1.降水分布
(1)年降水量分布
甘肃省1981~2010年平均降水量的空间分布(图3-19),大致是自东南向西北递减,东南多,西北少,中间有个相对少雨带。全省平均年降水量为17.5~764.5mm。东南部的康县,平均年降水量为750.8mm,西北部的敦煌,平均年降水量为39.8mm,两地相差711mm。同一地区,海拔高的地方降水量多,海拔低的地方降水量少,如乌鞘岭(海拔3045.1m)年降水量407.4mm,而景泰(海拔1630.5m)年降水量179.7mm。在山区迎风坡多于背风坡,如相邻的武都和康县,直线距离约为60公里左右,康县位于白龙江东侧山地迎风坡,年降水量为750.8m,武都位于背风坡,年降水量460.7mm,两地相差290.1mm。
图3-19 甘肃省1981~2010年年降水量分布
河西走廊,年平均降水量为39.8~211.8m,并从东南(200mm左右)向西北(40mm左右)减少,降水量的等值线大致与祁连山脉的走向平行,本区是全省降水量最少的地区,也是全国干旱地区之一。
祁连山区年平均降水量约为150~400mm左右,分布特点一是东段多于中段,中段多于西段。如东段的乌鞘岭,平均年降水量为407.4mm,中段的肃南为267.1mm,西段的肃北为152.5mm。第二是,东段和中段南坡多于北坡,西段的北坡多于南坡。第三是高山多于谷地、山间盆地。
陇中地区年平均降水量在245.8~592.7mm之间,等值线一致向南弯曲,自景泰经定西到陇西,为一由北向南的相对少雨带,该区是本省的一个干旱区,由于自然降水不足,又缺乏灌溉条件,农业生产经常遭受干旱威胁。西边的青藏高原和东面的六盘山是甘肃陇中地区形成干旱的基本成因。
陇东地区年降水量为409.5~609.8mm,并从东南向西北递减,其中镇原—华池一线的南部为500~600mm,该区是甘肃省降水量比较多的地区之一,西北部小于500mm。
陇南和甘南高原,年平均降水量在420~750mm之间,是本省降水量最多的地区。本区也有一个由北向南的相对少雨带,平均降水量在450mm左右,这个少雨带北侧与陇中地区的少雨带相连接,即由陇西、经武山、离线、武都到文县。在少雨带的东西两侧各有一个多雨区,东边以康县为中心,年平均降水量在750.8mm,西边以玛曲为中心,年平均降水量为593.4mm。
(2)四季降水量分布
如以4~9月为夏半年,以10~3月为冬半年,则降水量集中于夏半年的现象特别明显,全省夏半年降水量占年降水量的66%~81%。在夏半年中,以7、8、9三个月降水最为丰沛,大都占全年降水量的47%~65%。各季平均降水量分布(表3-17)状况如下:
表3-17 甘肃省各地1981~2010年平均各季和年降水量(mm)
春季(3~5月),河西走廊9~40mm;祁连山区35~86mm;陇中地区,兰州以北在30~60mm之间,兰州以南在80~130mm;陇东76~110mm;陇南100~164mm;甘南高原100~140mm。各地春季降水量占年降水量的20%左右。
夏季(6~8月),河西走廊20~126mm;祁连山区90~240mm;中部,兰州以北在110~180mm之间,兰州以南为200~300mm;陇东230~320mm;陇南200~350mm,其中以康县最多,降水达356.3mm。甘南高原230~330mm。本省各地夏季降水量最多,约占年降水量的47%~65%。但是,在夏初(6月上、中旬)和盛夏(8月上、中旬)有两个相对少雨期,前者称为初夏旱,后者为通常所说的伏旱,它们对农业生产的危害较大。
秋季(9~11月),河西走廊在4~45mm之间,祁连山区为17~85mm,陇中地区,兰州以北为40~70mm,兰州以南80~150mm;陇东90~160mm;陇南为100~200mm;甘南高原为100~150mm。秋季降水主要集中在9月,尤其是河东地区,往往有阴雨连绵的天气。
冬季(12月~2月),河西走廊2~9mm;祁连山区6~13mm;陇中2~16mm,其中黄河谷地4mm左右;陇东8~20mm;陇南4~26mm,甘南高原为7~13mm。冬季是全省降水量最少的季节,绝大多数地方仅占年降水量的2%左右,即使降水量最多的地方也不到10%。
(3)月降水量分布
各月降水量的空间分布趋势,大体与年降水量相同,由东南向西北减少,河西走廊各月降水量的等值线分布,大致与祁连山脉走向一致。
2.降水量的变化
(1)降水量的年变化
全省降水量的年变化大都为单峰型(图3-20)。大部分地区以12月降水最少,7月或8月降水最多。春季3月开始逐渐增加,7月增加更为迅速,大都比6月增加40%左右。秋季从9月开始减少,10月减少最多,大都比9月份减少40%~50%。降水集中于夏季是季风气候的特征之一。
图3-20 甘肃省各地降水量年变化
(2)降水量的年际变化
分析降水量的年际变化,需要有较长年代的观测记录,一般记录满30年时,才具有一定的代表性和比较性。文中选取1981~2010年的观测资料进行统计分析。
为了了解历年年、月降水量出现多少的情况,按逐年年、月降水量与历年平均值的百分比,分级统计了它的频数。共分为5级,年或月降水距平百分率在-60%以下为稀少,-59%~-20%为偏少,-19%~20%为正常,21%~60%为偏多,61%以上为降水特多。统计频数如表3-18。
表3-18 甘肃省各地1981~2010年降水量距平百分率的各级频率(%)
①年降水量的年际变化
河西走廊是本省降水量年变化最大的地区,年降水量正常的年份占总年数的40%~73%,降水多于正常的年份占17%~27%,少于正常年的年份占10%~37%。变化商(最多年降水量除以最少年降水量)一般为3~4倍,河西走廊西端敦煌最大达7.5倍。
中部,年降水量正常的年份占总年数的48%~80%,多于正常的年份占8%~24%,少于正常的年份占7%~28%,变化商在2.3倍左右。本区少雨年份出现的可能性虽然比河西走廊少,但缺乏灌溉条件,降水量一旦偏少,干旱现象随即出现。
陇东,年降水量正常的年份占47%~73%,多于正常年的约占13%~27%,少于正常年的约占13%~27%,变化商在2.7倍左右。
陇南和甘南地区,年降水量正常的年份占总年数的73%~83%,少于正常年份的占10%左右,多于正常的年份占7%~17%。变化商在2倍左右,是年降水量年际变化最小的地区。
②月降水量的年际变化
了解各月降水量的年际变化对农业生产更具有实际意义。本省各地月降水量的年际变化很不稳定,这里只对夏半年(4~9月)农作物生长季,降水量的情况(表3-19)概述如下:
表3-19 甘肃各地月降水量距平百分率的各级频率(%)
续表
4月,降水量少于正常年份的频率,大致从东南向西北增多,河西为43%~73%,河东为33%~53%。多于正常年份的频率,全省大部分在20%~40%左右。正常年频率,河西走廊大多为10%~20%,陇中、陇东为20%左右,陇南和甘南高原为30%左右。
5月,降水量少于正常年的频率,河西为37%~63%,陇中和陇东大部分为40%~50%,陇南和甘南高原为27%左右。多于正常年份的频率,全省在20%~40%之间。正常年频率,河西走廊地区为10%~30%,陇中、陇东为20%~30%,陇南和甘南高原为50%左右。
6月,降水量少于正常年的频率,河西为40%~67%,陇中、陇东和甘南高原为27%~50%,陇南为50%左右。多于正常年份的频率,全省大部分地区在20%~40%之间。正常年频率,河西走廊地区为20%左右,陇中、陇东为20%~30%,陇南为13%左右,甘南高原为50%左右。
7月,降水量少于正常年的频率,河西为43%~60%,陇中和陇东为30%~47%,陇南和甘南高原为23%~40%。多于正常年份的频率,全省在20%~40%之间。正常年频率,河西走廊地区为10%~20%,陇中、陇东为23%~33%,陇南和甘南高原为30%~40%。
8月,降水量少于正常年的频率,河西地区为37%~60%,河东在30%~47%。多于正常年份的频率,全省大部分地区在23%~37%之间。正常年频率,河西走廊地区为7%~33%,河东地区为23%~47%。
9月,降水量少于正常年的频率,河西为43%~70%,河东一般为23%~50%。多于正常年份的频率,全省在23%~43%之间。正常年频率,河西走廊地区为7%~30%,陇中、陇东和甘南高原为12%~40%,陇南在50%左右。
总之,全省各地在夏半年各月中,降水量偏多年份的频率小于降水偏少年份的频率,这意味着干旱出现的概率比较大。另外,降水量少于正常年份的频率,陇中地区虽然小于河西走廊,但灌溉条件不如河西走廊,在作物生长季中,如果连续几个月降水少于正常年份,干旱就会给农业造成威胁。
(3)降水量的相对变率
①年降水量相对变率
降水的相对变率可以表示降水量年际变化和平均状况,并反映出变化程度。一般降水量多的地区变率小,降水量多的时期变率也小,反之则大。年降水量相对变率的空间分布趋势大致是从东南向西北增大,河西走廊在15%~34%,祁连山区、陇中和陇东11%~23%之间,陇南和甘南高原为9%~16%。年降水量相对变率,除河西走廊外,其余地区均小于华北平原(25%~30%),并且比沿海的天津还要小。
②月降水量相对变率
本省各年降水量相对变率虽然不大,但各月降水量相对变率却不小(表3-20)。月降水相对变率最大的月份均出现在冬半年(10~3月中),马鬃山(4月)除外,最大值接近或超过100%;相对变率最小的月份出现在夏半年。夏半年(4~9月)是农作物生长成熟季节,各月降水量的稳定程度,对农业生产非常重要。因此,对夏半年各月降水量相对变率的分布情况概述如下:
表3-20 甘肃各地1981~2010年降水相对变率(%)
4月,河西走廊降水量相对变率在54%~122%之间;陇中、陇东为39%~72%;陇南和甘南在33%~42%之间。
5月,河西走廊在47%~96%,陇中为32%~66%,陇东为56%~64%,陇南和甘南为24%~29%。
6月,河西走廊在51%~98%,其他地区一般在22%~56%之间,其中岷县、合作、玛曲等地都小于30%。
7月,河西走廊降水量相对变率比6月减少很多,一般在42%~72%之间,其余地区在28%~47%之间,其中岷县、合作、玛曲较小,在30%左右。
8月,河西走廊地区除安敦盆地在80%以上外,其余地区在41%~70%之间,并且多地出现了全年的最小值。陇中、陇东、陇南在30%~50%之间,甘南高原为25%~37%。
9月,河西走廊增加到43%~113%之间,陇中和陇东在30%~53%之间,陇南和甘南高原为30%左右。(www.xing528.com)
总之,甘肃省河西年、月降水量相对变率都为全省最大的地区,因为这里降水稀少,因此降水变率大。陇中4~9月以白银、靖远一带降水相对变率最大,4月达到60%~72%。陇东在夏半年中,以4月降水相对变率最大,达65%左右。
3.降水日数
(1)年降水日数分布
甘肃省年平均降水日数(日降水量≥0.1mm的天数)的分布趋势与年降水量大致相同,由东南向西北减少(图3-21)。河西走廊年降水日数在6~174天之间,是全省降水日数最少的区域,特别是安敦盆地年降水日数不到25天。祁连山区年降水日数为46~140天之间,由东段向西段逐渐减少,如祁连山区东段的乌鞘岭为140天,中段的肃南为93天,西段的肃北为46天。陇中年降水日数在60~126天之间,由南向北递减。陇东年降水日数在78~103天,由东南向西北递减。陇南年降水日数为100~143天之间,甘南为127~147天。其中,从甘谷经礼县到文县为年降水日数较少的区域,与相对少雨带为位置相吻合,在此区域的东西两侧分别有两个降水日数较多的区域,西边以玛曲为中心,年降水日数为147天,东边以康县为中心,年降水日数为144天。
图3-21 甘肃省1981~2010年年降水日数分布
总之,甘肃省年降水日数的分布和年降水量的分布趋势大体上是一致的。全省有三个年降水日数较多的区域,一个在甘南高原西南部玛曲一带,另一个在陇南东南部的康县一带,第三个在祁连山地的乌鞘岭一带。这和年降水量大值区域一致。全省降水日数最少的区域在安敦盆地,这也和年少雨中心相一致。
(2)各季降水日数分布
各季降水日数的分布趋势大体和年降水日数一致,从东南向西北递减,降水日数最多的季节均在夏季,而最少的季节,大部分在冬季。春、秋两季相差不大(表3-21)。
表3-21 甘肃省各地1981~2010年平均年、季降水日数(日)
春季,河西走廊5~18天;祁连山区在11~39天之间;陇中为14~37天;陇东19~25天;陇南和甘南为30~40天。
夏季,河西走廊除敦煌在10天左右外,其余地方为10~32天;祁连山区在19~50天;陇中为26~47天;陇东31~37天;陇南在36~43天之间;甘南为48~58天。
秋季,河西走廊为3~17天;祁连山区在7~34天;陇中为15~32天;陇东20~28天;陇南28~39天,甘南在35天左右。
冬季,河西走廊3~11天;祁连山区在10~18天;陇中为4~17天;陇东8~14天;陇南和甘南为6~25天,其中武都最少,为5.8天。
4.降水强度
降水强度是指单位时间内的降水量的对少,是反映降水量利用价值的重要参数。降水过于集中,且强度很大时,非但不能为地面土壤和农作物吸收利用,反而造成侵蚀土壤,毁坏农田,甚至造成灾害,对国民经济和国防建设不利。我国受季风环流影响,大部分地区降水比较集中,而且强度大。
(1)年、月平均降水强度分布
年平均降水强度(年降水量除以年降水日数)分布是由东南向西北减少,降水强度均不大,比同纬度的华北平原小得多。河西降水稀少,降水强度也最小,在1.8~3.2mm/雨日之间,其中河西西部不足2mm/雨日;陇中、陇南和甘南为3.7~5.0mm/雨日;陇东为5~6mm/雨日,是甘肃省年平均降水强度最大的地区,也是水土流失最为严重的地区之一。
生长期(4~9月)各月平均降水强度(表3-22)概述如下:
表3-22 甘肃省各地1981~2010年平均降水强度(mm/雨日)
4月,河西走廊1~2.3mm/雨日,陇中和甘南2.2~4.1 mm/雨日,陇东和陇南4.0 mm/雨日左右。
5月,河西走廊在1.4~3.4 mm/雨日,其余地区在4~6mm/雨日之间。
6月,河西走廊为1.7~4.1 mm/雨日,陇中4.2~6.9 mm/雨日,陇东6.3~6.7 mm/雨日,陇南5.4 mm/雨日左右,甘南4.6~5.2 mm/雨日。
7月,河西走廊为2.0~4.1 mm/雨日,陇中4.3~7.4 mm/雨日,陇东7.7~9.5mm/雨日,陇南和甘南6~7 mm/雨日左右。
8月,河西走廊为1.7~4.5 mm/雨日,陇中5.6~7.8 mm/雨日,陇东和陇南6~8 mm/雨日,甘南5.1~5.7 mm/雨日。
9月,河西走廊为1~3.6 mm/雨日,陇中3.4~6.9 mm/雨日,陇东和陇南5~7mm/雨日,甘南4.4~4.7 mm/雨日。
总之,各月平均降水强度,甘肃大部分地区以12月或1月最小,7月或8月最大。一般情况下,降水强度小,径流量小,有效降水量多,对于农业生产是有利的,但具体条件不同,也不能一概而论。
(2)年平均各级降水强度出现频率
日降水量0.1~9.9mm为小雨,10.0~24.9mm为中雨,25.0~49.9mm为大雨,50.0~99.9mm为暴雨,≥100.0mm为特大暴雨。
河西走廊年小雨日数一般为20~70天,出现频率在95%左右(表3-23);年中雨日数为1~4天,其中敦煌、瓜州、玉门镇等地平均不到1天,出现频率在2%~8%之间;年大雨日数平均不到1天,出现频率在1%左右;另外,暴雨和特大暴雨几乎绝迹,出现频率30年平均都不超过0.1%。
表3-23 甘肃省各地1981~2010年平均各级降水日数(日)及频率(%)
陇中年小雨日数为50~110天,出现频率在85%左右;年中雨日数为5~15天,出现频率在11%左右;年大雨日数平均为1~3天,出现频率在1%~3%之间,年暴雨和年特大暴雨日数不超过1天,频率也均不到0.1%。
陇东年小雨日数为60~80天,出现频率为84%左右,年中雨日数为10天左右,出现频率为12%,年大雨日数为2~3天,出现频率为3%左右,年暴雨和年特大暴雨均不到1天,出现频率也不到1%。
陇南地区年小雨日数为87天左右,出现频率为86%左右,年中雨日数为11天左右,出现频率为11%,年大雨日数为2天左右,出现频率为2%,年暴雨和年特大暴雨几乎没有。
甘南地区年小雨日数为120~130天,出现频率为90%左右,年中雨日数为13天左右,出现频率为10%,年大雨日数不到2天,出现频率为1%左右,年暴雨和年特大暴雨几乎没有。
总之,甘肃各地多以小雨为主,在地墒较差的情况下,往往不能满足农作物对水分的要求。在河东中雨的频率大都在11%左右,如能下在关键的季节,也能基本满足农作物对水分的要求。至于大雨和暴雨,可带来严重的水土流失,有些山区还可以引起山洪和泥石流,但一般不易形成洪灾。
(3)一日及各时段最大降水量
①一日最大降水量
1981~2010年一日最大降水量(表3-24),河西走廊在30~66mm之间,陇中一般为43~166.9mm之间,陇东92~184.2mm,其中泾川在2010年7月23日一日降水量高达184.2mm。陇南在63~162mm,甘南高原43~93.5mm。一日最大降水量出现的时间,大都在7、8、9月份,但个别地方也有例外。
表3-24 甘肃省各地一日最大降水量(mm)及出现时间(1981~2010年)
②各时段最大降水量
各时段最大降水量(表3-25),河西强度小,河东强度大。5分钟最大降水量超过5mm的共21处,只有酒泉不到5mm。河西自5~10mm之间,河东在8~24mm之间。
表3-25 甘肃省各地各时段最大降水量(mm)(1951~1990年)
注:引自《甘肃气候》
10分钟最大降水量超过10mm的共19处,超过20mm的有9处。河西为7~14mm,河东为13~30mm。
30分钟最大降水量超过25mm的有15处,超过30mm的有14处。河西一般为13~20mm,河东一般为29~46mm。
60分钟最大降水量超过25mm的有16处,超过50mm的有4处。河西在17~29mm之间。河东在34~52mm之间。
根据水土保持研究结果,每分钟1mm的降水强度,即对土壤有重大的侵蚀性。由于甘肃省大部分地方为山坡地,全省各地最大强度的降水,大都对土壤有严重的冲刷作用。所以在5分钟最大降水强度达到和超过10mm的地区,要搞好水土保持工作。
5.降雪和积雪
(1)降雪日数及初、终期
本省降雪期比较长(表3-26)。河西走廊降雪期开始于10月中旬到11月中旬,结束于4月上、中旬,平均年降雪日数为10~35天;祁连山区和甘南高原开始于9月上旬,结束于6月上中旬或7月中旬,年降雪日数在75~110天;陇中和陇东地区,降雪开始于10月下旬和11月上旬,结束于4月中、下旬,年降雪日数分别为16~58天和23~35天;陇南开始于11月中、下旬,结束于3月中、下旬,年降雪日数为12天左右。
(2)积雪日数及初、终期
甘肃各地积雪期比降雪期短,积雪初日比降雪初日推迟20天左右,积雪终日较降雪终日提前15~20天,而由于气候寒冷,故积雪日较降雪日数多(表3-26)。
表3-26 甘肃省各地1981~2010年平均年降雪、积雪日数及年最大积雪深度
河西走廊,积雪期开始于11月上、中旬,结束于3月中、下旬或4月上旬,年积雪日数为11~32天,最大积雪深度7~19cm;祁连山区和甘南高原,积雪期开始于9月中、下旬和10月上旬,结束于5月下旬和6月上旬,平均年积雪日数达48~102天,最大积雪深度18~36cm;陇中、陇东和陇南北部,积雪期大都开始于11月上、中旬,结束的时间大都在3月下旬,个别地方在4月上、中旬,平均年积雪日数为12~69天,最大积雪深度为7~23cm;陇南南部,积雪期开始于1月中旬,结束于2月上旬,积雪日数为3天左右,最大积雪深度为11cm左右。
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