1958—2013年沽源縣蒸發(fā)量變化特征分析

韓桂娥+崔婷茹+楊矛

摘要 利用1958—2013年沽源縣小型蒸發(fā)皿蒸發(fā)量觀測(cè)資料，通過線性傾向估計(jì)對(duì)沽源縣蒸發(fā)量變化特征進(jìn)行變化趨勢(shì)分析。結(jié)果表明，沽源縣蒸發(fā)量年內(nèi)呈顯著的單峰型分布，5月蒸發(fā)量最大；四季當(dāng)中，夏季蒸發(fā)量最大，春季略少于夏季。各月、四季及年蒸發(fā)量均呈減小趨勢(shì)，5月蒸發(fā)量減少最顯著，占全年的31.7%；春季蒸發(fā)量減小趨勢(shì)最明顯，為-48.0 mm/10年；年蒸發(fā)量減少速率為-92.7 mm/10年。年代變化特征明顯，總體呈逐年代下降趨勢(shì)。影響蒸發(fā)量減少的主要原因是風(fēng)速的減小。

關(guān)鍵詞 蒸發(fā)量；變化特征；河北沽源；1958—2013年

中圖分類號(hào) P468.02 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）10-0219-02

蒸發(fā)是地表熱量平衡和水量平衡的組成部分，也是水循環(huán)中受土地利用和氣候變化影響最直接的一項(xiàng)，同時(shí)蒸發(fā)也是熱能交換的重要因子[1]。進(jìn)行蒸發(fā)量變化的研究，對(duì)深入了解氣候變化、探討水分循環(huán)變化規(guī)律具有十分重要的意義。據(jù)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）最新報(bào)告，在過去100年中，全球氣溫平均上升了（0.6±0.2）℃。因此，人們預(yù)期，全球變暖可能會(huì)使大氣變干，導(dǎo)致陸地水體蒸發(fā)量上升。而實(shí)際結(jié)果卻與此相反，許多地區(qū)的蒸發(fā)皿蒸發(fā)量呈顯著下降趨勢(shì)。小型蒸發(fā)皿觀測(cè)的蒸發(fā)量雖比自然水體蒸發(fā)量偏大，但二者之間仍有很好的相關(guān)性，經(jīng)折減系數(shù)換算后，仍能代表天然水體的蒸發(fā)量。沽源縣地處內(nèi)蒙古高原南緣，平均海拔1 536 m，處于溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。通過對(duì)沽源縣氣象局小型蒸發(fā)皿蒸發(fā)量觀測(cè)資料的分析，研究不同時(shí)段的變化特征，以了解壩上地區(qū)氣候變化情況。

1 資料與方法

1.1 資料來源及處理

沽源縣氣象站1958年建站開始業(yè)務(wù)運(yùn)行，2014年根據(jù)上級(jí)業(yè)務(wù)部門要求取消了小型蒸發(fā)的觀測(cè)，故選取沽源縣氣象站1958—2013年56年間各月、年小型蒸發(fā)皿蒸發(fā)量資料，資料序列完整。以3—5月為春季、6—8月為夏季、9—11月為秋季、12月至翌年2月為冬季。小型蒸發(fā)皿為口徑20 cm、高約10 cm的銅質(zhì)圓盆，口緣距地高度70 cm。

1.2 分析方法

1.2.1 氣候傾向率。氣象要素的趨勢(shì)變化通過氣候傾向率表述[2-3]。氣象要素的氣候趨勢(shì)用一元線性回歸方程表示，即：X=a0+a1t，其中t為年份的時(shí)間序列號(hào)，a0是常數(shù)，a1是回歸系數(shù)。當(dāng)a1為正（負(fù)）時(shí)，表示要素在計(jì)算時(shí)間段內(nèi)呈線性增加（減少），a1值的大小反映了氣象要素上升或下降的速率，a1×10（每10年的要素變化）即為所求氣候傾向率。

1.2.2 氣候趨勢(shì)系數(shù)。為研究氣象要素在氣候變化中升降的定量程度，并對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，計(jì)算氣候趨勢(shì)系數(shù)r。當(dāng)r為正（負(fù)）時(shí)，表示該要素在計(jì)算時(shí)間段內(nèi)呈線性增加（減少）趨勢(shì)，r符合自由度為n-2的t分布，從而可以檢查氣候變化趨勢(shì)是否有意義，還是一種隨機(jī)振動(dòng)。由于r是無量綱，其大小可以比較不同氣象要素的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)大小，適合對(duì)大范圍氣象要素場(chǎng)進(jìn)行長(zhǎng)期趨勢(shì)的空間分布特征研究。

2 沽源縣蒸發(fā)量分布及變化特征分析

2.1 月分布及變化特征

2.1.1 月蒸發(fā)量分布特征。從圖1可以看出，沽源縣月蒸發(fā)量呈明顯的單峰型分布，最大值出現(xiàn)在5月，蒸發(fā)量為293.6 mm，占全年蒸發(fā)量的18.2%；最小值出現(xiàn)在1月，蒸發(fā)量?jī)H19.7 mm，4月和7月蒸發(fā)量相當(dāng)，3月和10月蒸發(fā)量接近。各月平均蒸發(fā)量134.3 mm，4—9月蒸發(fā)量均高于平均值，1—3月、10—12月均低于平均值。1—5月，蒸發(fā)量急速上升，直線斜率71.351，增加速率最大是在3—5月；5—12月，蒸發(fā)量穩(wěn)步直線下降，直線斜率-37.997，1—5月蒸發(fā)量增加速率是5—12月蒸發(fā)量減少速率的近2倍。

2.1.2 月蒸發(fā)量變化特征。由表1可以看出，各月蒸發(fā)量均呈減少趨勢(shì)，5月減少最多，氣候傾向率為-29.38 mm/10年，占全年減少量的31.7%；其次是6月和4月，4—6月的減少量占全年減少量的68.8%。蒸發(fā)量減少最不明顯的是8月，10年減少值不足1 mm。4—6月、9—10月的趨勢(shì)系數(shù)均通過了P=0.001顯著性檢驗(yàn)；11月通過了P=0.01的檢驗(yàn)，12月通過了P=0.05的檢驗(yàn)。

2.2 季分布及變化特征分析

由圖2可以看出，沽源縣四季蒸發(fā)量，夏季最大為630.5 mm，占全年蒸發(fā)量的39.1%；春季略次之，為590.8 mm，占全年蒸發(fā)量的36.7%；再次是秋季，為309.3 mm，不足夏季的1/2，占全年蒸發(fā)量的19.2%；冬季最小，為81.2 mm，僅占全年蒸發(fā)量的5%。1958—2013年的56年中，有15年是春季蒸發(fā)量大于夏季，大多出現(xiàn)在60—70年代。同時(shí)，四季蒸發(fā)量均呈減少趨勢(shì)，其中春季蒸發(fā)量?jī)A向率為-48.048 mm/10年，減少最為顯著；其次為夏季，秋季較夏季次之，蒸發(fā)量?jī)A向率為 -19.268 mm/10年；春、夏、秋3季趨勢(shì)系數(shù)均通過了P=0.001的顯著性檢驗(yàn)；冬季蒸發(fā)量比較穩(wěn)定，傾向率僅為 -3.691 mm/10年，趨勢(shì)系數(shù)通過了P=0.05的顯著性檢驗(yàn)。

2.3 年際分布及變化特征

1958—2013年沽源縣多年平均蒸發(fā)量1 611.7 mm，1960年蒸發(fā)量最大，為2 063.0 mm；2010年蒸發(fā)量最小，為1 266.9 mm，二者相差796.1 mm。1958—1978年，僅有5年蒸發(fā)量略低于平均值；80年代，蒸發(fā)量在平均線上下小幅波動(dòng)；90年代以后，蒸發(fā)量常年低于平均值，1990—2013年，僅有2年的蒸發(fā)量略高于平均值；2010—2013年蒸發(fā)量更是遠(yuǎn)離平均線（圖3），平均蒸發(fā)量1 338.4 mm，較平均值偏小273.3 mm。1958—2013年蒸發(fā)量?jī)A向率-92.691 mm/10年，趨勢(shì)系數(shù)-0.764，通過了P=0.001的極顯著性檢驗(yàn)。

2.4 蒸發(fā)量年代際分布及變化特征

從表2可以看出，各年代際蒸發(fā)量呈逐年代下降趨勢(shì)[4]。20世紀(jì)80年代之前，各年代蒸發(fā)量均高于平均值，距平為正；80年代蒸發(fā)量接近平均值略偏低；90年代及之后，蒸發(fā)量距平為負(fù)，蒸發(fā)量最少是2011—2013年（1 362.3 mm），較最多的1958—1960年偏少495.4 mm。70年代蒸發(fā)量較60年代減少了169.3 mm，減幅最大；其次是2011—2013年，較00年代減少了98.3 mm；再次是90年代，較80年代減少了95.5 mm。

3 影響蒸發(fā)量的氣象因子

蒸發(fā)量的大小主要取決于溫度高低，其次還與風(fēng)速呈正相關(guān)，與濕度呈負(fù)相關(guān)。一年四季中，夏季溫度最高，所以蒸發(fā)量最大；春季溫度略高于秋季，但春季風(fēng)速最大、濕度最小，有利于蒸發(fā)，故其蒸發(fā)量遠(yuǎn)高于秋季，和夏季蒸發(fā)量接近；冬季是冰面蒸發(fā)，其蒸發(fā)量值最小。

分析表明，沽源縣氣溫呈上升趨勢(shì)，但蒸發(fā)量呈下降趨勢(shì)，說明造成蒸發(fā)量呈減少趨勢(shì)的不是溫度因素。各要素線性回歸計(jì)算結(jié)果表明，沽源縣1959—2013年平均風(fēng)速氣候傾向率 -0.496 m/（s·10年），趨勢(shì)系數(shù)0.92，通過了P=0.001極顯著檢驗(yàn)，說明風(fēng)速減弱顯著；日照氣候傾向率-6.839 h/10年，通過P=0.05的檢驗(yàn)；氣溫日較差氣候傾向率-0.161 ℃/10年，趨勢(shì)系數(shù)通過了P=0.05的檢驗(yàn)。蒸發(fā)量與風(fēng)速相關(guān)系數(shù)為0.749 2，通過了P=0.001極顯著檢驗(yàn)，說明沽源縣蒸發(fā)量與風(fēng)速呈顯著正相關(guān)，其減少是由于風(fēng)速減弱所致。蒸發(fā)量與氣溫日較差相關(guān)系數(shù)為0.334 8，通過了P=0.05的檢驗(yàn)，呈正相關(guān)，所以氣溫日較差的減小也是導(dǎo)致蒸發(fā)量減少的因素；蒸發(fā)量與日照相關(guān)系數(shù)為0.128 8，呈正相關(guān)，通過了P=0.05的檢驗(yàn)，說明日照的減少也影響了蒸發(fā)量的減少。

4 結(jié)論

（1）沽源縣蒸發(fā)量年內(nèi)呈單峰型分布，5月為最大峰值，1月最小。一年四季中，夏季最大，春季略少于夏季，秋季不足夏季的1/2，冬季為冰面蒸發(fā)，只占全年蒸發(fā)量的5%。1958—2013年，沽源縣年平均蒸發(fā)量1 611.7 mm。

（2）各月及四季、年蒸發(fā)量均減少，各月中5月蒸發(fā)減少最顯著；四季中春季減少最多，其次是夏季、秋季，冬季減少不明顯；年蒸發(fā)量氣候趨勢(shì)率 -92.691 mm/10年，減少顯著。

（3）造成蒸發(fā)量減少的主要原因是沽源縣風(fēng)速減弱。另外，也與氣溫日較差、日照減少有關(guān)。

5 參考文獻(xiàn)

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