王光輝 楊 琳

克拉瑪依地處準(zhǔn)噶爾盆地西北緣，歷來以大風(fēng)、高溫、干旱而聞名，生態(tài)環(huán)境惡劣，給人們的生產(chǎn)生活帶來了不便。為了能夠為克拉瑪依地區(qū)生態(tài)環(huán)境的改善提供理論依據(jù)，我們一直致力于從氣象與其他生態(tài)因子之間的關(guān)系方面著手，研究在一定時間和空間的生態(tài)系統(tǒng)或部分生態(tài)因子的組合對人類的生存及社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的適宜程度。干旱是限制克拉瑪依生態(tài)環(huán)境改善和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素之一，其本質(zhì)上是指土壤表面的缺水過程，而土壤表面干濕變化主要受降水和蒸發(fā)的影響，濕潤指數(shù)是降水量與潛在蒸散量之比，能客觀地反映水熱平衡狀況，是判斷氣候干旱與濕潤狀況的良好指標(biāo)。

國內(nèi)大多限于內(nèi)地較濕潤地區(qū)的研究，如王冰在空間序列分析中，發(fā)現(xiàn)氣候濕潤條件與植被覆蓋的相關(guān)性存在一定的地區(qū)差異，馬國柱利用地表濕潤指數(shù)對中國北方4 個典型地區(qū)干濕演變進(jìn)行了分析；對干旱和半干旱地區(qū)，有新疆的邢文淵等的巴里坤綠洲1960—2006 年濕潤指數(shù)變化的研究。

1 資料和方法

1）資料來源：克拉瑪依區(qū)氣象局63 年常規(guī)觀測資料。

2）濕潤指數(shù)的計算：濕潤指數(shù)的以降水量與潛在蒸散量的比值來表示，它綜合考慮了水分和熱量平衡，能更好地判斷一個地區(qū)的干旱與濕潤狀況。其表達(dá)式為K=R/ET 其中：K 為濕潤指數(shù)，R 為降水量，ET 為潛在蒸散量。

ET 采用下列公式計算：

其中：d 為月天數(shù)，u 為月平均風(fēng)速，W 為溫度為t 時的飽和水汽壓，h 為月平均濕度，p 為月平均氣壓，t 為月平均溫度。

季度濕潤指數(shù) K季=R季/∑ET季；年濕潤指數(shù) K年=R年/∑ET年。

3）方法

（1）利用線性傾向估計、累積距平法分析各季度和年度濕潤指數(shù)的變化趨勢及年代、年際變化特征。

（2）利用Mann- Kendall 法對各季度及年度濕潤指數(shù)序列做突變檢測。

2 結(jié)果與分析

2.1 濕潤指數(shù)的變化趨勢分析

2.1.1 總體趨勢分析

表1 濕潤指數(shù)線性傾向值及其與時間序列的相關(guān)系數(shù)

由63 年來各季節(jié)及全年的濕潤指數(shù)分別計算線性傾向值（b 值），可以看出濕潤指數(shù)均呈增加趨勢，其中冬季濕潤指數(shù)增加趨勢系數(shù)最大。

2.1.2 濕潤指數(shù)的年際變化

從累積距平圖可以看出，各季節(jié)和年變化差異較大：冬季1957 年—1958 年呈減少趨勢，1959 年—1960 年呈增加趨勢，1961 年—1976 年是以減少為主，1977 年—1981 年向上波動，1983—1987 年向下波動，1988 年—2003 年緩慢增加，2004年—2007 年增加速度較快，2008 年后波動幅度較??；1995 年以前春季、夏季、秋季和全年的變化情況基本一致：1957 年—1960 年呈增加趨勢，1961 年—1973 年緩慢下降，1973 年—1985 年快速下降，1986 年—1994 年迅速上升；1995 年以后，春季后變化不大，夏季和全年在1996 年 —2000 年經(jīng)歷了一波快速下降，2001 年—2006 年又一次迅速回升，2005 年—2009 年變化不大，2010 年—2014 年再次快速增加，2015 年以后變化不大，而秋季1997 年—2001 年快速上升，2003 年—2007 年上下波動，2008 年—2016 年快速上升，2017 年以后以波動為主。

2.1.3 濕潤指數(shù)的年代際變化

表2

圖1 冬季、春季、夏季、秋季及全年濕潤指數(shù)累積距平

圖3 冬季、春季、夏季、秋季及全年突變檢驗圖

從表2 看出濕潤指數(shù)存在明顯的年代際變化：冬季90 年代和21 世紀(jì)20 年代減少，其他各年代間均呈增加趨勢，其中80 年代、70 年代及21 世紀(jì)10 年代增加的較明顯；春季80 年代和21 世紀(jì)20 年代增加，其余各年代間呈減少趨勢；夏季70世紀(jì)減少幅度較大，90 年代較80 年代略有減，其余年代呈增加趨勢；秋季各年代間均呈增加趨勢，其中70 代、21 世紀(jì)10 年代增加的尤為明顯；全年與夏季濕潤狀況相似，其中80 年代和10年代增加最為明顯。

進(jìn)入21 世紀(jì)以來，各季節(jié)濕潤指數(shù)較21 世紀(jì)前44 年的平均值均為增加趨勢，尤其夏季和秋季增加最為明顯，分別增加了29.8%、28.7%，春季增加最少，為10.8%。

2.2 濕潤指數(shù)的突變檢驗

突變檢驗：冬季突變點為1988 年，由干旱年份向相對濕潤狀況轉(zhuǎn)變，突變前后增加了26.1%；春季以波動為主，1988 年后向濕潤轉(zhuǎn)變，突變前后增加了27.3%；夏季1990 年為突變年，由干旱年份向相對濕潤狀況轉(zhuǎn)變，突變前后增加了21.7%，2016 年后向相對干旱的狀況轉(zhuǎn)變；秋季呈緩慢的上升趨勢，1997年為突變年，突變前后增加了32.0%；全年的變化是1997 年前以波動為主，1997 年以后向濕潤年份轉(zhuǎn)變， 突變前后增加了22.1%。

3 小結(jié)

1）通過線性傾向估計和趨勢變化的突變檢測可以看出：63年來克拉瑪依的濕潤指數(shù)呈明顯增加趨勢，尤其21 世紀(jì)10 年代夏季增加非常顯著，從而可以看出克拉瑪依引水工程、農(nóng)業(yè)開發(fā)及小區(qū)綠化，對克拉瑪依的生態(tài)環(huán)境的改善有非常明顯的作用。

2）進(jìn)一步分析63 年來的濕潤指數(shù)的季節(jié)變化看出，冬季（12 月—2 月）濕潤指數(shù)較高，表明冬季降雪增加，對來年春旱有所緩解；春季迅速減少，不利于春耕春播；夏季和秋季的濕潤指數(shù)雖然呈上升趨勢但總體仍偏少，表明作物生長季節(jié)及成熟期降水量遠(yuǎn)少于其生理需水量，對我區(qū)的作物生長發(fā)育造成一定影響。

3）濕潤指數(shù)的變化，可以間接反映出局地氣候變化與當(dāng)?shù)刂脖簧L之間的相互影響及其對生態(tài)環(huán)境變化的影響。由濕潤指數(shù)在時間序列上的變化，可以反映出特定區(qū)域內(nèi)由于氣候因子變化所造成的當(dāng)?shù)氐母蓾褡兓?，及因干濕變化所造成的植被生長變化和生態(tài)環(huán)境等的變化，進(jìn)而可以作為反映本地生態(tài)環(huán)境變化的指標(biāo)，為科學(xué)合理地進(jìn)行生態(tài)環(huán)境的變化監(jiān)測提供依據(jù)。