1964～2013年青海省不同生態(tài)功能區(qū)蒸發(fā)皿蒸發(fā)量的變化特征

祁棟林，肖宏斌，李曉東,3，周萬福，蘇文將，胡愛軍

(1．青海省氣象科學(xué)研究所，青?！∥鲗帯?10001；2．青海省防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青?！∥鲗帯?10001；3．中國氣象局成都高原氣象研究所，四川　成都　610072)

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1964～2013年青海省不同生態(tài)功能區(qū)蒸發(fā)皿蒸發(fā)量的變化特征

祁棟林1,2，肖宏斌1,2，李曉東1,2,3，周萬福1,2，蘇文將1,2，胡愛軍1,2

(1．青海省氣象科學(xué)研究所，青海西寧810001；2．青海省防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海西寧810001；3．中國氣象局成都高原氣象研究所，四川成都610072)

摘要：選用1964～2013年青海省43個(gè)氣象站常規(guī)觀測資料，分析4個(gè)生態(tài)功能區(qū)蒸發(fā)皿蒸發(fā)量的時(shí)空變化特征，并采用完全相關(guān)法進(jìn)行蒸發(fā)皿蒸發(fā)量變化趨勢的成因分析。結(jié)果表明：近50 a來，青海省4個(gè)生態(tài)功能區(qū)蒸發(fā)皿蒸發(fā)量的年和季節(jié)變化特征明顯，柴達(dá)木盆地和三江源區(qū)年蒸發(fā)量整體分別呈顯著下降和上升趨勢，而環(huán)青海湖區(qū)和東部農(nóng)業(yè)區(qū)變化趨勢不明顯；4個(gè)生態(tài)功能區(qū)年蒸發(fā)量均呈先降后升的階段性變化特征，但轉(zhuǎn)換時(shí)間不盡一致。青海省春、夏、秋季和年蒸發(fā)量均從西北向東南逐漸減小，冬季從南向北逐漸減小。柴達(dá)木盆地和東部農(nóng)業(yè)區(qū)年蒸發(fā)量突變時(shí)間分別是1998年和2002年；環(huán)青海湖區(qū)和三江源區(qū)突變不明顯。影響青海省4個(gè)不同生態(tài)功能區(qū)年蒸發(fā)量的主要?dú)庀笠蜃硬煌翰襁_(dá)木盆地為風(fēng)速、日照時(shí)數(shù)、平均氣溫和氣溫日較差，環(huán)青海湖區(qū)為平均氣溫、風(fēng)速和氣溫日較差，東部農(nóng)業(yè)區(qū)為風(fēng)速和相對濕度，平均氣溫、相對濕度和氣溫日較差是三江源區(qū)蒸發(fā)量上升的主要因素。

關(guān)鍵詞：蒸發(fā)皿蒸發(fā)量；氣候突變；不同生態(tài)功能區(qū)；青海省

引言

20世紀(jì)是全球近千年來增暖幅度最顯著的時(shí)期，IPCC第5次評估報(bào)告指出，21世紀(jì)全球氣候?qū)⒗^續(xù)變暖[1]。隨著全球氣溫升高，水循環(huán)加快，勢必將改變?nèi)蛩Y源的時(shí)空分布，進(jìn)而影響生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展[2]。從1950年代開始，青藏高原冬季氣溫表現(xiàn)出逐步變暖趨勢。相比全球和北半球平均氣溫變暖趨勢，青藏高原變暖趨勢出現(xiàn)更早[3]。蒸散(發(fā))作為潛熱通量是決定天氣與氣候的重要因子，是水循環(huán)中最直接受土地利用和氣候變化影響的一項(xiàng)，全球性蒸散(發(fā))對大氣環(huán)流和降水均有重要影響[4]。實(shí)際蒸散(發(fā))的測定非常困難，蒸發(fā)皿蒸發(fā)量雖不能直接代表水面蒸發(fā)，但與水面蒸發(fā)之間存在很好的相關(guān)關(guān)系，是水文、氣象臺(tái)站常規(guī)觀測項(xiàng)目之一，具有觀測資料累積序列長、可比性好等優(yōu)勢。研究認(rèn)為[5-13]，全球范圍內(nèi)云量或氣溶膠增加所引起的輻射量下降以及氣溫日較差和風(fēng)速的下降是蒸發(fā)皿蒸發(fā)量與潛在蒸發(fā)量下降的主要原因，但不同地區(qū)表現(xiàn)有所差異。

青海省地處青藏高原東北部，全省平均海拔在3 000 m以上，境內(nèi)地貌特征復(fù)雜多樣，各地氣候條件和植被狀況相差較大。根據(jù)地理位置和地貌特征將青海省劃分為4個(gè)生態(tài)功能區(qū)[14]。其中，環(huán)青海湖區(qū)和三江源區(qū)為天然草場區(qū)，主要分布著高寒草甸和草原草場，牧草生長季為4～9月，總體上三江源區(qū)的植被狀況稍好于環(huán)青海湖區(qū)；東部農(nóng)業(yè)區(qū)主要以農(nóng)作物為主，作物生長季地面植物覆蓋度較好，冬季和春季多為裸地；柴達(dá)木盆地以荒漠區(qū)為主，氣候干燥，年降水量較少，沙化嚴(yán)重，主要分布著一些灌木類植物。由于4個(gè)不同生態(tài)功能區(qū)地貌和氣候特征差異，導(dǎo)致近年來各地氣候變化趨勢有所不同[14-15]。劉蓓[16]利用1961～2003年44個(gè)臺(tái)站資料分析發(fā)現(xiàn)，青海省整體及其東北黃河流域區(qū)、柴達(dá)木盆地區(qū)和南部高原區(qū)年蒸發(fā)量呈逐年下降趨勢；申紅艷等[17]研究表明1961～2010年青海省整體及其西北部和東部農(nóng)業(yè)區(qū)年蒸發(fā)量呈明顯下降趨勢，而地處高原南部的三江源區(qū)顯示輕微增加趨勢；李景鑫等[18]研究指出，青海西寧市蒸發(fā)量的年際變化呈顯著下降趨勢。目前，針對青海省整體及其不同生態(tài)功能區(qū)的蒸發(fā)量變化特征以及影響因子的研究較少，且數(shù)據(jù)大多截止于2010年，時(shí)效性和綜合性明顯不足。本文針對1964～2013年青海省4個(gè)不同生態(tài)功能區(qū)蒸發(fā)皿蒸發(fā)量的氣候變化特征和影響氣象因子開展研究，找出其變化差異，以期為今后更好地認(rèn)識(shí)不同生態(tài)功能區(qū)蒸發(fā)皿蒸發(fā)量變化特征提供基礎(chǔ)。

1資料與方法

1.1資料

考慮到氣象臺(tái)站的搬遷，為確保記錄的連續(xù)性、均一性和可靠性，在保證站點(diǎn)數(shù)及反映4個(gè)生態(tài)功能區(qū)差異的情況下，選取了青海省43個(gè)氣象站1964～2013年逐月平均氣溫、氣溫日較差、日照時(shí)數(shù)、平均風(fēng)速、平均相對濕度、降水量和20 cm蒸發(fā)皿蒸發(fā)量等觀測資料。其中，1964～2003年、2004～2013年1～4月和10～12月為20 cm口徑小型蒸發(fā)皿蒸發(fā)量，而2004～2013年5～9月為E601B型蒸發(fā)器蒸發(fā)量。根據(jù)4個(gè)不同生態(tài)功能區(qū)1998～1999年5～9月20 cm口徑小型蒸發(fā)皿月蒸發(fā)量(Y)和E601B型蒸發(fā)器月蒸發(fā)量(x)對比觀測資料，得到兩者線性回歸方程(表1)，回歸方程均通過F檢驗(yàn)。

根據(jù)表1各生態(tài)功能區(qū)的線性回歸方程，將2004～2013年5～9月E601B型蒸發(fā)器蒸發(fā)量換算成20 cm口徑小型蒸發(fā)皿蒸發(fā)量(以下簡稱蒸發(fā)量)，從而得到1964～2013年統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的蒸發(fā)量時(shí)間序列。青海省4個(gè)生態(tài)功能區(qū)：柴達(dá)木盆地(包括9個(gè)站)、環(huán)青海湖區(qū)(包括8個(gè)站)、東部農(nóng)業(yè)區(qū)(包括12個(gè)站)和三江源區(qū)(包括14個(gè)站)，站點(diǎn)分布見圖1。季節(jié)劃分：3～5月為春季，6～8月為夏季，9～11月為秋季，12月至次年2月為冬季。

1.2方法

采用線性趨勢法、Mann-Kendall檢驗(yàn)法[19]分別進(jìn)行蒸發(fā)量時(shí)間序列的趨勢及突變分析。

采用完全相關(guān)系數(shù)法[10,20]分析蒸發(fā)量變化的主要?dú)庀笥绊懸蜃印Ｆ溆?jì)算公式：

(1)

其中，|QC|為完全相關(guān)系數(shù)，C1為氣候要素與蒸發(fā)量的相關(guān)系數(shù)，C2為氣候要素與時(shí)間的相關(guān)系數(shù)。只有當(dāng)某氣候要素與蒸發(fā)量相關(guān)性較強(qiáng)，且隨時(shí)間發(fā)生顯著變化時(shí)，它與蒸發(fā)量的完全相關(guān)系數(shù)才比較大，且C1和C2必須通過95%的信度檢驗(yàn)。

圖1　青海省43個(gè)氣象站分布及生態(tài)功能區(qū)劃分

表1　青海省4個(gè)生態(tài)功能區(qū)20 cm口徑小型蒸發(fā)皿和E601B型蒸發(fā)器蒸發(fā)量訂正方程

2結(jié)果分析

2.1空間分布特征

圖2給出1964～2013年青海省全年、冬季蒸發(fā)量和年蒸發(fā)量氣候傾向率的空間分布。由圖2a可看出，青海省年蒸發(fā)量呈現(xiàn)出從西北向東南逐漸減小的分布特征，最大值在柴達(dá)木盆地的冷湖站，達(dá)3 082.5 mm，最小值在環(huán)青海湖區(qū)的門源站，為1 143.3 mm，4個(gè)生態(tài)功能區(qū)的年蒸發(fā)量由高到低依次是柴達(dá)木盆地、東部農(nóng)業(yè)區(qū)、環(huán)青海湖地區(qū)和三江源區(qū)。春、夏、秋季蒸發(fā)量的空間分布特征與年蒸發(fā)量相似(圖略)，而冬季蒸發(fā)量的空間分布特征明顯不同，表現(xiàn)為由南向北逐漸減小的特征(圖2b)。近50 a來，青海省各區(qū)域年蒸發(fā)量的變化趨勢不同，氣候傾向率大體自西北向東南逐漸增大，東南部表現(xiàn)為上升趨勢，中部、西北部表現(xiàn)為下降趨勢，其中玉樹站上升趨勢最大，為81.1 mm/10 a，其次是久治站，氣候傾向率為71.2 mm/10 a，而茫崖站下降趨勢最大，為-145.7 mm/10 a，中部一帶有一下降大值中心(圖2c)，為諾木洪站，氣候傾向率為-140.7 mm/10 a；四季蒸發(fā)量的氣候傾向率分布特征與年蒸發(fā)量較相似(圖略)。

各氣象站與各自生態(tài)功能區(qū)域的氣候傾向率并不完全一致。就各生態(tài)功能區(qū)內(nèi)氣象站點(diǎn)年蒸發(fā)量的變化趨勢而言(表2)，柴達(dá)木盆地9個(gè)代表站中有8個(gè)呈下降趨勢，均通過α=0.05及以上的顯著性檢驗(yàn)，下降幅度最大的是茫崖站，氣候傾向率為-145.7 mm/10 a；環(huán)青海湖區(qū)8個(gè)代表站中有3個(gè)呈下降趨勢，其中2個(gè)臺(tái)站通過α=0.05及以上的顯著性檢驗(yàn)，下降幅度最大的是野牛溝站，氣候傾向率為-35.4 mm/10 a，而其余5個(gè)上升臺(tái)站中有3個(gè)通過α=0.05及以上的顯著性檢驗(yàn)，增幅最大的是剛察站，氣候傾向率為30.5 mm/10 a；東部農(nóng)業(yè)區(qū)12個(gè)代表站中有5個(gè)為下降趨勢，其中3個(gè)通過α=0.01的顯著性檢驗(yàn)，下降幅度最大的是西寧站，氣候傾向率為-95.8 mm/10 a，而上升的7個(gè)臺(tái)站中僅有1個(gè)通過α=0.01的顯著性檢驗(yàn)，增幅最大的是同仁站，氣候傾向率為53.1 mm/10 a；三江源區(qū)14個(gè)代表站中有11個(gè)為上升趨勢，其中8個(gè)通過α=0.01的顯著性檢驗(yàn)，升幅最大的是玉樹站，氣候傾向率為81.1 mm/10 a，下降的3個(gè)臺(tái)站中有2個(gè)通過α=0.05及以上的顯著性檢驗(yàn)，降幅最大的是五道梁，氣候傾向率為-31.9 mm/10 a。

圖2　1964～2013年青海省年(a)、冬季(b)平均蒸發(fā)量的空間分布(a，b，單位：mm)

地區(qū)站點(diǎn)總數(shù)下降站點(diǎn)數(shù)量信度0.05信度0.01上升站點(diǎn)數(shù)量信度0.05信度0.01柴達(dá)木盆地9835100環(huán)青海湖區(qū)8311521東部農(nóng)業(yè)區(qū)12503701三江源區(qū)143111108

2.2時(shí)間變化特征

2.2.1月和季節(jié)變化

青海省4個(gè)生態(tài)功能區(qū)平均蒸發(fā)量的逐月變化顯示(圖3a)，柴達(dá)木盆地、環(huán)青海湖區(qū)和東部農(nóng)業(yè)區(qū)平均蒸發(fā)量的月變化表現(xiàn)為單峰型分布，而三江源區(qū)表現(xiàn)為弱雙峰型分布。1～5月蒸發(fā)量持續(xù)增加，8月后持續(xù)下降，5～8月是各生態(tài)功能區(qū)全年蒸發(fā)量中最大的4個(gè)月，其中，5～8月蒸發(fā)量占全年比例柴達(dá)木盆地最大(55.9%)，三江源區(qū)最小(47.4%)。三江源區(qū)、環(huán)青海湖區(qū)和東部農(nóng)業(yè)區(qū)月蒸發(fā)量最大值出現(xiàn)在5月，柴達(dá)木盆地出現(xiàn)在7月；柴達(dá)木盆地、環(huán)青海湖區(qū)和三江源區(qū)最小值出現(xiàn)在1月，東部農(nóng)業(yè)區(qū)出現(xiàn)在12月；其中柴達(dá)木盆地月蒸發(fā)量最大值是最小值的7倍左右，其他3個(gè)生態(tài)功能區(qū)在3～5倍左右。4個(gè)生態(tài)功能區(qū)各氣象站間蒸發(fā)量月變化規(guī)律略有不同，主要表現(xiàn)在最大值和最小值出現(xiàn)的月份不完全一致。

青海省4個(gè)生態(tài)功能區(qū)蒸發(fā)量存在明顯的季節(jié)變化(圖3b)，夏季蒸發(fā)量最大，其次為春季和秋季，冬季蒸發(fā)量最小，可見春、夏季蒸發(fā)量對這4個(gè)生態(tài)功能區(qū)的水循環(huán)起重要作用。另外發(fā)現(xiàn)，除冬季外，其他季節(jié)柴達(dá)木盆地的蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于其他3個(gè)功能區(qū)，這可能與柴達(dá)木盆地干旱氣候有關(guān)。

2.2.2年際變化

圖4給出1964～2013年青海省4個(gè)生態(tài)功能區(qū)平均蒸發(fā)量的年變化趨勢。整體上看出，近50 a青海省柴達(dá)木盆地和三江源區(qū)蒸發(fā)量變化趨勢均顯著(通過α=0.001的顯著性檢驗(yàn))，前者呈下降趨勢，后者呈上升趨勢，氣候傾向率分別為-77.9 mm/10 a和30.1 mm/10 a，而環(huán)青海湖區(qū)和東部農(nóng)業(yè)區(qū)蒸發(fā)量沒有明顯變化趨勢，這與劉蓓[16]和申紅艷[17]等的研究結(jié)果不一致。表明青海省平均蒸發(fā)量整體呈下降趨勢，但局部區(qū)域與整體變化形式并不完全同步。

另外發(fā)現(xiàn)，4個(gè)生態(tài)功能區(qū)年蒸發(fā)量多項(xiàng)式擬合曲線均呈先降后升的特征，但轉(zhuǎn)換時(shí)間不完全一致。其中，柴達(dá)木盆地在1990年代中期以前蒸發(fā)量呈明顯下降趨勢，以后進(jìn)入緩慢波動(dòng)狀態(tài)(圖4a)；環(huán)青海湖區(qū)在1980年代末以前蒸發(fā)量波動(dòng)下降，進(jìn)入1990年代后轉(zhuǎn)為上升趨勢(圖4b)；東部農(nóng)業(yè)區(qū)蒸發(fā)量在1990年代中期以前呈顯著下降趨勢，而后呈顯著上升趨勢(圖4c)；三江源區(qū)蒸發(fā)量在1990年代以前波動(dòng)下降，以后至2000年代中期呈顯著上升趨勢，隨后出現(xiàn)快速下降趨勢(圖4d)。

圖3　1964～2013年青海省4個(gè)生態(tài)功能區(qū)平均蒸發(fā)量的月(a)和季節(jié)(b)變化

圖4　1964～2013年青海省4個(gè)生態(tài)功能區(qū)蒸發(fā)量的年變化趨勢

表3是青海省4個(gè)生態(tài)功能區(qū)四季蒸發(fā)量的氣候傾向率和相關(guān)系數(shù)。可以看出，近50 a來，柴達(dá)木盆地春、夏、秋季蒸發(fā)量均呈顯著下降趨勢，冬季呈顯著上升趨勢，其中春、夏季蒸發(fā)量的大幅下降造成其年蒸發(fā)量顯著減?。蝗磪^(qū)四季蒸發(fā)量均呈上升趨勢，其中夏、秋、冬季通過α=0.05及以上的顯著性檢驗(yàn)，夏、秋季蒸發(fā)量的上升造成該區(qū)年蒸發(fā)量的顯著增大；環(huán)青海湖區(qū)夏、秋、冬季蒸發(fā)量均呈上升趨勢，而春季表現(xiàn)為下降趨勢，其中僅秋季通過α=0.05的顯著性檢驗(yàn)；東部農(nóng)業(yè)區(qū)除夏季外，其他季節(jié)均表現(xiàn)為不顯著下降趨勢。

從青海省4個(gè)生態(tài)功能區(qū)各月蒸發(fā)量變化趨勢來看(表4)，近50 a來，柴達(dá)木盆地各月蒸發(fā)量均呈下降趨勢，線性趨勢率在-12.5～-1.0 mm/10 a之間，除2月外，其他月份均通過α=0.05及以上的顯著性檢驗(yàn)，減幅最大的是7月，最小的是2月；三江源區(qū)各月蒸發(fā)量均為上升趨勢，僅7～9月和11月通過α=0.05及以上的顯著性檢驗(yàn)，9月增幅最大，為8.0 mm/10 a；環(huán)青海湖區(qū)春季到夏初為下降趨勢，其他月份為上升趨勢，僅9月通過α=0.05的顯著性檢驗(yàn)；東部農(nóng)業(yè)區(qū)夏季到秋初為上升趨勢，其他月份均呈下降趨勢，且均未通過顯著性檢驗(yàn)。

表3　1964～2013年青海省4個(gè)生態(tài)功能區(qū)四季蒸發(fā)量的氣候傾向率(單位：mm/10 a)和相關(guān)系數(shù)

注：*、**和***分別表示通過α=0.05、0.01和0.001的顯著性檢驗(yàn)，下同

表4　1964～2013年青海省4個(gè)生態(tài)功能區(qū)逐月蒸發(fā)量的氣候傾向率(單位：mm/10 a)和相關(guān)系數(shù)

2.2.3年代際變化

從青海省4個(gè)生態(tài)功能區(qū)蒸發(fā)量的年代際距平變化(表5)來看，1970年代除三江源區(qū)外，其他3個(gè)功能區(qū)為正距平，其中柴達(dá)木盆地最大；1980～1990年代，4個(gè)功能區(qū)均為負(fù)距平；2000年代除柴達(dá)木盆地外，其他3個(gè)功能區(qū)為正距平，其中三江源區(qū)最大。可見，在全球變暖背景下，青海省不同生態(tài)功能區(qū)蒸發(fā)量的年代際變化特征差異較大。

表5　1964～2013年青海省4個(gè)生態(tài)功能區(qū)

2.3突變特征

從1964～2013年青海省4個(gè)生態(tài)功能區(qū)年蒸發(fā)量的Mann-Kendall檢驗(yàn)(圖5)可以看出：柴達(dá)木盆地年蒸發(fā)量1964年開始波動(dòng)下降，1975年后有短期上升趨勢，1980年代蒸發(fā)量開始持續(xù)下降，1990年代末下降趨勢超過α=0.05的顯著性水平臨界線，表明蒸發(fā)量減小趨勢明顯(圖5a)。根據(jù)UF和UB曲線的交點(diǎn)，確定突變開始時(shí)間是1998年。環(huán)青海湖區(qū)在2005年出現(xiàn)交點(diǎn)，但下降趨勢沒有超過α=0.05的顯著性水平臨界線，表明下降不明顯(圖5b)。東部農(nóng)業(yè)區(qū)自1964年以來一直處于波動(dòng)下降趨勢，2004年以后下降趨勢明顯，突變時(shí)間為2002年(圖5c)。三江源區(qū)自1964年開始波動(dòng)上升，1979年以后上升趨勢較顯著，1980年代后期開始轉(zhuǎn)入下降趨勢，在2005～2010年出現(xiàn)3個(gè)交點(diǎn)，但UF線未超過α=0.05的顯著性水平臨界線，表明突變不明顯(圖5d)。

2.4蒸發(fā)量與氣象因子的關(guān)系

蒸發(fā)量作為大氣蒸發(fā)潛力的一個(gè)重要指標(biāo)，其影響因素眾多，既有氣象要素也有非氣象要素。本文主要選取濕度(相對濕度、降水量和水汽壓)、熱力(空氣溫度、日照時(shí)數(shù)和氣溫日較差)和動(dòng)力(風(fēng)速)3類氣象因子來分析對蒸發(fā)量的影響。

表6給出1964～2013年青海省4個(gè)生態(tài)功能區(qū)上述各氣象因子的氣候傾向率及其與時(shí)間、蒸發(fā)量的相關(guān)系數(shù)和完全相關(guān)系數(shù)。可知：近50 a來，柴達(dá)木盆地日照時(shí)數(shù)、風(fēng)速和氣溫日較差有顯著減小趨勢，平均溫度、水汽壓和降水量為顯著上升趨勢，而相對濕度變化不明顯，且除相對濕度外，其他氣象因子與蒸發(fā)量的相關(guān)性較強(qiáng)，致使平均風(fēng)速與蒸發(fā)量的完全相關(guān)系數(shù)最大，其次為日照時(shí)數(shù)、平均氣溫和氣溫日較差，水汽壓和降水量的完全相關(guān)系數(shù)較小，由此可知，影響柴達(dá)木盆地蒸發(fā)量下降的主要因素是風(fēng)速、日照時(shí)數(shù)、平均氣溫和氣溫日較差。環(huán)青海湖區(qū)平均氣溫顯著上升，風(fēng)速和氣溫日較差下降趨勢明顯，其他氣象因子變化趨勢不明顯，且除水汽壓、日照時(shí)數(shù)外，其他氣象因子均與蒸發(fā)量顯著相關(guān)，致使平均氣溫與蒸發(fā)量的完全相關(guān)系數(shù)最大，其次為平均風(fēng)速，氣溫日較差的完全相關(guān)系數(shù)較小，可見平均氣溫、風(fēng)速和氣溫日較差是環(huán)青海湖區(qū)蒸發(fā)量上升的主要因素。東部農(nóng)業(yè)區(qū)除平均氣溫外，其他氣象因子與蒸發(fā)量相關(guān)性顯著，且風(fēng)速、相對濕度和日照時(shí)數(shù)下降趨勢明顯，而平均氣溫上升趨勢明顯，致使平均風(fēng)速與蒸發(fā)量的完全相關(guān)系數(shù)最大，其次為相對濕度，日照時(shí)數(shù)的完全相關(guān)系數(shù)較小，故風(fēng)速和相對濕度是東部農(nóng)業(yè)區(qū)蒸發(fā)量下降的主要因素。三江源區(qū)平均氣溫和水汽壓上升趨勢明顯，相對濕度、風(fēng)速和氣溫日較差下降趨勢明顯，但水汽壓、風(fēng)速、降水量和日照時(shí)數(shù)與蒸發(fā)量相關(guān)性不顯著，致使平均氣溫與蒸發(fā)量的完全相關(guān)系數(shù)最大，其次為相對濕度，氣溫日較差的完全相關(guān)系數(shù)較小，因此，平均氣溫、相對濕度和氣溫日較差是三江源區(qū)蒸發(fā)量上升的主要因素。綜上所述，青海省不同生態(tài)功能區(qū)影響蒸發(fā)量的主要因子不同，這與申紅艷等[17]的研究結(jié)論“近50 a來影響整體青海高原蒸發(fā)量的主要因子為平均氣溫和相對濕度”不一致，而與左洪超等[7]的“中國66%站點(diǎn)蒸發(fā)量下降是由多環(huán)境因子共同作用，且不同地區(qū)有不同的表現(xiàn)”結(jié)果一致。

圖5　1964～2013年青海省4個(gè)生態(tài)功能區(qū)年蒸發(fā)量M-K突變檢驗(yàn)

平均氣溫氣溫日較差水汽壓相對濕度降水量風(fēng)速日照時(shí)數(shù)柴達(dá)木盆地氣候傾向率0.5-0.20.1-0.36.0-0.3-41.4與時(shí)間相關(guān)系數(shù)0.87***0.64***0.51***0.270.36*0.83***0.64***與蒸發(fā)量相關(guān)系數(shù)-0.47***0.62***-0.60***-0.16-0.56***0.74***0.68***完全相關(guān)系數(shù)0.410.400.31-0.200.620.43環(huán)青海湖區(qū)氣候傾向率0.4-0.10.0-0.36.7-0.1-11.6與時(shí)間相關(guān)系數(shù)0.80***0.33*0.160.210.210.69***0.24與蒸發(fā)量相關(guān)系數(shù)0.39**0.52***-0.03-0.70***-0.40**0.38**0.16完全相關(guān)系數(shù)0.320.17---0.26-東部農(nóng)業(yè)區(qū)氣候傾向率0.40.00.0-0.71.8-0.1-26.9與時(shí)間相關(guān)系數(shù)0.82***0.110.270.39**0.040.73***0.43**與蒸發(fā)量相關(guān)系數(shù)0.250.46***-0.67***-0.75***-0.38**0.54***0.39**完全相關(guān)系數(shù)---0.29-0.390.17三江源區(qū)氣候傾向率0.39-0.130.05-0.78.6-0.11-4.3與時(shí)間相關(guān)系數(shù)0.76***-0.35**0.40**-0.42**0.26-0.56***-0.08與蒸發(fā)量相關(guān)系數(shù)0.77***-0.37**0.04-0.79***0.170.130.09完全相關(guān)系數(shù)0.590.13-0.33---

注：-表示完全相關(guān)系數(shù)沒有通過顯著性檢驗(yàn)

3結(jié)論

(1)青海省年蒸發(fā)量呈從西北向東南逐漸減小的空間分布特征，春、夏、秋季蒸發(fā)量的分布特征與年蒸發(fā)量相似，而冬季的分布特征為從南向北逐漸減小。

(2)近50 a來，年蒸發(fā)量的氣候傾向率大體自西北向東南逐漸增加，東南部為蒸發(fā)量的上升區(qū)域，中部、西北部為下降區(qū)域；四季蒸發(fā)量的氣候傾向率分布特征與年蒸發(fā)量相似。就不同生態(tài)功能區(qū)而言，柴達(dá)木盆地和三江源區(qū)年蒸發(fā)量整體分別呈顯著下降和上升趨勢，其氣候傾向率分別為-77.9 mm/10 a和30.1 mm/10 a，而環(huán)青海湖區(qū)和東部農(nóng)業(yè)區(qū)的變化趨勢不明顯。4個(gè)功能區(qū)年蒸發(fā)量多項(xiàng)式擬合曲線均呈現(xiàn)先降后升的特征，但轉(zhuǎn)換時(shí)間不完全一致。柴達(dá)木盆地春、夏、秋季蒸發(fā)量均呈顯著下降趨勢，冬季呈顯著上升趨勢；三江源區(qū)蒸發(fā)量除春季外均呈顯著上升趨勢；環(huán)青海湖區(qū)秋季蒸發(fā)量呈顯著上升趨勢，其他季節(jié)變化趨勢不明顯；東部農(nóng)業(yè)區(qū)四季蒸發(fā)量變化趨勢均不明顯。

(3)青海省4個(gè)生態(tài)功能區(qū)蒸發(fā)量的月和季節(jié)變化特征明顯。月和四季蒸發(fā)量由大至小依次為柴達(dá)木盆地、東部農(nóng)業(yè)區(qū)、環(huán)青海湖區(qū)和三江源區(qū)。柴達(dá)木盆地、環(huán)青海湖區(qū)和東部農(nóng)業(yè)區(qū)蒸發(fā)量的月變化表現(xiàn)為單峰型分布，而三江源區(qū)表現(xiàn)為弱雙峰型分布。夏季蒸發(fā)量最大，其次為春季和秋季，冬季蒸發(fā)量最少。

(4)柴達(dá)木盆地年蒸發(fā)量在1990年代末減小趨勢明顯，突變時(shí)間是1998年；東部農(nóng)業(yè)區(qū)自1964年一直處于波動(dòng)下降趨勢，2004年以后下降趨勢明顯，突變時(shí)間為2002年；環(huán)青海湖區(qū)和三江源區(qū)突變不明顯。

(5)影響青海省4個(gè)不同生態(tài)功能區(qū)蒸發(fā)量的主要因子不同：柴達(dá)木盆地為風(fēng)速、日照時(shí)數(shù)、平均氣溫和氣溫日較差；環(huán)青海湖區(qū)為平均氣溫、風(fēng)速和氣溫日較差；東部農(nóng)業(yè)區(qū)為風(fēng)速和相對濕度；平均氣溫、相對濕度和氣溫日較差是三江源區(qū)蒸發(fā)量上升的主要因素。

本文對青海省4個(gè)生態(tài)功能區(qū)蒸發(fā)量變化特征及其影響氣象因素做了初步分析，進(jìn)一步的物理成因還需探討。由于影響蒸發(fā)量變化的因素眾多，既有氣象要素也有非氣象要素，物理機(jī)制復(fù)雜，它是多個(gè)環(huán)境因子共同非線性相互作用的結(jié)果，將蒸發(fā)量的變化歸結(jié)為任何單一環(huán)境因子的變化所致都會(huì)產(chǎn)生較大的偏頗。

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Variation Characteristics of Pan Evaporation in Different Ecological Function Areas of Qinghai Province During 1964-2013

QI Donglin1,2，XIAO Hongbin1,2，LI Xiaodong1,2,3，ZHOU Wanfu1,2，SU Wenjiang1,2，HU Aijun1,2

(1.InstituteofQinghaiMeteorologicalScienceResearch,Xi’ning810001,China；2.QinghaiKeyLaboratoryofDisasterPreventingandReducing,Xi’ning810001,China;3.InstituteofChenduPlateauMeteorologyScienceResearch,CMA,Chengdu610072,China)

Abstract:Based on the conventional meteorological data of 43 weather stations in different ecological function areas of Qinghai Province during 1964-2013, the temporal and spatial variation characteristics of pan evaporation were analyzed in the past 50 years, and their change causes of pan evaporation in four ecological function areas were analyzed by using the full correlation analysis. The results showed that the annual and seasonal changes of pan evaporation were significant in different ecological function areas of Qinghai Province. In the recent 50 years, the pan evaporation in Qaidam Basin and three river source area showed a significant decreasing and increasing trends, respectively, while that in Qinghai Lake area and eastern agriculture area hadn’t obvious change trend. The annual evaporation in four ecological function areas decreased firstly and then increased during 1964-2013, but the change time was not completely consistent. The spatial distributions of annual pan evaporation decreased from northwest to southeast, and that in spring, summer, fall was similar to the annual, but that in winter decreased gradually from south to north. The annual pan evaporation mutated in 1998 in Qaidam Basin and in 2002 in eastern agriculture area, while that didn’t mutate in three river source area and Qinghai Lake area during 1964-2013. The influences of climate factors on evaporation were different in four ecological function areas of Qinghai Province.The main climate factors affecting evaporation in Qaidam Basin were wind speed, sunshine hours, average temperature and daily range of temperature, those were average temperature, wind speed and daily range of temperature in Qinghai Lake area, and in eastern agriculture area those were wind speed and relative humidity. However, the effects of average temperature and relative humidity on the increasing of pan evaporation in three river source area were critical.

Key words:pan evaporation; climate mutation; different ecological function areas; Qinghai Province

中圖分類號：P332

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號：1006-7639(2016)-02-0234-09

doi:10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-02-0234

作者簡介：祁棟林(1967- )，男，高級工程師，主要從事氣候變化和大氣成分研究. E-mail：qidl007@163.com

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金地區(qū)科學(xué)基金項(xiàng)目(41161009)、公益性行業(yè)(氣象)專項(xiàng)(GYHY201306054、GYHY201506001)和中國氣象局成都高原氣象研究所基金項(xiàng)目(LPM2014004)共同資助

收稿日期：2015-05-26；改回日期：2015-08-01

祁棟林，肖宏斌，李曉東，等.1964～2013年青海省不同生態(tài)功能區(qū)蒸發(fā)皿蒸發(fā)量的變化特征[J].干旱氣象，2016，34(2)：234-242, [QI Donglin, XIAO Hongbin, LI Xiaodong, et al. Variation Characteristics of Pan Evaporation in Different Ecological Function Areas of Qinghai Province During 1964-2013[J]. Journal of Arid Meteorology, 2016, 34(2):234-242], doi:10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-02-0234