敦煌地區(qū)水面蒸發(fā)量時間演變研究

張審問

（甘肅省水利廳信息中心，730000，蘭州）

敦煌地區(qū)水面蒸發(fā)量時間演變研究

張審問

（甘肅省水利廳信息中心，730000，蘭州）

水面蒸發(fā)量；特征；時間演變；敦煌

敦煌位于甘肅省河西走廊最西端，地處甘肅、青海、新疆三省（自治區(qū)）的交匯處，總面積3.12萬km2，其中綠洲面積1 400 km2，僅占總面積的4.5%，境內(nèi)有庫姆塔格沙漠和鳴沙山沙漠，特殊的地理環(huán)境使敦煌成為河西走廊沙塵天氣的高發(fā)區(qū)。

敦煌以 “敦煌石窟”“敦煌壁畫”聞名天下。得益于當?shù)亟邓?、空氣相對濕度較小，開鑿于崖壁上的莫高窟洞窟基本可以保持恒濕的狀態(tài)，洞窟內(nèi)的壁畫可以保存很長的時間。伴隨著以全球變暖為主要特征的氣候變化，勢必會影響水文循環(huán)的降水、水汽輸送及蒸散發(fā)等環(huán)節(jié)，將會對文物的保存產(chǎn)生影響。因此，開展水文要素變化特征研究，加強應對氣候變化的舉措，對于世界文化遺產(chǎn)的保護具有十分重要的意義。

一、水面蒸發(fā)量時間演變特征

根據(jù)1980—2014年敦煌國家基準氣候站、黨河水庫水文站水面蒸發(fā)量系列資料，分析探討敦煌地區(qū)水面蒸發(fā)量的演變情況。

1.年水面蒸發(fā)量的年際演變規(guī)律

點繪兩站歷年水面蒸發(fā)量散點圖，見圖1。

圖1 敦煌、黨河水庫兩站水面蒸發(fā)量年際變化

圖1表明，兩站年蒸發(fā)量在1980—2001年間呈遞增趨勢，2001年以后遞減趨勢明顯。兩站年蒸發(fā)量年際變化趨勢同步，1980—2014年間總體呈明顯遞減趨勢，由此說明35年間敦煌地區(qū)水面蒸發(fā)量呈遞減趨勢。

敦煌站蒸發(fā)量數(shù)值較黨河水庫站要大，說明城區(qū)蒸發(fā)大于鄉(xiāng)村，這種現(xiàn)象符合城市“熱島效應”與“狹管效應”原理。

敦煌站蒸發(fā)量在1980—1985年呈短暫下降趨勢，在1986—1993年基本平穩(wěn)，在1994—2001年上升趨勢明顯，2002年發(fā)生突變，由高于2 500 mm降至2 000 mm附近，至2014年基本維持平穩(wěn)狀態(tài)。

黨河水庫站1980—1989年蒸發(fā)量基本穩(wěn)定，1990—2001年上升趨勢明顯，2002年起基本是逐年下降，2009年后又基本維持平穩(wěn)狀態(tài)。

2.月平均水面蒸發(fā)量的年際變化規(guī)律

分別計算兩站 1980—2001年、2002—2014年兩個時段的1—12月各月月蒸發(fā)量平均值，繪制月平均蒸發(fā)量分布圖，見圖2、圖3。

敦煌站 1980—2001年、2002—2014年1月的月平均蒸發(fā)量比較接近，2002—2014年2—4月、10—12月的月平均蒸發(fā)量較1980—2001年要大，2002—2014年5—9月的月平均蒸發(fā)量較 1980—2001年要小很多。也就是說，敦煌站1月水面蒸發(fā)量相對穩(wěn)定；2—4月、10—12月蒸發(fā)量有增加趨勢，但增幅很??；5—9月蒸發(fā)量呈遞減趨勢，且減幅較大。

黨河水庫站2002—2014年1—12月的月平均蒸發(fā)量較1980—2001年小，且5—9月蒸發(fā)量減幅比其余月份大，說明黨河水庫站各月蒸發(fā)量呈遞減趨勢。

以上分析表明，敦煌城區(qū)5—9月水面蒸發(fā)量呈大幅度遞減趨勢，其余月份略有增加趨勢。農(nóng)村地區(qū)各月水面蒸發(fā)量皆呈遞減趨勢，5—9月遞減趨勢尤甚。

圖2 敦煌站月平均水面蒸發(fā)量年際變化

圖3 黨河水庫站月平均水面蒸發(fā)量年際變化

二、影響水面蒸發(fā)量時間演變的因素分析

眾所周知，影響水面蒸發(fā)量的因素較多，如太陽輻射、風速、空氣濕度、溫度、氣壓等，在不同地區(qū)，影響水面蒸發(fā)量的主要因素可能不同。

1.氣溫與日照對水面蒸發(fā)量的影響

巴金、王秀琴利用1954—2009年敦煌國家基準氣候站的氣溫、降水量、日照時數(shù)資料，分析了敦煌年平均氣溫、降水量、日照時數(shù)變化特征，初步探討了敦煌干旱化氣候特征以及對敦煌莫高窟文物的影響。結(jié)果表明：氣溫變化逐年升高，降水量總體呈增加趨勢，日照時數(shù)變化相對穩(wěn)定且略有增多趨勢。

劉普幸、張銳、吳三雄利用敦煌氣象站1952—2005年氣溫和降水的觀測資料分析表明：54年來敦煌綠洲年平均氣溫總體呈上升趨勢，其變化傾向率為0.173℃/10a，并以冬季增暖最顯著、最低氣溫增溫最突出，其變化傾向率分別為0.384℃/10a、0.331℃/10a，對全年氣溫變化的貢獻最大。年平均降水量則在波動中微有增加，其變化傾向率為2.398 mm/10a，且以夏季增濕最多，冬季略有減少，氣候變化具有明顯的區(qū)域特征。

上述研究資料表明，近50多年來，敦煌地區(qū)氣溫與全球氣候變化特征一致，總體呈上升趨勢，日照時數(shù)也有增多趨勢。按照常理，水面蒸發(fā)量應與氣溫、日照成正相關關系，敦煌地區(qū)水面蒸發(fā)量的多年遞減趨勢說明氣溫與日照不是影響該地區(qū)水面蒸發(fā)量的主要因素。

2.風速對水面蒸發(fā)量的影響

高振榮、邵亮、李光林根據(jù)敦煌國家基準氣候站1951年1月至2009年2月地面觀測資料，利用要素時間演變序列分析了近60年來敦煌沙塵天氣的時間演變特征。分析表明：敦煌地區(qū)沙塵天氣呈明顯的遞減趨勢，年大風日數(shù)減少、平均風速減小是沙塵天氣減少的主要氣象原因。

張莉、丁一匯、任國玉也認為沙塵源區(qū)平均風速和大風日數(shù)的長期下降導致北方沙塵天氣生成所必需的起沙動力條件弱化，是導致沙塵日數(shù)減小的關鍵因素。

以上研究成果表明，敦煌地區(qū)近60年來平均風速和大風日數(shù)減少趨勢明顯。水面風速越大，攜帶走水面上的水汽就越多，有利于水分子逸出水面，因此風速越大，水面蒸發(fā)量應越大，風速與水面蒸發(fā)呈正相關關系。由此可以斷定，風速減小是敦煌地區(qū)水面蒸發(fā)量多年遞減的主要因素。

三、結(jié) 語

①敦煌地區(qū)年水面蒸發(fā)量的年際變化呈明顯的遞減趨勢。1980—2001年間雖有小幅度遞增趨勢，但2002—2014年段出現(xiàn)了大幅度遞減趨勢。

②敦煌地區(qū)5—9月水面蒸發(fā)量的年際變化呈大幅度遞減趨勢，其余月份在城區(qū)略有增加趨勢，農(nóng)村地區(qū)呈遞減趨勢。

③年大風日數(shù)減少及平均風速減小是敦煌地區(qū)水面蒸發(fā)出現(xiàn)遞減趨勢的主要氣象原因。

④水面蒸發(fā)明顯的遞減趨勢不利于敦煌文物的保護，為了防患于未然，減少自然因素對莫高窟壁畫的損害，有必要加強應對氣候變化的各項舉措，強化洞窟內(nèi)防水措施，避免壁畫腐蝕受損。 ■

責任編輯 董明銳

P426.2+TV123

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1000-1123（2017）07-0055-02

2017－03－09

張審問，高級工程師，主要從事水利工程和水利信息化建設管理等工作。