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）

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）

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，需要有更多的资料和开展深入的研究和论证。

1．4 沙漠降水

过去沙漠地区没有气象资料，人们凭想象认为那里降水少，没有暴雨。上世纪80年代以来在那里设立气象站，陆续有了比较连贯的气象资料。

1．4．1 沙漠的暴雨和临时“湖泊”

在塔里木盆地的满西（40°06′N，83°06′E）1998年7月23日08时至7月24日08时，24小时降水达28.6mm。从23日22时15分至23时03分，48分钟内降水达19.6mm。当时有雷暴，地面风向西北风，后转为北风，这是塔克拉玛干沙漠罕见的暴雨。7月23日20时，500hPa知，满西上空为一倾斜槽，有较大不稳定能量积聚，700hPa上，库车至安迪河温度差大，这是触发不稳定能量的有利条件。随着低槽东移，槽前不稳定能量释放，对流加强，积雨云发展，致使暴雨产生。

暴雨使地表面积水5cm，持续时间2天，石油营房前积水，有人称为沙漠“湖泊”。沙漠腹地沙层厚度可达几十米甚至几百米，仅仅28mm的降水，何足以渗透沙层?其实在沙漠区沙层下面，覆盖一层第四纪黄土层，当石油工人进入营地后，吊车、汽车、推土机等，将黄土层上面沙层刮去，又经车辆压实，致使黄土层较坚实，不易渗水，由此产生临时“湖泊”

在迎风坡的拗陷地的确可积水数日，致使芦苇根部横生竖长,这也是沙漠奇观。

1．4．2 低山、高沙丘“最大”降水高度带

一般讲，低山相对高度在100m左右，形成一山体时，在山体中部，降水量多于山顶，也多于山麓或平原区。沙丘也具有同样的分布特征。现以塔克拉玛干沙漠腹地塔中一井（海拔1118.0m）所测资料佐证之。

1999年塔中气象站沙丘降水量随高度变化%比

（例1：8月7日08时，例2：8月1日18时，例3：8月2日20时）

塔中一井营地正南，有一沙丘相对高度约80m，共设置三个降水量测点，即山顶、北山坡腰（相对高35.0m），塔中气象站（相对山间洼地高约10.0m之余）。1999年8月起，作了三次降水量值观测，（小量降水不计算）结果均显示出降水量在大沙丘中间有一最大值，其百分比在山腰处，可达44%，其次是沙山顶部。这测值是在迎风坡测的，在背风坡没有设点。推估，降水随高度分布差异较小。

1．4．3 小山丘小沙丘降水分布

小山丘，指直径在10m左右，高度在2m左右的小丘体，或者是锥形沙丘，它的降水分布不同于低山和大沙丘。首先，最多降水不在迎风坡，而是在小丘体的背风坡。降水量最少的地方不在迎风坡，而是在山顶后面的右方坡地，且靠近山顶区。而山丘两侧，是次小区。这种分布和大地形山地降水是相反的。

在起伏的向风面和山顶，风速大，且有上升风速的分速；在背风面，风速小且有下降风速的分速。在向风面风速大，雨滴、毛毛雨、雪花不易停留，山顶风速更大，降水少，将雨滴、雪花带到背风坡，风速减小，雨滴、雪花降落。这一结论在国内外都得到证实。

小山丘或起伏地形，随着山丘面积和高度之比，也相应的扩大。但它仍属起伏小地形的范畴。

1．5 降水的统计特征

1．5．1 降水资料的一般格式

降水是时有时无的气象要素，而且它的数量变化很大。关于它的记录和分析比连续变化的气象变量（如温度）就要复杂一些。体现降水的信息格式有：在天气图（地理底图）上给出某时刻的正在降雨的区域、一个阶段（1天或者旬、月、年）降水量等值线图。在单站降水数据基础上的很多特征量：平均值、降水变率、离差系数、标准差、偏态系数等等。在气象部门的统计报表上还可以找到一日最大降水量、一次最长连续降水的日数和雨量、各种级别的日降水量的出现次数、最长的无雨日数等。

水文部门要面向防洪和工程建设的保证率，对历史上的最大降水、24小时、12小时、6小时、1小时的最大降水量和一定的流域内的降水的维持时间、笼罩面积、降水量的关系都十分关心，并且开展了专门分析。而降水的出现概率在工程和天气预告上都有实用意义。

这些关于降水的统计对象，有的比较容易从基本报表中得到，有的要开展专门的分析研究才可能得到结论。下面介绍几个统计特征量。

1．5．2 降水变率

降水变率是描述降水量的相对变化（变化程度）的一种特征量，用百分比表示，它是当年降水r_i（年，或者月）与多年平均值的差的绝对值的平均值，再用多年平均值除。即

年降水量的变率一般要比月降水变率小。在新疆地区降水变率还有降水量大的地区降水变率小的特点。新疆降水量山区比盆地大，那里的降水变率小。

北疆额尔齐斯河流域、伊犁河流域、准噶尔盆地南缘的天山北麓，年降水变率很小，一般在18～25%之间。南疆沿天山南麓地区为28～35%，吐鲁番和塔克拉玛干沙漠腹地区可达50～60% 。

月降水变率分布规律和年降水变率相似，但比年变率大40～70%，个别月份可达150%以上，托克逊2～4月非常大。

新疆平原区降水变率与中国同纬度（东部区）比较偏大，北疆准噶尔盆地区比东北松辽平原高出5～10%，南疆塔里木盆地区比同纬度华北地区大10～20%。

1．5．3 降水变差系数Cv

描述变量相对变化的另外一个特征量是统计学中的变差系数C_v ，它可以用于变量大于0的情况（如降水），不能用于变量平均值为0，或者负值的场合（如摄氏温度）。其公式为

σ是变量的标准差。研究发现新疆各地的年降水变差系数C_v与年平均降水量之间存在负幂关系，降水量大，C_v值就小：

（张学文）

1．5．4 一日最大降水量

新疆干旱，大范围的大降水过程比较少。但是小范围的强降水时有发生。1963年6月13日塔城盆地的哈拉依敏水文站4小时降雨122.1mm。1981年若羌7月5日14小时下了73.5mm的暴雨，为年降水量的4倍

新疆一日最大降水量（以北京时间20时为日界）出现在天山北坡的天池，达95.3mm（1978年6月12日）。另据《新疆降水概论》记载，调查资料，和田排孜互提在80分钟内降水量达130mm（1980年5月23日）。北疆一日最大降水量为40～80mm，南疆35～75mm，山区要超过这些测值。

各地一日最大降水量（单位mm）（1951-1980）

由于“24小时最大降水量”可以不在固定的北京时间20时到20时这一时间段做统计，从而应当统计出更大的最大降水量，统计显示有的地方它可以比20～20时的最大降水量大一倍。

无论一日最大降水量、还是24小时最大降水量，对设计水库库容、水坝、公路、铁路、航道的涵洞、桥梁、城市地下水、水力发电、溢洪道建设、防汛、浮桥、集输管道等，都是必须考虑的。

2 降水日数

2．1 “降水日数”的含义

若天上降了几滴雨、飘了几片雪、地上不湿，观测的雨量筒测不出降水的量来，这时的降水量记录为0.0mm，表示有微量降水，但是它不能作为“降水日数”参加统计。中国气象局在上世纪80年代规定：在一天的降水量达到或超过0.1mm，才称为一个降水日。下面分析都是根据这一规定进行。其他国家也有不同规定。

降水日的统计，是将一天内出现≥0.1mm降水天数加起来，按旬统计，称旬降水日数，按月统计，称月降水日数，将一年12个月日数加起来，称为该年的降水日数，若将多年的降水日数加起来除以年数，称之为平均年降水日数。

2．2 年降水日数

降水日数地理分布特点与降水量的地理分布特点相似：山区多于盆地；北疆多于南疆；西部多于东部；盆地边缘，多于盆地中心和沙漠腹地。准噶尔盆地一般40～60d，炮台78.9d，克拉玛依68.2d，由山麓向山区递增，阿尔泰山、准噶尔西部山区，一般80～100d,如塔尔巴哈台山、阿尔泰山西部和中部的中山带,多在100d以上。天山北坡为80～120d，在中山带迎风坡达100d以上，伊犁河谷、巩乃斯河中山带可达120d。

在南疆，塔里木盆地、塔克拉玛干沙漠、阿奇克谷地一般10～15d，（等值线）呈椭圆形。在山麓地区约15～20d，天山南坡40～60d，天山西部和帕米尔60～80d，个别地方可达100d左右。昆仑山区一般40～45d，在阿奇克谷地西北部、阿尔金山东北部、罗布泊以东地区，降水日数偏少约5～10d。吐鲁番盆地约8～15d左右。

2．3 年降水日数最多的地方

新疆年降水日数最多的地方在巩乃斯河雪害治理站，约148.9d，其次是昭苏146.3d，第三位是乌鲁木齐县大西沟气象站，达139.1d。第四是小渠子，为123.8d，第五是新源118.9d。伊犁河谷地区为迎风坡，降水日数较多，如特克斯115.0d，尼勒克为111.9d，巩留为102.0天，平原区也在80d以上，塔城盆地降水日数较多，如塔城101.6d，裕民102.6d，额敏为101.8d，托里108.3d。阿勒泰地区一般70～90d，森塔斯未超过100d。

2．4 年降水日数最少的地方

新疆年降水日数最少的地方，应在干旱和极端干旱区域，均出现在南疆塔克拉玛干沙漠东南部、吐鲁番盆地和塔克拉玛干腹地，而最少的地方不在沙漠腹地。如吐鲁番为15.0d，铁干里克14.3d，若羌12.7d，且末11.9d，安迪河10.7d，托克逊8.3d，塔中一井10.1d（仅两年资料）。由以上得知，托克逊不仅仅是新疆降水日数最少的地方，也是全国降水日数最少的地方。

2．5 最长连续降水日数

日降水量≥0.1mm的连续天数称为连续降水日数。

新疆连续降水日数最长的是乌鲁木齐大西沟，1967年7月5日至24日，连续20d共降水达78.6mm，1977年6月21日至7月9日，连续19d降水达75.7mm；昭苏1976年6月16日至7月4日，连续19d，降水量达99.4毫米，居第二位；巴音布鲁克1961年7月23日至8月6日，连续15d降水达50.8mm，居第三位；巩乃斯河治理雪害站1969年1月15日至27日，连续降水13d共降水40.3mm，居第四位。

2．6 最长连续无降水日数

气象部门统计规定，0.0mm的降水，是微量，不作为降水日看待。

新疆最长连续无降水日数第一位是托克逊，于1979年9月28日至1980年9月11日共计350d，第二位是且末，于1959年8月17日至1960年6月13日共计302d，第三位是吐鲁番，于1967年8月12日至1968年8月20日共计299d，第四位是策勒，于1961年8月6日至1962年5月30日共计299d，第五位是民丰，于1979年9月5日至1980年6月26日共计296d，在南疆南部、东南部，最长连续无降水日数达250d者，极为常见，比比皆是，这不仅在新疆居首位，也居中国之最。

2．7 年雨时的分布

一年中实际下雨（雪、雹等）的时间的累积值称为这一年的“雨时”，它以小时为单位。我们可以分析雨时的多年平均值。两个地方降水日数相等，但是它们的雨时可以不同。“雨时”数除以24小时并不等于“降水日数”，它比降水日数更准确地描述了“降水时间”。

新疆雨时的分布特征是由北向南递减，由西向东递减；山区大于平原、天山区大于青藏高原的分布特征。最多雨时区在巴音布鲁克和吐尔尕特，分别达1777.4小时和1621.4小时。最小的雨时，在阿奇克谷地东部，约30～50小时，在沙漠腹地广大地区100～120小时，在天山东北库鲁克达格山北坡达390～410小时，南坡300～340小时。在西部山区达300～500小时，山前区为150～200小时。