1和田绿洲水循环要素变化特征摘要：应用距平及差积曲线分析和坎德尔(Kendall)秩次相关检验表明，和田绿洲气温存在着递增趋势，处于变暖期；受气温影响，蒸发能力、空气湿度也呈增加趋势，但不显著；降水年际变化较大，年内分配趋于集中，有降水异常现象出现；由于人类活动，河流径流减少十分显著 关键词：和田河流域 气温 湿度 蒸发 降水 径流 由于人类活动影响，目前全球气候有增温趋势[1,2]，研究气候变化对水循环的影响已成为水文工作者关注的焦点和田绿洲气候变化引起了水循环要素的变化，蒸发和空气湿度呈增加趋势，但不明显；降水异常现象出现；由于人口增长，灌溉面积扩大，引水量显著加大，导致河流径流显著减小 1 和田绿洲概况和田绿洲位于新疆塔里木盆地南部边缘，曾经是丝绸之路上一颗璀璨的明珠绿洲内灌溉农业历史悠久，形成了独具特色的绿洲小气候和田绿洲内有墨玉县、和田县、洛浦县及和田市，绿洲与沙漠交错分布，生态环境极其脆弱[3]和田绿洲降水稀少，蒸发剧烈，光热资源丰富，属典型的大陆性干旱气候绿洲内是以维吾尔族为主的少数民族聚居区，又是一个以灌溉农业为生存依据的经济落后地区，气候条件及人类活动所引起的变化，导致 河流径流锐减，威胁了绿洲的生存。
和田绿洲年降水量 3.4～100.9mm，多年平均为 36.4mm，农作物依赖和田河水灌溉和田河发源于昆仑山和喀拉昆仑山北麓，流出高山峡谷，浇灌了和田绿洲，自南向北纵贯塔北克拉玛干大沙漠，汇入塔里木河，目前是塔里木河三大源流之一和田河多年平均流入和田绿洲的水量为 44.8 亿 m3，由于绿洲用水以及沿程蒸发渗漏损失，注入塔里木河多年平均水量仅 10.47 亿 m3和田河属冰川融雪及降水混合补给型河流，丰枯与气候变化密切相关，直接影响绿洲内各种经济活动，也影响向塔里木河干流的输水 2 气温变化和田绿洲内有洛浦、和田、墨玉 3 个气象站，分析中采用了 1954～2000 年实测的年平均气温，以及 1971～1995 年的月平均气温 2.1 气温的年际变化 表 1 列出了 1954～1995 年实测气温、比湿、降水和蒸发变化情况由表 1 可知，从 1954 年到 2000 年，和田绿洲气温持续上升，增加了 0.86℃，说明该段时期气候处于变暖期，与全球气候变化相一致[1]50～60年代气温变化不大；而 70～80 年代气温增加显著表 1 和田绿洲气温及水循环要素历年变化2时段1954～19591960～19691970～19791980～19891990～2000平均温度(℃) 平均比湿(%) 平均降水量/mm 平均蒸发量/mm12.00 41.33 38.0 2466 12.01 42.04 34.1 2543 12.28 42.47 332.8 2649 12.42 41.96 57.6 2803 12.86 42.02 37.6 2694 气温逐年增长主要受全球气候变暖趋势的影响，同时也与绿洲内人类经济活动规模扩大有关。
气候的变暖必然导致和田河流域的水循环时空的变化，依赖和田河水资源生存和发展的和田绿洲因而面临新问题 2.2 气温年内变化 和田绿洲多年平均气温 12.2℃以多年平均值为基础分析各月气温，全年大于平均气温的时间从 4 月持续到 10 月，共 7 个月用变差系数 Cv 作为衡量年内各月平均气温相对变化性[3]，其结果见表 2其中 5～9月的变率相对较小，多年来其平均气温的变化幅度在 3～4.9℃，即夏季气温相对稳定，没有出现极端酷暑或凉夏的异常现象冬季，11～2 月为最寒冷季节，气温变率相对较大，极端最低气温可达到-23.2℃，比该年的月平均最低气温低10.1℃冬季气温的急剧变化会给当地人民生活和健康带来一定的负面影响，但有利于同年的病虫害防治，农业丰收表 2 和田绿洲多年月平均气温及其变率月1243456789101112年平均最小 最大 平均 Cv -12.1 -1.9 -4.7 -0.46 -6.8 3.2 0.0 5/ 6.5 10.8 8.5 0.15 14.2 19.4 16.5 0.08 18.2 23.1 20.8 0.06 22.0 26.1 23.9 0.05 22.7 27.7 25.5 0.04 22.3 626.8 24.4 0.05 17.7 20.7 19.7 0.04 10.6 14.4 12.4 0.08 1.7 7.4 4.3 0.30 -8.8 0.1 -3.0 -0.72 11.1 13.2 12.2 70.04 注：上表中温度单位为℃；Cv 为系列的变差系数。
2.3 气温变化的趋势性 图 1 表明过去近 50 年来和田绿洲气温具有递增趋势依据坎德尔(Kendall)秩次相关检验[4]，当 n=47，信度水平 α=0.05 时，检验统计量 U=-2.37，其绝对值大于 Uα/2=1.96，表明和田绿洲气温递增趋势明显和田绿洲气温线性趋势回归方程为：T=11.92+0.0147t(1)式中：T 表示年平均气温；t 表示时间，t=1,2,…47利用线性趋势的回归检验[4]，统计量 T=2.57，大于 Tα/2=2.23；可判定和田绿洲气温的线性趋势显著依据这一趋势性预测的 2050 年平均气温为 13.3℃；即比 1954 年增长 1.4℃文献[9]应用 Hadley 中心海-气耦合模式，同时考虑温室气体和气溶胶的作用预测塔里木盆地气温变化趋势，其结果与本研究基本相符；但本研究表明冬季增温显著，夏季气温稳定；这则与文献[9]差异较大与 IPCC 最新公布的 4 个大气与海洋耦合 GCMs 情景模拟的平均结果相比，也很接近；IPCC4 个模式在该区域图 1 和田绿洲气温差积与距平曲线2020～2039 年平均增温 0.9℃(引自 http//ipcc-ddc.cru. uea. ac. uk)，本研究表明在这一时段内增温约 0.7℃。
3 蒸发变化和田绿洲气候干旱，实测年蒸发量为 2219～3137mm，多年平均 2684mm，远大于降水量，足以说明和田绿洲的蒸发剧烈程度用干燥指数来描述气候干旱程度，则和田绿洲的干燥指数为 25～842最小值发生在 1987 年，降水量达最大100.9mm，但蒸发量 2505mm 不是最小值；最大值发生在 1985 年，降水量为最小83.4mm，蒸发量则高达 2864mm 3.1 蒸发的年际变化 由表 1 和图 2 可知，和田绿洲的蒸发量在 80 年代后呈现逐渐增加的趋势，与气温变化基本一致和田气候变暖会引起蒸发加剧，从而降低作物的水分利用效率，对农业生产不利3.2 蒸发的年内变化 和田绿洲年内各月蒸发量实测值见表 3月蒸发量随季节变化而变化，冬季(11～2 月)蒸发最小，只占蒸发总量的 953%；初春秋末(3 月和 10 月)由于气温升降快，蒸发变化迅速，占总蒸发量的 13.8%；年内蒸发主要集中在 4～9 月，与气温变化一致图 2 和田绿洲年蒸发量的距平和差积曲线从蒸发变率来看，蒸发量越大，蒸发变率越小，蒸发越稳定；冬季蒸发变率大于夏季，即夏季蒸发较冬季稳定分析冬季(11～2 月)蒸发序列表明，存在与冬季气温变化一致的显著递增趋势，其线性回归方程为：E=232.9+1.95t R=0.419(4)式中：E 为冬季蒸发量；其余符号同上。
表 3 和田绿洲历年各月蒸发及其变率(单位：mm)月1239456789101112年最小 最大 平均 均值比 Cv 16 58 42 1.54 0.25 28 106 1076 2.81 0.26 136 248 195 7.22 0.17 226 391 311 11.5 0.11 289 444 376 13.9 0.11 329 474 397 14.7 110.09 314 497 393 14.5 0.09 284 406 339 12.5 0.10 185 359 260 9.60 0.13 145 221 178 6.58 0.10 67 12128 96 3.55 0.15 20 63 44 1.63 0.252219 3137 2648 0.08 注：上表中月数据统计时段为 1971～1995 年，年数据统计时段为1954～1995 年；均值比例指各月的平均值与多年平均值(2707mm，即 1971～1995年的均值)之比从以上分析得知，和田绿洲蒸发主要受气温的影响通过冬季气温与蒸发的相关分析，二者的相关系数为 0.853，远远高于年气温与蒸发之间的相关系数(0.490)，而在其余季节，二者的相关系数为 0.507，即冬季气温对冬季蒸发的影响更大，其余季节次之。
和田绿洲气温，尤其是冬季气温的升高，对当地的水平衡和生态环境将会产生重要影响，值得关注 4 湿度变化 4.1 比湿的年际变化 比湿是衡量空气湿度的重要指标，收集到和田 1954 年以来年平均值和 1970 以来的月平均值蒸发的增大一般会使空气湿度增大，但和田绿洲内部绿地与沙漠交错分布，外部又三面被塔克拉玛干大沙漠包围，蒸发的水汽迅速扩散消耗，导致绿洲湿度没有增加由图 3 可以看出，47 年来比湿13变化与蒸发相接近；依据坎德尔(Kendall)秩次相关检验[4]，当 n=47，信度水平 α=0.05 时，检验统计量 U=1.68，其值小于 Uα/2=1.96，表明湿度无明显递增趋势4.2 湿度的年内变化 表 4 列出了 1970～2000 年比湿的各月特征值由表 4可知，冬季(12～2 月)比湿较高，但变化也较大，反映在 Cv 较大上；春季(3～5月)较低；夏季比湿相对稳定，Cv 较小冬季和田绿洲没有农作物生长，这时空气湿度高没有实际意义春季因风多，空气中的水汽扩散很快，因此湿度最低，故需要大量灌水，以满足作物发芽和生长图 3 和田绿洲比湿距平与差积曲线表 4 和田绿洲历年各月比湿及其变率月12345678910141112年均最大 最小 平均 Cv 75 38 54.7 0.15 81 24 45.7 0.28 53 27 35.0 0.22 39 24 1529.5 0.16 47 26 34.8 0.15 48 31 38 0.14 55 34 43.2 0.13 55 35 45.1 0.10 59 37 44.1 0.121657 33 42.7 0.13 59 37 45.6 0.13 76 37 45.6 0.13 48.7 35.5 42.8 0.08注：上表中月均值计算时段为 1971～1995 年，年均值为 1954～1995 年；比湿单位为 kg/kg。
5 降水变化和田绿洲降水量极少，不直接产流，是该地区干旱的主要原因之一降水变化特征分析，对了解其变化趋势及未来雨水资源利用具有重要意义 5.1 降水的年际变化 和田绿洲降水实测值如表 1 所示从 50 年代到 70 年代，年平均降水量逐渐减少，到 80 年代开始上升，90 年代降水量达到最高年降水量存在不明显的递增趋势，降水变率 Cv 为 0.59，比甘肃敦煌的 0.57 稍大[3] 17由表 1 可知，50 年代中后期到 70 年代末，降水量都小于多年平均降水量(36.4mm)，并且在逐渐减小；其中 70 年代为枯水期，降水量比多年平均值低9.9%80 年代与 90 年代降水都高于多年平均情况，其中 80 年代为丰水期，降水量超出多年平均值的 30.8%年降水量差积曲线如图 4 所示，和田绿洲的年降水量变化可分为 3 个阶段，1954～1971 年之间，年降水量呈递减趋势，但不十分明显；1972 年为偏丰年，使差积曲线抬升，随后从 1973～1986 年之间，年降水量逐渐递减，较前一递减段的趋势更明显；第 3 段初期，1987 年和 1988 年连续出现丰水年；进入 9。