氣候變暖背景下桓仁縣蒸發(fā)量的變化及影響因素

林雙　吳英杰　吉奇等

摘 要：利用桓仁縣1953-2013年逐月蒸發(fā)皿蒸發(fā)量資料，基于氣候變暖背景下，對(duì)桓仁縣水面蒸發(fā)量的變化特征及影響蒸發(fā)變化的主要?dú)夂蛞蜃舆M(jìn)行分析。結(jié)果表明：隨著氣候變暖，桓仁縣的水面蒸發(fā)量呈減少趨勢(shì)變化。從相關(guān)性分析來(lái)看，平均氣溫下降、降水量的增加、相對(duì)濕度和總云量增大、日照時(shí)數(shù)的減少、風(fēng)速的下降，蒸發(fā)量將隨之減少。蒸發(fā)量的變化不是簡(jiǎn)單的隨著某要素的升高和降低而改變，它是氣象要素綜合影響的結(jié)果。

關(guān)鍵詞：氣候變化；水面蒸發(fā)；桓仁縣

中圖分類(lèi)號(hào) P46 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2015）03-04-140-03

Abstract：Based on the monthly pan evaporation data from 1953 to 2013 in Huanren County，the water surface evaporation variation characteristics and main climate factors of influence evaporation changes were analyzed. The results showed that water surface evaporation showed a decreasing trend with the climate warming，from the correlation analysis，average temperatures，relative humidity and total cloud cover was increasing，precipitation，sunshine hours and wind speed was decreasing，evaporation would decrease. Evaporation variations didnt simply change with the increasing and decreasing of certain elements，it was the comprehensive effect of meteorological element results.

Key words：Climate change；Water surface evaporation；Huanren County

蒸發(fā)是水循環(huán)中的重要組成部分，它和降水、徑流共同決定著一個(gè)地區(qū)的水量平衡[1]。影響蒸發(fā)的因子非常多，但一般認(rèn)為氣溫是影響蒸發(fā)的重要因子，在全球變暖的背景下，人們預(yù)期近地面大氣會(huì)變干，陸地和水體蒸發(fā)會(huì)增加，勢(shì)必引起水循環(huán)的一系列變化，促使全球水循環(huán)加速，但目前通過(guò)對(duì)近幾十年蒸發(fā)皿蒸發(fā)量分析，發(fā)現(xiàn)全球許多地區(qū)的蒸發(fā)皿蒸發(fā)量呈現(xiàn)顯著下降趨勢(shì)，由此推出另外一種結(jié)論：全球變暖并沒(méi)有使蒸發(fā)皿蒸發(fā)量增加，全球變暖可能是水循環(huán)減弱，蒸發(fā)皿蒸發(fā)量與人們預(yù)期的理論結(jié)果恰恰相反，這一現(xiàn)象在氣候變化和水循環(huán)領(lǐng)域被稱(chēng)之為“蒸發(fā)桲論”[2]。2007年IPCC第4次評(píng)估報(bào)告指出，由于溫室氣體的大量排放，過(guò)去100a（1906-2005）全球平均增溫0.74℃，到2100年全球平均增溫預(yù)計(jì)最高將達(dá)1.1～6.4℃[3]。中國(guó)氣候變化國(guó)家評(píng)估報(bào)告亦指出，中國(guó)近100a來(lái)年平均地表氣溫已明顯上升，升幅0.5～0.8℃，增溫速率同期全球平均略強(qiáng)，而降水量未出現(xiàn)明顯趨勢(shì)性變化[4]。在過(guò)去50a間，雖然全球氣溫逐年上升，海洋水面的實(shí)際蒸發(fā)量卻在逐年遞減[5]。申雙和等[6]利用1957-2001年蒸發(fā)皿蒸發(fā)量資料，分析得出中國(guó)蒸發(fā)皿蒸發(fā)量以-34.12mm/10a的速率遞減。王艷君等[7]研究了長(zhǎng)江流域蒸發(fā)量的變化趨勢(shì)，并提出太陽(yáng)凈輻射和風(fēng)速的顯著下降是導(dǎo)致蒸發(fā)量持續(xù)下降的主要原因。劉波等[8]認(rèn)為近45a中國(guó)北方蒸發(fā)皿蒸發(fā)量下降趨勢(shì)明顯，并且在空間上從東北向西北的下降趨勢(shì)逐漸增大，氣溫日較差和風(fēng)速是影響蒸發(fā)的最重要因子，這可能是導(dǎo)致蒸發(fā)皿蒸發(fā)量下降的主要原因。由于影響蒸發(fā)量的因素較多，與各個(gè)環(huán)境因子的相關(guān)關(guān)系異同，且存在一定的地區(qū)差異，因而引起許多學(xué)者對(duì)蒸發(fā)量的研究關(guān)注[9-11]。

桓龍湖位于桓仁縣境內(nèi)，桓龍湖集農(nóng)業(yè)灌溉、城鎮(zhèn)用水、水利發(fā)電、水上航運(yùn)、水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游觀光和氣候調(diào)節(jié)多功能為一體，對(duì)縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活質(zhì)量的提高起到舉足輕重的作用。桓龍湖的水面蒸發(fā)量是桓龍湖水循環(huán)是直接影響桓仁縣水資源量的主要原因之一?；跉夂蜃兣尘跋拢P者利用桓仁縣蒸發(fā)皿蒸發(fā)量資料，對(duì)桓龍湖水面蒸發(fā)量的變化及其影響蒸發(fā)量的直接氣候原因進(jìn)行了分析，旨在為科學(xué)開(kāi)發(fā)、利用山區(qū)水資源提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來(lái)源 選取桓仁縣氣象局1953-2013年逐月20cm口徑蒸發(fā)皿和E601蒸發(fā)器的蒸發(fā)量資料。由于2001年起5～10月使用E601蒸發(fā)，使得序列資料存在儀器觀測(cè)上差距，為便于數(shù)據(jù)分析，利用小型蒸發(fā)與E601蒸發(fā)器[12]進(jìn)行了換算，統(tǒng)一到小型蒸發(fā)皿觀測(cè)數(shù)據(jù)上。常規(guī)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)包括平均氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)、相對(duì)濕度、風(fēng)速、水汽壓等。統(tǒng)計(jì)年平均（1～12月）和冬季（12～翌年2月）、春季（3～5月）、夏季（6～8月）和秋季（9～l1月），氣候值為1953-2012年60a平均值。

1.2 分析方法 利用最小二乘法線(xiàn)性趨勢(shì)和相關(guān)系數(shù)等統(tǒng)計(jì)方法[13]研究蒸發(fā)量的變化特征及與主要?dú)庀笠氐年P(guān)系。

2 結(jié)果與分析

2.1 蒸發(fā)量與氣溫的年際變化特征 由圖1可以看出，桓仁縣近60a（1953-2012年）平均氣溫呈明顯的升溫趨勢(shì)，1987年以前，負(fù)距平占74%，正距平只占26%；1988年以后，負(fù)距平僅占16%，正距平占84%，說(shuō)明桓仁縣20世紀(jì)80年代后期開(kāi)始變暖趨勢(shì)非常明顯。近60a來(lái)蒸發(fā)皿蒸發(fā)量呈下降趨勢(shì)變化，其線(xiàn)性?xún)A向率為-8.19mm/10a（未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)）。1953-2012桓仁縣蒸發(fā)量氣候平均值為1 221mm，蒸發(fā)量最大值為1 452.8mm，發(fā)生在1958年；最小值為953.7mm，出現(xiàn)在1964年，極差為454.4mm。另外，從四季的年際變化來(lái)看，春季和夏季呈減少趨勢(shì)變化，秋季和冬季為增加趨勢(shì)變化。

2.2 蒸發(fā)量與氣溫的月變化特征 從圖2可以看出，桓仁縣水面蒸發(fā)量1～5月持續(xù)上升，5月為全年最大，蒸發(fā)量為208.2mm；6～12月逐月緩慢下降，1月達(dá)最小，為19.4mm。蒸發(fā)量最大值一般出現(xiàn)在5月，并不是最熱月份蒸發(fā)量最大；蒸發(fā)量最小值出現(xiàn)在1月，是最冷月出現(xiàn)的時(shí)間。

2.3 蒸發(fā)量與氣溫的年代際變化特征 通過(guò)對(duì)桓仁縣近60a蒸發(fā)皿蒸發(fā)量和氣溫的變化分析發(fā)現(xiàn)（見(jiàn)表1），桓仁縣年蒸發(fā)量和平均氣溫具有明顯的年代際變化特征，20世紀(jì)50年代平均氣溫距平為負(fù)距平，年蒸發(fā)量為負(fù)距平；20世紀(jì)60、70年代平均氣溫為負(fù)距平，蒸發(fā)量是正距平；20世紀(jì)80、90年代和21世紀(jì)初平均氣溫為正距平，蒸發(fā)量卻為負(fù)距平。春季蒸發(fā)量和平均氣溫與年蒸發(fā)量和平均氣溫的年代際變化特征是一致的。夏季20世紀(jì)50年代平均氣溫為負(fù)距平，蒸發(fā)量為負(fù)距平；20世紀(jì)60、70年代為負(fù)距平，蒸發(fā)量為正距平；20世紀(jì)80年代為負(fù)距平，蒸發(fā)量為負(fù)距平；20世紀(jì)90年代平均氣溫為正距平，蒸發(fā)量為正距平；21世紀(jì)初平均氣溫距平為0，蒸發(fā)量為負(fù)距平。秋季20世紀(jì)50、60、70和80年代平均氣溫為負(fù)距平，蒸發(fā)量20世紀(jì)50年代為負(fù)距平，20世紀(jì)60和70年代為正距平，20世紀(jì)80年代為負(fù)距平；秋季平均氣溫20世紀(jì)90年代和21世紀(jì)初為正距平，蒸發(fā)量20世紀(jì)90年代為負(fù)距平，21世紀(jì)初為正距平。冬季平均氣溫20世紀(jì)50和60年代為負(fù)距平，蒸發(fā)量20世紀(jì)50年代為負(fù)距平，20世紀(jì)60年代為正距平；氣溫20世紀(jì)70、20世紀(jì)80、20世紀(jì)90年代和21世紀(jì)初為正距平，蒸發(fā)量20世紀(jì)70和20世紀(jì)80年代為負(fù)距平，20世紀(jì)90年代和21世紀(jì)初為正距平。

2.4 桓仁縣蒸發(fā)皿蒸發(fā)量與主要?dú)庀笠氐南嚓P(guān)性分析 為了進(jìn)一步探討桓仁縣主要要素對(duì)蒸發(fā)量的影響，筆者計(jì)算了桓仁縣主要?dú)庀笠嘏c蒸發(fā)量的相關(guān)系數(shù)（見(jiàn)表2），從表2可見(jiàn)：不同季節(jié)各氣象要素對(duì)蒸發(fā)量影響是不一致。對(duì)于春季蒸發(fā)量而言，除了春季平均氣溫影響不顯著外，其它各要素影響均通過(guò)了顯著性檢驗(yàn)。相對(duì)濕度、風(fēng)速和日照時(shí)數(shù)位列前3位，水汽壓和總云量對(duì)蒸發(fā)量的影響也較大。水汽壓對(duì)夏季蒸發(fā)量影響較小，相對(duì)濕度、總云量、日照時(shí)數(shù)、降水量和平均氣溫對(duì)蒸發(fā)量影響達(dá)到極顯著檢驗(yàn)，風(fēng)速對(duì)蒸發(fā)量的影響也通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。秋季蒸發(fā)量受平均氣溫、降水量、總云量和相對(duì)濕度影響較大，均通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。平均氣溫、相對(duì)濕度和風(fēng)速對(duì)冬季蒸發(fā)量影響通過(guò)了極顯著性檢驗(yàn)，水汽壓影響也通過(guò)了顯著性標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于年蒸發(fā)量來(lái)說(shuō)，降水量和相對(duì)濕度影響較大，總云量和風(fēng)速也通過(guò)了顯著性檢驗(yàn)。

3 結(jié)論與討論

（1）桓仁縣近60a蒸發(fā)皿蒸發(fā)量呈減少趨勢(shì)變化，特別是20世紀(jì)80年代中后期氣溫明顯變暖趨勢(shì)，而蒸發(fā)量卻呈減少趨勢(shì)，說(shuō)明年蒸發(fā)量與平均氣溫之間的相關(guān)性并不顯著。

（2）雖然平均氣溫對(duì)年蒸發(fā)量影響不顯著，但是在夏季、秋季和冬季對(duì)蒸發(fā)量的影響還是比較大的。降水盡管對(duì)冬季蒸發(fā)量影響較小，但是對(duì)全年蒸發(fā)量的影響是最大的，而且其他各季對(duì)蒸發(fā)量的影響也是明顯的。

（3）相對(duì)濕度對(duì)年蒸發(fā)量的影響僅次于降水，位于第2位，各季相對(duì)濕度對(duì)蒸發(fā)量的影響均通過(guò)了顯著性檢驗(yàn)。說(shuō)明在山區(qū)相對(duì)濕度偏大是導(dǎo)致蒸發(fā)量減少的主要原因之一?？傇屏繉?duì)年蒸發(fā)量的影響也是比較大的，除了冬季總云量對(duì)蒸發(fā)量影響不大，其他各季總云量對(duì)蒸發(fā)量也起到一定的作用。隨著相對(duì)濕度和總云量的增加，蒸發(fā)量呈減少趨勢(shì)變化。

（4）年平均風(fēng)速對(duì)蒸發(fā)量的影響在山區(qū)是比較明顯的，除了秋季風(fēng)速對(duì)蒸發(fā)量影響不大外，其他各季風(fēng)速對(duì)蒸發(fā)量影響是比較明顯的?；溉士h隨著風(fēng)速的減少，蒸發(fā)量呈下降趨勢(shì)變化。

（5）年日照時(shí)數(shù)對(duì)年蒸發(fā)量的影響是不明顯的，但是春季和夏季日照時(shí)數(shù)對(duì)春季和夏季的蒸發(fā)量影響是比較顯著的。只有春季和冬季的水汽壓對(duì)蒸發(fā)量的影響比較明顯。

（6）從上述分析來(lái)看，不同要素對(duì)蒸發(fā)量的影響及作用在不同的季節(jié)里作用是不一樣的，反應(yīng)出氣象要素在一年四季中影響蒸發(fā)量的變化是一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的過(guò)程。鑒于水蒸發(fā)的復(fù)雜性和多變性，桓仁縣蒸發(fā)量變化的影響因素有待進(jìn)一步的深入研究。

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（責(zé)編：張宏民）