天山地区气候平均降水的精细化分布及计算
新疆天山北坡小流域暴雨洪水计算_肖开提_阿不都热衣木
新疆天山北坡小流域暴雨洪水计算
肖开提· 阿不都热衣木 , 董增川
1 2 ( 1. 河海大学水文水资源学院 , 江苏 南京 210098 ; 2. 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)
摘要 : 为新疆北坡小流域暴雨洪水找出一条可靠的计算途径 , 针对新疆天山北坡小流域暴雨洪水 的特点和规律 , 提出了应用解三元联立方程组法和推理公式法两种方法 , 由设计暴雨推求洪沟设计 洪水 . 实例应用结果表明 , 解三元联立方程组法和推理公式法两种方法切实可行 , 能够解决无资料 地区的暴雨洪水计算问题 . 关键词 : 设计暴雨 ; 设计洪峰 ; 暴雨洪水 ; 净雨强度 ; 小流域 ; 天山北坡 ; 新疆 中图分类号 : P333 . 2 文献标志码 : A 文章编号 : 10001980( 2011) 06061206 天山北坡地处亚欧大陆腹地 , 四周高山环绕 , 远离海洋 , 处于天山中部的凹陷地段 . 南部紧邻吐善托盆 地 , 北部与准噶尔盆地相连 , 是典型的内陆干旱区 . 太平洋和印度洋东 、 南方向来的水汽因受高山阻隔长途跋 涉至腹地已散失殆尽 , 进入天山北坡的多是干热暖流 . 大西洋和北冰洋的冷湿气流随西风环流进入新疆 , 从 西、 北两方向影响天山北坡 , 是本地区主要水汽来源 . 据气象站多年实测资料分析 , 该区域暴雨多发生在 5 — 8 月间 , 暴雨历时多为几小时或十几小时 , 经坡面漫流 , 形成洪水 , 下垫面土壤下渗强度较大 , 洪水形成的径 流为超渗产流 , 历时不长 , 峰高量大 , 暴涨暴落 . 天山北坡小流域暴雨洪水一般采用概化计算 , 理论公式已经广泛应用于小河与小洪沟的计算中 . 在这些 小河及洪沟中 , 只有少数河流设有水文站 , 多数河流没有实测水文资料 , 甚至连调查洪水资料也很少 . 因此 , 依据现有实测资料 , 利用地区经验公式 , 综合分析进行研究区公式参数的率定 , 有着较强的实用性 . 本文针对 各洪沟设计暴雨一定的情况下 , 采用解三元联立方程组法和推理公式法对山洪沟设计洪水进行分析计算 .
乌鲁木齐不同相态级别降水的变化特征分析
乌鲁木齐不同相态级别降水的变化特征分析乌鲁木齐位于新疆维吾尔自治区的中北部，是中国西部地区的重要城市之一，也是新疆的政治、经济、文化和交通中心。
乌鲁木齐的气候属于温带大陆性干旱气候，年降水量较少，且呈现显著的时空分布特征。
在这样的气候背景下，乌鲁木齐的降水形态也呈现出多样化的特征，包括不同相态级别的降水，本文将对乌鲁木齐不同相态级别降水的变化特征进行分析。
一、乌鲁木齐的降水形态乌鲁木齐的降水形态主要包括雨水、雪水和冻雨等形态，其中雨水是最为常见的降水形态。
根据气象资料的统计，乌鲁木齐的降水中，雨水占比最大，其次为雪水，冻雨的出现频率较低。
这与乌鲁木齐的气候特点密切相关，干燥的气候条件使得降水大多以雨水的形式出现，而且冬季气温较低，有利于雪水和冻雨的出现。
二、不同相态级别降水的变化特征乌鲁木齐的不同相态级别降水的变化特征主要表现在降水时空分布和气象要素变化等方面。
1. 时空分布特征乌鲁木齐的不同相态级别降水在时空分布上具有一定的特征。
一般来说，雨水主要出现在夏季，尤其是7月和8月份，这是乌鲁木齐年降水量的主要季节，降水量占比最高；而雪水主要出现在冬季，11月至次年3月为雪水主要出现季节，降水量最多的月份为12月和1月；至于冻雨，其出现频率较低，一般在春季和秋季出现，降水量较少。
在空间分布上，乌鲁木齐市区的降水主要以雨水为主，而近郊区和山区则更容易出现雪水。
2. 气象要素变化不同相态级别降水的变化特征还表现在气象要素的变化上。
雨水与雪水的降水量差异较大，雨水通常降水量较大，且降水强度较大，但持续时间相对较短；而雪水的降水量一般较小，但降水持续时间较长。
不同相态级别降水对气温的影响也有所不同，雪水的出现常常与气温的降低相关，而雨水则不受气温的影响较大。
三、影响因素分析乌鲁木齐的不同相态级别降水的变化特征受多种因素影响，包括大气环流、地形地貌和气候背景等。
1. 大气环流影响大气环流是影响乌鲁木齐降水相态的重要因素之一。
乌鲁木齐不同相态级别降水的变化特征分析
乌鲁木齐不同相态级别降水的变化特征分析乌鲁木齐是中国西北地区的一个重要城市，位于新疆维吾尔自治区北部。
由于地理位置和气候特点，乌鲁木齐的降水变化特征比较明显。
降水对气候和生态环境的影响巨大，因此对乌鲁木齐不同相态级别降水的变化特征进行分析是十分重要的。
首先，乌鲁木齐的降雨主要分为年降水、季节降水和月降水等不同时段。
在年降水方面，乌鲁木齐的年降水量总体上呈现出一定的波动性，但整体呈现出逐年减少的趋势，表明乌鲁木齐的年降水量在变少。
在季节降水方面，主要有春季、夏季、秋季和冬季四个季节。
乌鲁木齐的季节降水在不同季节都有明显的差异。
其中，夏季降水最为丰富，占全年降水的绝大部分；而冬季降水相对较少。
在月降水方面，乌鲁木齐的降水量在不同月份之间也存在较大差异，一般来说，在7月和8月份降水最多，而在12月和1月份降水最少。
其次，乌鲁木齐的降水相态也是一个重要的变化特征。
降水的相态可以分为雨、雪、雨夹雪和冻雨等不同形式。
乌鲁木齐的降水相态以雨为主，其次是雨夹雪和雪，冻雨的比例较小。
乌鲁木齐的降水相态与气温密切相关，夏季温暖时以雨为主，冬季寒冷时则以雪为主。
由于乌鲁木齐的气候特点，降水相态的变化也影响着当地的水资源利用和农作物种植。
最后，乌鲁木齐的降水变化特征还表现在极端降水事件上。
极端降水事件是指降水量超过一定阈值的极端天气现象，其对地表径流、洪涝灾害等都有重要的影响。
乌鲁木齐的极端降水事件在近年来呈现出明显的增加趋势，降水短时强度大，对当地的水资源和生态环境造成了一定的影响。
这也需要相关部门加强对极端降水事件的监测和预警，以进行防灾减灾工作。
综上所述，乌鲁木齐的不同相态级别降水的变化特征主要表现在年降水、季节降水、月降水和极端降水事件等方面。
了解和分析这些变化特征有助于我们更好地预测未来乌鲁木齐的降水情况，为当地的水资源利用、农作物种植和灾害防控等提供科学依据。
新疆不同气候区的气温和降水变化及其对地表水资源的影响
新疆不同气候区的气温和降水变化及其对地表水资源的影响李佳秀;陈亚宁;刘志辉【期刊名称】《中国科学院大学学报》【年(卷),期】2018(035)003【摘要】运用Mann-Kendall趋势检验法、典型相关分析法和逐步回归分析法研究新疆不同气候区气温和降水的时空变化特征及其对地表水资源的影响。
结果如下。
1）近50多年来,新疆气温和降水分别以0.32℃/10a和8 mm/10a的倾向率增加,气温增加趋势更显著,且以最低温增温幅度最大。
2）气温和降水在1987年发生显著突变,突变后气温的增长幅度更大,而降水由突变前的弱下降趋势变为突变后的弱上升趋势。
3）气温和降水的增长率自北向南逐渐减小,北疆暖湿变化明显。
4）阿尔泰山南坡区和天山北坡区的地表水资源主要由水文年降水变化主导,而天山南坡区和昆仑山北麓区的地表水资源主要由5—9月气温变化主导。
【总页数】12页(P370-381)【作者】李佳秀;陈亚宁;刘志辉【作者单位】[1]中国科学院新疆生态与地理研究所／荒漠与绿洲生态国家重点实验室,乌鲁木齐830011;[2]新疆大学资源与环境科学学院,乌鲁木齐830046;[3]中国科学院大学,北京100049;;[1]中国科学院新疆生态与地理研究所／荒漠与绿洲生态国家重点实验室,乌鲁木齐830011;;[2]新疆大学资源与环境科学学院,乌鲁木齐830046【正文语种】中文【中图分类】P333【相关文献】1.1957—2012年新疆艾比湖流域极端气温与降水变化趋势 [J], 丁之勇;葛拥晓;吉力力·阿不都外力;蒲佳;;;;;;;2.新疆不同气候区的气温和降水变化及其对地表水资源的影响 [J], 李佳秀;陈亚宁;刘志辉3.博州不同气候区的降水变化特征 [J], 陈胜;辛渝4.新疆某河流域气温、降水变化趋势分析及径流响应关系 [J], 肉孜买买提·阿不来提5.新疆叶尔羌河近59年气温及降水变化特性分析 [J], 阿孜古力·斯买提因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
天山新疆段植被物候特征及其气候响应
天山新疆段位于欧亚大陆中部，平均海拔高 度约 4000 m，属于温带大陆性干旱气候。流域总 地势为北高南低，流经高山峡谷、盆地，地形复 杂。基于区域及流域的完整性，选择的研究区范 围为 76.55°～ 91.69°E，39.85°～ 45.63°N。区域 以天山山脊线为界分为南北麓两部分（图 1），南 坡以孔雀河流域、阿克苏和渭干河流域为边界；
表1天山新疆段气象观测站基本信息table1basicinformationofmeteorologicalobservationstationsinthexinjiangtianshanmountains站点名称巴音布鲁克巴伦台焉耆轮台库尔勒伊宁尼勒克昭苏吐鲁番鄯善阿拉山口博乐托里精河乌鲁木齐牧试站天池库米什阿克苏沙雅位置海拔高度m8415e4303n8633e4267n8657e4208n8425e4178n8613e4175n8120e4357n8234e4348n8108e4309n8912e4256n9014e4251n8257e4518n8204e4454n8336e4556n8249e4434n8711e4327n8819e4353n8813e4214n8014e4110n8278e4123n245801750010558976193156625110511848634537783361531910778320119300194259224110389804表220012014年气象站逐月地表温度和modislst数据精度验证结果table2theresultsofverificationofthesurfacetemperatureandtheaccuracyofmodislstdatain20012014气象站点库尔勒吐鲁番鄯善阿拉山口博乐托里精河乌鲁木齐牧试站天池库米什阿克苏沙雅rrmse099309830986098809780967099109490936099309880989222477357606580662470383843216237241mae179372269547497583420302767171175169气候变化研究进展2019年626wwwclimatechangecn气候变化影响显著性检验如线性相关系数通过001plt
新疆年均降水量的空间插值方法比较
ｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ａｎｄ １２ ｓｔａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｔｅｓｔｉｎｇ Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ:ｔｈｅ ｒｏｏｔ￣ｍｅａｎ￣ｓｑｕａｒｅ ｅｒｒｏｒ ａｎｄ ｍｅａｎ ａｂｓｏｌｕｔｅ
Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｎ ｓｐａｔｉａｌ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ａｖｅｒａｇｅ
ａｎｎｕａｌ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｉｎ Ｘｉｎｊｉａｎｇ
ＬＩＮＧ Ｗｅｉ１ ꎬＷＡＮＧ Ｘｉｎｊｉｅ２ ꎬＷＵ Ｗｅｎｈａｏ３
(１ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ＩｎｄｕｓｔｒｙꎬＳｔａｔｅ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ ａｎｄ Ｇｒａｓｓｌａｎｄ ＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎꎬＢｅｉｊｉｎｇ １０００１０ꎬ
新疆年均降水量的空间插值方法比较
凌 威 １ ꎬ王新杰 ２ ꎬ武文昊 ３
(１ 国家林业和草原局林产工业规划设计院ꎬ北京 １０００１０ꎻ２ 北京林业大学ꎬ北京 １０００８３ꎻ３ 辽宁
省林业调查规划监测院ꎬ辽宁 沈阳 １１０１２２)
摘 要:为探究新疆多年年均降水量的空间分布规律ꎬ基于 ５０ 个气象站点 １９９０ － ２０１６ 年的地面
ｔｉａｌ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｘｉｎｊｉａｎｇ ａｖｅｒａｇｅ ａｎｎｕａｌ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ.
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ:Ｘｉｎｊｉａｎｇꎻａｖｅｒａｇｅ ａｎｎｕａｌ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎꎻｓｐａｔｉａｌ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ
关于新疆年降水量分布的叙述
关于新疆年降水量分布的叙述
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 ,南疆面积占全强的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、秈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。
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旱的地区。
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。
南疆降水资源
新疆的降水资源量（多年平均的每年的立方米数值）应当用平均降水量乘面积的公式计算。
针对新疆山区降水量大而盆地小的特点，它需要分区进行。
一个比较权威的计算结果见下表。
它给出新疆的降水资源总量大约是2500×108m3/a。
对应的年平均降水量大约是150mm。
南疆降水
2011年南疆降水北疆、天山山区大部分地区降水偏多，南疆降水偏少。
南疆地区季度总降水量为19.1mm，较历年同期偏少3成，其中库尔勒偏少幅度居历史同期第一位。
从时间上看，北疆6月偏少近2成，7月偏多近2成，8月偏多1.1倍。
天山山区6月和7月接近常年，8月偏多5成。
南疆各月降水均偏少。
南疆与北疆降水差异的主要原因
北疆受来自北冰洋湿润气流的影响，降水较为丰富，而南疆由于天山山脉的阻挡，水汽无法进入，所以降水稀少。
影响因素：海陆位置,纬度位置,地形
海陆位置的影响:沿海地区降水多,内陆地区降水少
纬度位置的影响:低纬地区降水多,高纬地区降水少
地形的影响:山地的迎风坡降水多,背风坡降水少。
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天山地区气候平均降水的精细化分布及计算
摘要：利用天山地区气象观测站降水资料和DEM数据，结合回归分析法，分析了气候平均年和月降水与地理地形参数的关系，结果显示：天山地区气候平均降水量与测站的海拔、纬度、坡度显著相关。
建立了降水量与地理地形参数的关系模型。
拟合结果表明：．基于降水量与地理地形参数的关系模型，利用高分辨率ＤＥＭ资料，扩展得到了天山地区１００ｍ×１００ｍ精细化分布的气候平均年降水量和各月降水量．结果表明，精细化分布的降水量场能够表现出更多与地形和地势有关的细节，这是只利用气象测站资料的分析结果所不能反映的，在天山地区平均降水量空间精细化分布基础上，南疆地区的降水量（）多与北疆（）地区，按照天山地区面积5.7×105 ｋｍ２计算，其气候平均年降水总量约为１５０．６×１０８ｍ３，降水主要集中在５－９月．
关键词：天山地区；ＤＥＭ；降水精细化分布；降水总量
引言
支撑生命存在的最重要的物质是水，而降水作为水循环中的重要环节之一，在测量其全球降水过程中因其降水时空变化很大而显得相当困难。
同时，降水作为分布式水文模型的重要输入参数，尤其是在流域产汇流计算时，更需要流域降水量的时空分布资料[1]；对于处在干旱半干旱地区的西北，自2001年和2000年来，沙尘暴急剧增加，面对严峻的土地沙漠化及环境退化，水资源短缺问题已成为全国人民关注的焦点[2]。
水资源的多少不仅关系着工农业生产的发展，更是国家经济命脉的基础物质。
天山地区地形条件十分复杂，地形是影响局地降水时空变化的重要条件[3],而对天山地区平均降水量的精细化分布及计算，也是对水资源合理利用的分配标准。
但由于天山山区气象水文站点稀少且降水区域分布不均匀, 使其对降水空间精细化分布的了解成为需要解决的难点问题[4]；相应的，许多学者也在天山地区气候降水的空间分布各方面做了大量的研究（）；研究显示：天山地区的年降水量主要集中在北坡（500mm-700mm）），北坡多于南坡,就降水变率来讲，南坡的降水变率Cv大于北坡[5]，总体而言降水量的分步呈现出自西向东逐步递减的趋势，自山区外围向中心递减的规律[6]，受地形的影响，降水与海拔有很大的关系，在一定范围，二者呈现正相关，其中，天山南坡的降水随海拔的升高增加明显。
尤其是在80年代后期，全球气候变暖产生巨大的影响，天山北坡作为接受西北湿润气流的迎风坡，整个天山山区的降水达到一个增长的阶段[5]。
对于天山地区的降水的时空变化研究，不同学者采用不同的方法，赵传成[1]等利用TRMM卫星月平均降水资料和台站观测降水资料，采用卫星结合雨量计的降水估算方法，结果表明TRMM卫星能够很好地被探测并反映天山山区降水时空的变化特征；刘俊峰[7]等同样借助TRMM卫星降水数据分析山区降水的梯度效应，结果显示多卫星数据在天山和祁连山的精度较高，天山地区降水与海拔的正相关关系最明显。
姚俊强[8]研究得出的东经85度-东经87度区域天山山区降水量增加最快及其强降水日等都显著增加与赵勇[9]等得出的东经85度-东经88度区域结论一致。
但是基于DEM数据建立降水与地理地形参数的关系及精细化分布计算，孙佳[10]等在研究黑河流域降水量精细化分布计算采用的便是DEM数据和台站测量数据，得出了相应的结论，这为采用DEM数据研究天山山区降水的时空分布提供了一定的指导。
本文采用天山地区气象观测资料和高分辨率DEM数据，首先分析天山地区北坡与南坡气候平均降水量与地理地形参数的关系，在此基础上采用回归分析法，
建立相应的参数关系模型，然后利用高分辨率DEM资料，对天山地区北坡和南坡的年降水量和月降水量进行精细化的分析。
其结果可以作为对天山山区生态环境的保护和水资源的合理利用的一个参照标准。
1、天山地区概况和资料简介
1.1区域概况
天山位于39°N ～ 45. 5°N，73°E ～ 96°E,（图一）是亚欧大陆腹地上的一个巨大山系，地处西风带气候，在我国境内横贯新疆全境，山区主要由山地、盆地、谷地及山前平原组成，面积约为5． 7 × 105 km2，山体平均海拔达4000m [11],是新疆降水最丰富的地区，有旱区“湿岛”“水塔”之称,年降水总量达10×1010 t [8],因其独特的地理位置，天山动植物种类品种繁多，有广阔的草原面积，是我国重要的牧区[12]。
中国天山地区
图1为天山山区气象站点的分布
Fig.1 Distribution of meteorological stations in Tianshan Mountainous
1.2资料简介
所使用的降水资料为天山地区18个气象观测站（昭苏、伊吾、吐鲁番、巴伦台、库尔勒、吐尔尕特、石河子、阿克苏、奇台、库车、巴音布鲁克、精河、达坂城、蔡家湖、巴里坤）1952年-2012年逐月降水观测资料，利用 DEM提取测站的经度、纬度、坡度、坡向和开放度。
而地理上将伊犁地区的天山称为天山西部, 阿克苏到达坂城之间的山区称为中天山, 天池到伊吾这一段称为东天山, 而阿克苏到吐尔尕特附近地区为天山南脉[6]。
参考文献
[1]赵传成，丁永建，叶柏生，赵求东.天山山区降水量的空间分布及其估算方
法[J].水科学进展，2011,22（3）：32-1960.
[2]王涛, 陈广庭, 钱正安, 等.中国北方沙尘暴现状及对策[ J] .中国沙漠,
2001 , 21(4):322 —327 .
[3]傅抱璞．地形和海拔对降水的影响［Ｊ］．地理学报，1992，47(4）:302-314
[4]
[5]韩添丁,丁永建，叶柏生，谢昌卫.天山天格尔山南北坡降水特征研究[J].冰川冻土，2004，26(6):0761-06
[6]李霞，张广兴.天山可降水量和降水转换率的研究[J].中国沙漠，2003,23
（5）:0509-05.
[7]刘俊峰，陈仁升，卿文武，阳勇.基于TRMM降水数据的山区降水垂直分布特征
[J].水科学进展，2011,22（4）：1619.010.
[8]姚俊强，杨青，韩雪云，赵玲.天山及周边地区空中水资源的稳定性及可开发
性研究沙漠与绿洲气象，2012,6（1）.
[9]赵勇，黄丹青，杨青，等.新疆北部夏季强降水分析[J].干旱区研究，2010，
27（5）：773-779.
[10]孙佳等黑河流域气候平均降水的精细化分布及总量计算[J].冰川冻土，
2011,33（2）.
[11]姚俊强，杨青，赵玲.全球变暖背景下天山地区近地面水汽变化研究[J].干
旱区研究，2012,29（2）.
[12]李效收，张明军等.天山地区冬季降雪量及其集中度和集中期的变化特征.
资源科学，2012，34（8）：1556-1564。