玉樹州1961～2000年的水面蒸發(fā)量變化及原因分析

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(長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 湖北 武漢 430212)

0 引 言

蒸發(fā)是熱量平衡和水量平衡的重要分量, 蒸發(fā)與國民經(jīng)濟(jì)中的許多問題有著密切的聯(lián)系, 幾乎所有有關(guān)農(nóng)業(yè)、林業(yè)和水資源問題的研究, 都離不開陸面蒸發(fā)、水面蒸發(fā)的計(jì)算與分析, 蒸發(fā)問題越來越受到人們的重視, 研究蒸發(fā)的緊迫性與重要性也愈來愈明顯[1]。

本文以玉樹州為研究對(duì)象，分析了其1961～2000年間的水面蒸發(fā)量(蒸發(fā)能力)變化趨勢，得出水面蒸發(fā)量主要受平均溫度、平均云量和日照時(shí)間三種因素影響，從而為該區(qū)的水文氣象分析提供參考。

1 測站及資料選擇

1.1 測站選擇

玉樹州位于青海省的西南部，面積19.8萬km,占全省總面積的27.5%，平均海拔在4 200 m以上。長江、黃河和瀾滄江均發(fā)源于此。近幾十年來，在全球氣候變化和人類活動(dòng)的綜合影響下，長江源區(qū)的環(huán)境出現(xiàn)了顯著的變化，如冰川退縮、濕地干旱化及退化、多年凍土的活動(dòng)層加深等，生物多樣性也受到威脅和破壞。當(dāng)務(wù)之急是積極采取合理措施應(yīng)對(duì)氣候變化的不利趨勢，減緩人類活動(dòng)的影響，建立可持續(xù)的發(fā)展模式。為此選擇玉樹州來分析蒸發(fā)的變化趨勢及其影響因素(見圖1)。

圖1 玉樹州地圖

1.2 資料選擇

本文利用玉樹州氣象觀測站實(shí)測的日資料，時(shí)段從1961年1月1日到2000年12月31日，包括：地面溫度、降水量、平均風(fēng)速、平均氣壓、平均水汽壓、平均溫度、平均相對(duì)濕度、平均云量、日照時(shí)間和20 cm蒸發(fā)皿的觀測數(shù)據(jù)等10種資料。

1.3 采用方法

水面蒸發(fā)量及各氣象要素的趨勢分析采用的是計(jì)算年代平均值的方法，而影響因素分析采用的是相關(guān)分析技術(shù)和通過t檢驗(yàn)在0.05和0.01的置信水平下的顯著程度。

2 40年間玉樹州水面蒸發(fā)量變化診斷分析

2.1 年內(nèi)變化分析

由玉樹州年內(nèi)變化趨勢曲線圖(見圖2)可以看出玉樹州水面蒸發(fā)量的年內(nèi)變化屬于單峰型，基本特點(diǎn)是：夏、秋季各個(gè)月數(shù)值較大，春、冬季各個(gè)月數(shù)值較小[2]。在5月份達(dá)到數(shù)值最大，其值為165.1 mm，占全年的比例數(shù)為13%，在12月達(dá)到全年數(shù)值最小，最小值為42.7 mm，占全年的比例數(shù)為3.5%。

另外，根據(jù)玉樹州氣象站多年(1961～2000年)月平均蒸發(fā)量及其所占年內(nèi)比例的統(tǒng)計(jì)計(jì)算(見表1)，全年蒸發(fā)量的季節(jié)分配及汛期(5～9月)，枯期(10～4月)分配差異較為顯著。40年間玉樹州年均蒸發(fā)量均值為1 259.1 mm，汛期蒸發(fā)占全年的57.6%，而枯期蒸發(fā)只占42.4%。從四季分配來看，春季平均蒸發(fā)量411.0 mm，占全年的比例33%；夏季平均蒸發(fā)量452.6 mm，占全年的比例36%；秋冬季蒸發(fā)量比較小，占全年的比例分別為12 %、19%[3]。

2.2 年際變化分析

將玉樹州的水面蒸發(fā)量資料，按年代進(jìn)行對(duì)比和分析，其結(jié)果見表2和圖3。

表1 1961～2000年玉樹州蒸發(fā)月均值及所占全年比例(Eφ20小型蒸發(fā)器)

表2 玉樹州不同系列的平均年水面蒸發(fā)量及其分析結(jié)果

注： E6是1961～1970年平均年水面蒸發(fā)量， E7是1971～1980年平均年水面蒸發(fā)量， E8是1981～1990年平均年水面蒸發(fā)量， E9是1991～2000年平均年水面蒸發(fā)量， E69是1961～2000年平均年水面蒸發(fā)量。負(fù)號(hào)表示偏小，“”表示偏大。

從表2中可以看出，玉樹州60年代和70年代的平均年蒸發(fā)量要比40年間的平均年蒸發(fā)量偏小，偏小值在11%左右；而與之相反的是80年代和90年代的平均年蒸發(fā)量比整個(gè)系列的平均年蒸發(fā)量偏大，偏大值在9%～14%左右。

另外，以80年代為界限，從偏大的數(shù)值上也可以看出，70年代的年平均蒸發(fā)量要比60年代略大一點(diǎn)，而80年代的平均年蒸發(fā)量的蒸發(fā)量比90年代的年平均蒸發(fā)量約偏大4%左右。

圖2是玉樹州實(shí)測的水面蒸發(fā)過程線。從圖中可以看出，玉樹州60、70年代水面蒸發(fā)量的基本不變，平均值為1 118.7 mm；但是從80年代開始，水面蒸發(fā)量表現(xiàn)為上升的趨勢，從83年開始，水面蒸發(fā)量急劇上升，到1984年達(dá)到最大值1 649.2 mm，自此后水面蒸發(fā)量隨后略有降低的趨勢，但總體上來說還是在80年代以前年均蒸發(fā)量之上，其平均值達(dá)到1 399.4mm，比80年代前的均值偏大25.1%。

圖2 玉樹州實(shí)測年水面蒸發(fā)過程線

圖3 玉樹州實(shí)測年水面蒸發(fā)過程線5年滑動(dòng)平均值

圖3是玉樹州實(shí)測年水面蒸發(fā)過程線5年滑動(dòng)平均值，進(jìn)一步說明了上述觀點(diǎn)。

3 水面蒸發(fā)量的影響因素

3.1 各氣象因素的變化趨勢

水面蒸發(fā)量是反映蒸發(fā)能力的指標(biāo)，主要受氣壓、氣溫、濕度、風(fēng)力、輻射等氣象因素的綜合影響[4]。仍以1961～2000年實(shí)測資料系列為例，分析各氣象因素的變化趨勢(見表3)。

表3 不同年代9項(xiàng)氣象指標(biāo)分析結(jié)果對(duì)比表

表4 水面蒸發(fā)量與氣象指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)(r)

從表4中可以看出，對(duì)于玉樹州而言，水面蒸發(fā)量與平均風(fēng)速、平均氣壓、平均水汽壓、平均溫度、日照時(shí)間之間的相關(guān)程度為正相關(guān)，而與地面溫度、降水、平均相對(duì)濕度、平均云量之間的相關(guān)程度為負(fù)相關(guān)，也就是說水面蒸發(fā)量與平均風(fēng)速、平均氣壓、平均水汽壓、平均溫度、日照時(shí)間的變化趨勢一致，與地面溫度、降水、平均相對(duì)濕度、平均云量的變化趨勢相反。

其中，水面蒸發(fā)量與平均溫度的相關(guān)性最好，相關(guān)系數(shù)為0.81，表現(xiàn)為正相關(guān)，即水面蒸發(fā)量隨著平均溫度的升高而增大，同時(shí)平均氣溫反映了太陽輻射的變化情況，是影響蒸發(fā)的第一位因素；其次是平均云量，相關(guān)系數(shù)為-0.72，表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)，即水面蒸發(fā)量隨著平均云量的增多而減?。辉俅问桥c日照時(shí)間，相關(guān)系數(shù)是0.59，表現(xiàn)為正相關(guān)。其余幾項(xiàng)氣象因素的相關(guān)性都不好，如與平均氣壓，相關(guān)系數(shù)為0.48，表現(xiàn)為正相關(guān)；與降水、平均相對(duì)濕度、平均風(fēng)速、地面溫度和平均水汽壓相關(guān)性很長，相關(guān)系數(shù)小于0.3。

除了根據(jù)相關(guān)系數(shù)分析法來分析各種氣象因素對(duì)水面蒸發(fā)量的影響程度外，還通過t檢驗(yàn)(置信水平分別為0.05和0.01)來分析這些因素影響水面蒸發(fā)量的顯著性程度。分析發(fā)現(xiàn)平均溫度、平均云量和日照時(shí)間這三種氣象因素對(duì)水面蒸發(fā)量的影響特別顯著，平均氣壓對(duì)水面蒸發(fā)量的影響顯著，而其余的氣象因素，包括降水、平均相對(duì)濕度、平均風(fēng)速、地面溫度和平均水汽壓對(duì)水面蒸發(fā)量的影響不顯著，這與相關(guān)系數(shù)分析結(jié)果一致。

4 結(jié) 語

經(jīng)過研究分析，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

(1)玉樹州蒸發(fā)量的年內(nèi)變化屬于單峰型，基本特點(diǎn)是：夏、秋季各個(gè)月數(shù)值較大，占全年比例為33%～36%；春，冬季各個(gè)月數(shù)值較小，占全年比例為12%～19%。年內(nèi)最高值出現(xiàn)在5月，最低值出現(xiàn)在12月，這可能是因?yàn)?月份是1年中氣溫較高的時(shí)期，而12月份是1年氣溫較低的時(shí)期。

(2)玉樹州40年以來蒸發(fā)量的年際變化總體上呈現(xiàn)上升的趨勢，60、70年代的平均年蒸發(fā)量比長系列均值偏??； 與之相反，80、 90年代的平均年蒸發(fā)量比均值偏大。

(3)通過相關(guān)分析技術(shù)和t檢驗(yàn)法(置信水平0.05和0.01)研究發(fā)現(xiàn)，影響玉樹州蒸發(fā)能力(水面蒸發(fā)量)的主要?dú)庀笠蛩厥瞧骄鶞囟取⑵骄屏亢腿照諘r(shí)間，這三項(xiàng)氣象因素特別顯著影響蒸發(fā)能力；其次是平均氣壓，它是顯著影響蒸發(fā)能力；最后是降水、平均相對(duì)濕度、平均風(fēng)速、地面溫度和平均水汽壓。

本文僅僅是建立在玉樹州實(shí)測資料基礎(chǔ)上展開的研究，但是由于水文氣象的復(fù)雜性以及多變性，要想更精確的掌握該區(qū)實(shí)際的氣候變化規(guī)律，還需更加確切的觀測資料和方法的改進(jìn)，這也是今后需要開展的工作。

參考文獻(xiàn)：

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