天山托木尔峰南坡科其喀尔山区降水观测及空间分布特征研究

Precipitation plays an important role in the hydrothermal circulation and climate change. The accurate of precipitation data is not only directly affect watershed range of hydrological processes, but also essential for regional and global scales of climate and hydrological. Due to the limits of natural, economic and technical in alpine mountainous, sparse of observations and unreasonable distribution, are constrain the information obtained and affect the development of hydrological model. In order to enhance observation networks, a certain amount of the automatic weather stations and monthly rain gauge are increased in Koxker at the south slope of Tuomuer mountain to analysis the representation ability of site stations at different time scales. The precipitation gradient and the spatial distribution of precipitation characteristics is analyzed based on existing observational data combined the DEM. The high-resolution precipitation products are obtained using the interpolation based on topography and evaluation data accuracy. The products provided the key drive data for various types of model development and ecological-hydrological process studies, and provide a scientific basis for ecological protection and construction, and sustainable development of tianshan mountains regional.

降水是地球系统水热循环以及气候变化研究的重要环节, 降水资料的准确与否不仅直接影响流域尺度的水文过程研究,且对区域乃至全球尺度的气候和水文研究至关重要。在高寒山区，由于自然条件和经济技术的限制，常规降水观测台站稀少且分布不合理，极大制约了降水空间分布信息的获取，成为水文模型发展的瓶颈。本项目拟通过以托木尔峰南坡科其喀尔的定位观测资料为基础，通过增加自动观测站和总雨量筒加强降水观测，分析研究区不同时间尺度台站降水代表性，接合DEM确定科其喀尔山区的降水梯度及降水空间分布特征，利用基于地理空间特征的插值方法生成科其喀尔高时空分辨率的降水产品并进行精度评价，为流域各类模型发展和生态-水文过程研究提供关键驱动数据集，为下游的生态保护和建设、水资源的管理和利用提供基础数据。

山区降水作为干旱区各种水体的根本补给源，其大小不仅决定着整个区域的水资源量及水分状况，还直接影响干旱区内陆河川径流、高山冰川积雪的分布和发育，也是荒漠绿洲形成、发展和稳定的基础。由于自然条件的限制，山区台站稀少且分布不合理，难准确的刻画山区降水空间分布特征，极大地限制了水文模型的精度和水文研究中的应用效果。本项目以新疆天山西段托木尔峰科其喀尔山区观测站为依托，通过增加自动观测站和总雨量筒布设加密的降水观测网，结合已有观测资料分析山区不同时间尺度降水的空间代表性及空间分布特征，揭示山区降水变化对区域水资源总量和分布的影响。研究结果：(1) 选取天山山区31个台站1960-2008年间的实测降水资料，应用信息熵方法对天山年、季和月的降水变化特征进行分析，结果显示天山山区年降水无序指数呈现降低趋势，从空间分布来看，无序指数呈现北坡小于南坡，东段高于西段分布格局。(2) 运用根均方误差和均方根因子方法，对比分析了TRMM V6、V7和APHRODITE降水数据产品在天山山区的适用性。通过几种降水资料的对比，结果显示出部分地区差异显著之外，在天山山区具有较好的一致性。(3) 整理并分析了2009 -2016年科契喀尔雨季降水，结果显示科契喀尔雨季多年平均降水为453.5 mm，波动比较大，没有明显的增加或减少趋势。科契喀尔雨季降水日数呈微弱的增加趋势，雨季降水日数以小雨为主，占降水日数60%以上。但从降水量来看，中雨降水量变化对雨季降水影响显著。(4) 通过与人工观测降水对比，验证了翻斗雨量计在高寒山区的可靠性和适用性，相比人工观测，翻斗雨量计能够获得更为准确和更好时间分辨率的雨季降水数据。(5) 利用翻斗雨量计降水数据分析显示，科契喀尔降水主要集中在白天，从中午12时开始，降水迅速增加，下午15时达到最大。从降水频次来看，降水事件多发生在11:00-19:00。夜间降水频次和降水量变化特征基本一致，白天降水频次与降水量变化特征存在不同，在时间上稍有滞后。