已有 18913 次阅读 2020-1-12 13:00|个人分类:新疆气象手册|系统分类:科研笔记
新疆的降水--新疆气象手册(18)第2篇第3章水分
20200112
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下面是此书第2篇第3章的降水部分
第3章 气候―水分与其他
1 降水量
1.1 新疆的年降水量
1.1.1 年降水一般分布
新疆是干旱地区,全新疆的年平均降水量只有146mm,为我国降水量平均值的1/4。新疆各地的降水分布很不均匀,表现为新疆山区降水多于盆地,北疆多于南疆,西部多于东部。若以天山脊为界,将新疆划分为南北两区,北疆面积占全疆面积27%,平均降水深度255mm,南疆面积占全疆的73%,平均降水深度106mm,即北疆平均降水深度为南疆2倍多。南北疆平原区相比较,北疆伊犁河谷、塔城盆地年降水量250~350mm,准噶尔盆地降水量150~200mm,降水少的地区为三塘湖、天山尾闾淖毛湖一带约10~30mm。南疆塔里木盆地北部、西部边缘为50~100mm,东部和南部不足50mm。且末、若羌仅20mm左右。
南北疆山区降水量的分布:北疆阿尔泰山、沙吾尔山、塔尔巴哈台山、巴尔鲁克山、伊犁河谷的山区、天山北坡中山带年降水量400~600mm,有的迎风坡山区超过800mm。天山南坡、昆仑山、帕米尔中山带200~300mm,少数中山区达400mm。阿尔金山区降水约100mm左右,见下图。
新疆年降水量地理分布图。 (见另外的附图)
新疆降水少于东部同纬度地区,与西部中亚地区对比,新疆盆地降水也偏少,而塔克拉玛干沙漠区是该纬度带最干的地区。
根据马力分析,新疆年降水量小的地方占的面积大,年降水量与其笼罩的面积为负指数函数的关系。
1.1.2 年降水量最多和最少的地方
新疆年降水量最多的地方,在巩乃斯河流域,巩乃斯雪害研究站年平均降水量达827.0mm(海拔1776m),1970年曾达1140mm,而新源那拉提,1979年达877.0mm。阿尔泰山区中部森塔斯(仅有1958~1960年资料)年降水量608.3mm(海拔1986m),居第二位;天山北坡开垦河降水量为571.0mm(海拔2160m),居第三位。
由树木年轮水文研究推断(重建):历时300年内,最丰期(1924~1959年)在巩乃斯河中上游,重建值达1200mm(海拔2200~3000m)。
新疆是极端干旱区,例如塔里木盆地东南区且末年降水量为22.5mm,若羌23.9mm,吐鲁番14.7mm,天山尾闾淖毛湖只有13.6mm(1960~1980)(海拔498m)。新疆降水最少的地方为吐鲁番盆地托克逊,也是中国降水最少的地方,年降水量仅有6.6mm。据中国科学院综合考察队资料,位于吐鲁番盆地最南部却勒塔格山下的库鲁克沙漠,寸草不生。另罗布泊东南有一地方,被称为“愚公屯”,也没有降水痕迹,只有古代风蚀地和石膏层。
1.2 降水量的季节分布
新疆部分地区的四季降水占全年降水量的百分比(1951-1980)
阿勒泰
塔城
伊宁
乌鲁木齐
小渠子
奇台
哈密
吐鲁番
库尔勒
阿克苏
喀什
和田
若羌
春
21
29
31
33
29
27
18
14
18
19
36
31
17
夏
29
27
25
30
50
37
50
52
62
60
32
42
62
秋
26
25
22
25
17
27
19
15
14
13
14
12
6
冬
24
20
22
12
4
10
13
19
6
8
18
15
14
从上表中可以看到新疆降水在四季所占的百分比。新疆雨雪主要是降落到山区和山麓(见第2篇第6章),而山区的雨雪主要降落在6~8月(夏季),这个特点越到高山越突出(右图)。南疆平原夏季降水量最多,约占全年30~50%,春季次之,冬季最少。
另外,地中海(见伊斯坦布尔图)冬季多雨而夏雨少,再向东到中亚(塔什干图)则转为冬春多雨夏季少,而中亚以东的新疆西部(伊宁图)转为春雨多。到东天山则夏雨多,好像是“多雨季”缓慢东移(见下图)。
1.3 山区降水
正确认识山区降水对于消除新疆河水来自冰川的误解有重要意义。
1.3.1 新疆各山区年降水量
新疆全境降水总量是2429×108t/a。其中降落在山区(71×104km2)的雨雪占84%,达2048×108t/a 。
新疆山区降水量分为五大体系,可分为:① 阿尔泰山系:年降水等值线呈西北-东南向,最大降水带在中山地带,降水量约400~500mm,海拔高度1900~2400m。② 准噶尔界山:乌什库门尔克尔山、萨吾尔山、塔尔巴哈台山、扎依尔山、玛依尔山等,这些山区迎风坡降水量达300~400mm,背风坡可减少150~200mm不等;③ 天山西部-伊犁河谷区:降水量等值线走向沿山脉河谷自西向东,北坡(迎风坡)等值线密集,南坡稀疏。中山带有个最大降水带,北坡位于1500~2500m、南坡位于2000~3000m的区域。最大降水约为500~800mm;④ 天山山系:降水等值线沿山坡呈东西向,西低东高,北坡低、南坡高。最大降水带的年降水量值,天山北坡400~600mm,天山南坡约200mm;⑤ 昆仑山-阿尔金山系:降水等值线走向呈东西向,最大降水带降水量等值线为150~200mm,海拔高度约3000~4500m,降水量西部偏大,东部偏小。
1.3.2 山区最大降水带的一般概念
“新疆干旱”主要是指它的盆地(含沙漠)的降水量十分稀少。当我们从盆地走进山麓,再进入山区以后,其降水量会出现随海拔高度的增加而增多的现象(很多高山地区都如此)。由于新疆山区降水量偏大,有时称新疆山区称为“湿岛”。新疆所有年降水量大的地方都出现在山区。
如果山的高度不太高,就仅看到降水量随高度而增加的现象。但是高山上冷,空气含水量迅速减少,这又是降水量减少的因素。所以有“高山”的地方,降水量随高度增加到一定的高度以后,降水量就不再增加而转为减少。显然,降水量不再随高度而升高,也就表明哪个高度上的降水量是最大的(比上边、下边都大)。这个降水量最大的位置称为最大降水带。“最大降水带”所在的高度在不同的地方是不同的。
1.3.3 新疆山区降水的垂直分布
在天山北侧的年降水量随高度的分布图上,可以清楚地看到从海拔500m的年降水量127mm/a开始随着高度增加,年降水量一直增加到2000~2300m高度的534mm/a。它清楚的表示了中山地带存在着一个年降水量比低层、上层都大的最大降水带。
1.3.4 最大降水高度的季节变化
实际的山区降水量最大高度带的高度是随季节变化而变化,一般为冬季低暖季高。以天山北坡乌鲁木齐附近的情况分析,冬季最大降水带海拔一般900~1300m,约从乌鲁木齐市区至山麓,冬季是最大降水带的高度最低的季节,其最大降水带降水量为40~60mm。春季最大降水带大约上升到2000m附近,其降水量约90~120mm。夏季最大降水带继续上升,估计位于2500m或者更高一些,6~8月合计降水量接近300mm。秋季最大降水带与春季最大降水带海拔高度相同,其降水量比春季少。
1.3.5 最大降水带与植被
山区降水的垂直变化也反映在山区的植被分布上。如天山北坡降水量最多的高度在海拔1700~3200m附近,其雨量约500mm。那里能满足天山云杉、落叶松等针叶林的生长,于是最大降水带也就是山腰上的森林带。而在1700m以下、3200m以上,均是草原带,这一区间,6~8月降水量在160mm以上,多是好的草原区域。年降水量在300mm以上的地方是较好的草原区,而年降水量在300~200mm水平时,只能形成荒漠性草原,覆盖率低,牲畜承载量小。在昆仑山、青藏高原很少能达到300mm的年降水量,一般在100~200mm,多为荒漠草原,是适于大牲畜粗饲料型草蒿类。
1.3.6 如何辨识和确定最大降水带
最大降水带的形成与地形、不同季节水汽的垂直分布、大气的环流活动、垂直气流都有关。小地形也是影响辨认和确定它的一个重要环节,尤其在进行观测站点的选择时,它与坡面的坳、陷、平台等小地形有关,这些小地形将会降低垂直气流的抬升力。
若没有观测记录而作一般推估时,可依据山地的植被进行衡量,一般在森林区,可作为最大降水带。在干旱区,半固定沙丘区,有耐旱植物生长的沙丘最高上限或耐旱植被最多地带,即作为沙丘最大降水带。这是以指示植物作为最大降水带判断方法。而最直接的方法是设立一定数量的雨量站,进行几年的观测,即可发现最大降水带的降水量和它所在的海拔高度。
1.3.7 不同坡向的最大降水带的分布
由于坡向不同,最大降水带的高度也差别很大,青藏高原、帕米尔高原、天山、阿尔泰山均如此。一般说,迎风坡最大降水带海拔低,背风坡比迎风坡高,例如天山北坡最大降水带的高度约1800~3500m,天山南坡约2500~4000m间。由于所在位向、季节等不同,都有着不同变化,但迎风坡最大降水高度总低于背风坡的高度。
1.3.8 帕米尔高原的最大降水带
帕米尔高原东缘在塔里木盆地西部,应属于背风干旱区。降水最大高度带较天山背风坡偏高,一般在3500~4500m之间。
帕米尔高原东侧降水量随海拔高度分布(mm)
站名
海拔(m)
1月
4月
7月
10月
年
巴楚
1 116.5
0.8
2.3
11.2
1.4
44.7
喀什
1 288.7
2.6
4.0
8.1
1.8
61.5
乌恰
2 136.7
3.2
11.3
1 7.2
6.9
163.3
吐尔尕特
3 505.2
2.8
19.1
37.1
10.8
229.0
帕米尔高原西侧在吉尔吉斯斯坦共和国,大地形为迎风坡向。最大降水带的年降水量400~500mm,个别可达800mm。可分为三种类型:① 开阔地和迎风坡,在不足1000m处降水量开始递增,但递增较慢,至2500m后,呈迅速增加,至3400m处,可超过850mm,形成丰湿润区域降水量。② 相对封闭谷地:谷底起始海拔1500m附近至2000m,降水随高度增加缓慢,至2500m后,迅速增加,至3900m处,降水量达800mm以上,仍为半湿润区降水量。③ 局地区域,有封闭的盆地、峡谷、背风坡等地形,降水量从海拔2800m开始递增,至3600m,较快递增,至4400m达到最大值,降水量可达400mm,这种变化和中国境内帕米尔背风坡相似。降水量显然高于中国帕米尔高原东侧的背风坡。
1.3.9 青藏高原降水带分布
青藏高原位于30°~40°N间,其年降水分布特点是:外围少雨,边缘多雨,内部降水是东面多雨西边少,最大降水带绕缠腰间,中小地形有局部的影响。
从年降水量图知(图略),高原外围少雨带,从恒河谷向西北,经塔尔沙漠、伊(朗)、阿(富汗)边境,再沿60°~65°E之间到中亚沙漠,折向东,经塔克拉玛干大沙漠,古尔班通特沙漠,中蒙边界到105°E附近,向南经陇中、南到四川盆地后达滇北。
沿高原边缘是多雨带,从喜马拉雅山南坡起,西经帕米尔高原、沿高原北缘、至祁连山是高原坡度最大地带,有着上升气流作用。它像一条腰带围绕高原周围。南坡降水在1000~2000mm,而北坡则30~100mm,最多降水量在东南坡,达5000mm以上。
1.3.10 高山冰雪区有无第二最大降水带问题
高山地区气象资料比较少,不同部门的研究人员利用不同的数据,做不同的订正,如认为目前的降雪观测用的雨量筒没有防风圈,这对于降雪多,风比较大的高山区就使测量到的降水量有系统性的偏小等等,于是有人提出过新疆山区存在两个最大降水高度的观点。对此,需要有