可利用降水量的相关系数为0.87,南疆降水与可利用降水量的 相关系数为0.57,并且通过了O.01的置信度检验.温度与可利用降水表1新疆地区年降水量变化所 量的相关性较差.引起的可利用降水量变化 降水变化对可利用降水量有重要影响,但在水资源计划和管理过程Table1ChangeofuliliTahleprecipitation 中,需要定量地了解降水对可利用降水量的影响,因此根据1951,2O(Oinducedbychsingeofprecipitationin 正的资料,建立北疆和南疆可利用降水量与降水关系的线性统计模型:!兰竺竺竺竺竺 北疆Ivn=一3.68+0.41P(3) 南疆=一0.08+0.06P(4) 式中:P——年平均降水量,mm;——年平均可利用降水量.模型相 关性较高,通过了置信度为0.0l的F检验,具有较高的显着性. 由模型可以计算出北疆和南疆年降水量变化所引起的可利用降水 量的变化,表1给出了降水变化所引起的可利用降水量的变化.由表1 降水变化旦量銮 北疆南疆 第3期曹丽青,等1951,2006年新疆地区气候变化特征及其与水资源的关系283 可以看出,较小的降水变化往往会引起比较大的可利用降水量的变化,北疆1%的年降水量变化一般可导致 1.84%的可利用降水量的变化,南疆l%的年降水量变化则可导致1.67%的可利用降水量的变化.因此,该 模型可以用来进行新疆地区可利用大气降水资源的评估. 4结论 a.新疆地区气温从20世纪50年代以来基本上都呈上升趋势,90年代以来的气温明显高于平均值,为正距 平;20世纪60年代中期至80年代末期,降水比平均值偏少,90年代以后,降水持续增加,并且高于平均值. b.新疆地区可利用降水量20世纪50年代中期至80年代初期呈持续下降趋势,80年代初期至今呈增 加趋势,90代初期至今为高值期. C.降水与可利用降水量之间存在明显正相关关系.在此基础上建立了降水变化对可利用降水量影响的 统计评估模型.较小的降水变化往往会引起比较大的可利用降水量的变化,北疆1%的年降水量变化一般可 导致1.84%的可利用降水量的变化;南疆1%的年降水量变化则可导致1.67%的可利用降水量的变化. 参考文献: [1]丁一汇,守荣.中国西北地区气候与生态环境概论[M].北京:气象出版社,2001:卜l3. [2]任立良,张炜,李春红,等.中国北方地区人类活动对地表水资源的影响研究[J].河海大学:自然科学版,2001,29(4): l3—18. [3]曹丽青,林振山,葛朝霞.新疆北部地区气候变化及其对水资源的影响分析[J].水资源保护,2008,24(6):28—30. [4]高桥浩一郎.用月平均气温,月降水量估算蒸发量的经验公式[J].天气,1979,26(12):29—32. [5]宋正山,杨辉,张庆云.华北地区水资源各分量的时空变化特征[J].高原气象,1999,18(4):552—566. [6]施雅风.中国气候与海面变化及其趋势和影响:?气候变化对西北 华北水资源的影响[M].济南:山东科学技术出版社, 1I5. [7]文敏,陈创买.珠海市近50年水资源变化特征及评估[J].中山大学: 自然科学版,2005,44(2):271—275. [8]张庆云.1880年以来华北降水及水资源的变化[J].高原气 象,1999,18:486-495. [9]芮孝芳.中国的主要水问题及水文学的机遇[j].水利水电科技进 展,1999,19(3):18-21. [10]谢新民,颜勇.浅析西北地区地表水与地下水的相互转化关系[J]. 水利水电科技进展,2003,23(1):8一l0. [11]曹丽青.华北地区大气水分气候变化及其对水资源的影响[J].河 海大学:自然科学版,2004,32(5):504-507. [12]周连童,黄荣辉.华北地区降水,蒸发和降水蒸发差的时空变化特 征[J].气候与环境研究,2006,25(2):280-295. Climatechangeanditsrelationshipwithwaterresourcesin XinjiangUygurAutonomousRegionfrom1951to2006 CAOLi-qmg一,GEZhao-xia2,XUEMei2 (1.StateKeyLaboratoryofHydrology-WaterResourcesandHydraulicEngi neering, HohaiUniversity,Nanfing210098,China; 2.CollegeofHydrologyandWaterResources,ttohaiUniversity,Nanjing210 098,China) Abstract:Basedonthemeanmonthlytemperatureandprecipitationoffivemeteorologicalstationsinthenorthandseven meteorologicalstationsinthesouthofXinjiangUygurAutonomousRegionfrom1951to2OO6,thenleanmonthlyevaporation andtheutilizableprecipitation(theprecipitationminustheevaporation)ofXinjiangUygurAutonomousRegionwere computedusingTakahashi’Sequation.eclimatechangeandthetrendofwater resourceschangeaswellastheimpactof climatechangeonthewaterresourcesinXinjiangUygurAutonomousRegionfrom1951to2006wereanalyzed.111eresults showthefollowing:(1)1hetemperatureinXinjiangUygurAutonomousRegionhasbeenincreasingsincetheearly1950s, andithasbeenhigherthanthemeanvaluesincethe1990s.whichisapositiveanomaly.Iheprecipitationwaslowerthan themeanvaluefromthemiddleof1960stothelate1980s,andithasbeencontinuouslyincreasingfromtheearly1990s. (2)eutilizableprecipitationdecreasedfromthemiddleofthe1950stotheearly1980sandhasbeenincreasingsincethe early1980s,andtheperiodwithlargestvalueofprecipitationhasbeenoccurringsincethe1990s.(3)Therehasbeena positivecorrelationbetweentheprecipitationandtheutilizableprecipitation.Finally,astatisticalassessmentmodelforthe impactoftheprecipitationontheutilizableprecipitationiSestablished. Keywords:climatechange;waterresources;utilizableprecipitation;assess mentmodel;XinjiangUygurAutonomousRegion