關(guān)中地區(qū)蒸發(fā)量變化特征分析

鄧芳蓮，妙娟利

(陜西省氣象信息中心，西安 710014)

關(guān)中地區(qū)蒸發(fā)量變化特征分析

鄧芳蓮，妙娟利

(陜西省氣象信息中心，西安 710014)

利用陜西關(guān)中地區(qū)22個代表站1980—2013年20 cm口徑蒸發(fā)皿所測的蒸發(fā)量資料，分析了關(guān)中地區(qū)全區(qū)及東、中、西部蒸發(fā)量的時間、空間變化特征及主要影響因子。結(jié)果表明：(1)關(guān)中全區(qū)及各區(qū)域月平均蒸發(fā)量最大值均出現(xiàn)在6月，最小值均出現(xiàn)在12月；東部月蒸發(fā)量明顯大于中部和西部。(2)關(guān)中全區(qū)和各區(qū)域蒸發(fā)量均為夏季最多，春季次多，秋季第三，冬季最少，夏季和春季占年蒸發(fā)量的73%。(3)關(guān)中全區(qū)及各區(qū)域蒸發(fā)量年變化趨勢基本一致，呈緩慢增加趨勢，中部和西部增加趨勢較東部和全區(qū)明顯。(4)關(guān)中全區(qū)及各區(qū)域年際變化趨勢是20世紀(jì)80年代、90年代蒸發(fā)量基本相當(dāng)，年平均為1 000～1 400 mm；21世紀(jì)以來蒸發(fā)量顯著增加，年平均為1 600～1 930 mm。(5)影響關(guān)中地區(qū)蒸發(fā)量的主導(dǎo)氣象因子為氣溫、日照時數(shù)、降水量；蒸發(fā)量與氣溫、日照時數(shù)正相關(guān)，與降水量負(fù)相關(guān)。

蒸發(fā)量；變化特征；影響因子；關(guān)中

蒸發(fā)量是地球水分循環(huán)的主要環(huán)節(jié)，同時又是地表水熱平衡的重要組成部分，蒸發(fā)量的計算和分析研究是進(jìn)行水資源評價和農(nóng)作物灌溉的重要依據(jù)和基礎(chǔ)。陜西關(guān)中地處“八百里秦川”腹地，是陜西糧油生產(chǎn)的重要基地和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的中心區(qū)域。通過對關(guān)中蒸發(fā)量的計算分析，可以客觀了解和掌握關(guān)中地區(qū)蒸發(fā)量的時空變化特征和主要影響因子，為促進(jìn)該地區(qū)水熱平衡、經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和優(yōu)化生態(tài)建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)和支撐。關(guān)于蒸發(fā)量的計算各地已做過一些研究[1-6]，涉及關(guān)中地區(qū)蒸發(fā)量分析研究甚少，利用關(guān)中地區(qū)22個代表站1980—2013年月蒸發(fā)量資料，通過對關(guān)中地區(qū)及不同區(qū)域月、季、年蒸發(fā)量及影響因子綜合分析，為關(guān)中地區(qū)水資源的綜合開發(fā)利用和抑蒸節(jié)水，提高水分利用率提供科技支撐。

1 資料來源及區(qū)域劃分

所用資料為關(guān)中地區(qū)有代表性且資料連續(xù)的22個氣象站1980—2013年20 cm口徑蒸發(fā)皿所測得的逐月蒸發(fā)量資料。蒸發(fā)皿所測的蒸發(fā)資料雖不能直接準(zhǔn)確代表水面蒸發(fā)，但它與水面蒸發(fā)之間存在較好的相關(guān)性，且蒸發(fā)皿的蒸發(fā)資料分布面廣，連續(xù)性好，可客觀反映一個區(qū)域的蒸發(fā)變化特征。根據(jù)關(guān)中地區(qū)的氣候特點(diǎn)，將關(guān)中地區(qū)劃分為關(guān)中東部、中部、西部三個區(qū)域(表1)進(jìn)行分析，以使分析更切合地域?qū)嶋H，更好地服務(wù)于生產(chǎn)實際和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。

表1 關(guān)中地區(qū)各代表站分區(qū)表

2 蒸發(fā)量時空變化特征

2.1 月變化

圖1為關(guān)中全區(qū)和三個區(qū)域1980—2013年月平均蒸發(fā)量變化曲線，各區(qū)域的蒸發(fā)量變化趨勢基本相同，均為單峰型分布。1—6月蒸發(fā)量逐漸增加，7月以后蒸發(fā)量逐漸減少。關(guān)中全區(qū)及關(guān)中東部、中部和西部月平均蒸發(fā)量分別為114.6 mm、137.6 mm、112.2 mm和112.5 mm。東部蒸發(fā)量最大，中部和西部蒸發(fā)量基本相當(dāng)。關(guān)中全區(qū)及東部、中部、西部月平均蒸發(fā)量最大值均出現(xiàn)在6月，分別為218.6 mm、262.0 mm、220.1 mm、209.9 mm。月平均蒸發(fā)量最小值均出現(xiàn)在12月，分別為37.6 mm、42.7 mm、34.5 mm、40.9 mm。12月各區(qū)域差異不顯著，與12月為全年溫度最低，光照弱，日照時間短等有密切關(guān)系。

圖1 1980—2013年關(guān)中全區(qū)及各區(qū)域月平均蒸發(fā)量變化曲線

2.2 季節(jié)變化

由圖2可以看出，關(guān)中地區(qū)一年中各季蒸發(fā)量差異懸殊，總體上，全區(qū)和各區(qū)域均為夏季最多，春季次多，秋季第三，冬季最少。關(guān)中全區(qū)夏季蒸發(fā)量為610.3 mm，占年蒸發(fā)量的42%；春季蒸發(fā)量為次多，為444.3 mm，占年蒸發(fā)量的30%；而秋季蒸發(fā)量僅為252.7 mm，占年蒸發(fā)量的18%。關(guān)中中部、西部春季和夏季蒸發(fā)量分別為989.8 mm、980.8 mm,均占年蒸發(fā)量的73%；東部為1 202.4 mm，占年蒸發(fā)量的72%。秋季蒸發(fā)量中部和西部分別為232.3 mm、236.1 mm，占全年的17%；東部為292.6 mm，占全年的18%。關(guān)中冬季蒸發(fā)量最少，全區(qū)和各區(qū)域在123.8～156.1 mm之間，占年蒸發(fā)量的10%。關(guān)中東部四季蒸發(fā)量均比全區(qū)和中部、西部相應(yīng)季節(jié)偏高。

圖2 1980—2013年關(guān)中全區(qū)及各區(qū)域四季平均蒸發(fā)量

2.3 年變化

關(guān)中全區(qū)和東部、中部、西部年平均蒸發(fā)量分別為1 444.3 mm、1 651.1 mm、1 345.9 mm、1 350.0 mm。圖3為1980—2013年關(guān)中全區(qū)及各區(qū)域年蒸發(fā)量3 a滑動平均變化曲線。由圖3可以看出，關(guān)中全區(qū)及各區(qū)域蒸發(fā)量年變化趨勢基本一致，呈緩慢增加趨勢，中部和西部增加趨勢較東部和全區(qū)明顯。分階段來看，1980—1989年蒸發(fā)量較少，大部分年份低于平均值；1990年開始蒸發(fā)量增加，1997年達(dá)到最高值；2000年以后為緩慢下降趨勢，2010年出現(xiàn)低谷；2012年后蒸發(fā)量出現(xiàn)回升態(tài)勢。關(guān)中全區(qū)及東部、中部、西部年最大蒸發(fā)量分別為1 781.2 mm、2 007.2 mm、1 684.0 mm、1 666.2 mm，均出現(xiàn)在1997年。全區(qū)及各區(qū)域年蒸發(fā)量最小值出現(xiàn)年份有差異：全區(qū)出現(xiàn)在1983年，為1 259.7 mm；東部出現(xiàn)在1983年，為1 407.4 mm；中部出現(xiàn)在1993年，為1 183.3 mm；西部出現(xiàn)在1989年，為1 169.0 mm。

關(guān)中全區(qū)及各區(qū)域年蒸發(fā)量大都在1 200～2 000 mm之間，是年降水量的 2.5 倍，其中東部蒸發(fā)量最多達(dá)2 007.2 mm，是年降水量的3.7倍。關(guān)中東部是關(guān)中地區(qū)水分供需矛盾最緊張、最突出的區(qū)域。

圖3 1980—2013年關(guān)中全區(qū)及各區(qū)域年蒸發(fā)量3 a滑動平均變化曲線

2.4 年代際變化

表2反映關(guān)中全區(qū)及各區(qū)域不同年代際的蒸發(fā)量變化特征，關(guān)中及各區(qū)域20世紀(jì)80、90年代蒸發(fā)量基本相當(dāng)，21世紀(jì)以來年蒸發(fā)量出現(xiàn)跳躍式增加。80年代年平均蒸發(fā)量為1 000～1 400 mm，90年代為1 100～1 400 mm，21世紀(jì)以來年平均為1 600～1 930 mm。20世紀(jì)90年代與80年代年平均蒸發(fā)量相差57～75 mm，21世紀(jì)以來年平均蒸發(fā)量比20世紀(jì)90年代增多440～800 mm，比80年代增多500～920 mm。

表2 1980—2013年關(guān)中全區(qū)及各區(qū)域各年代平均蒸發(fā)量 mm

3 蒸發(fā)量的影響因子

影響蒸發(fā)量變化的氣象要素很多，為了準(zhǔn)確分析主要影響因子與蒸發(fā)量的關(guān)系，采用相關(guān)系數(shù)法，分別計算了1980—2013年關(guān)中全區(qū)及各區(qū)域年平均氣溫、年平均日照時數(shù)、年平均降水量、年平均風(fēng)速與年平均蒸發(fā)量的相關(guān)系數(shù)(見表3)。由表3可看出，蒸發(fā)量與氣溫、日照時數(shù)、風(fēng)速正相關(guān)，與降水負(fù)相關(guān)。

表3 1980—2013年關(guān)中全區(qū)及各區(qū)域年蒸發(fā)量與氣象要素的相關(guān)系數(shù)

利用t檢驗方法[7]對關(guān)中地區(qū)蒸發(fā)量與各氣象要素的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行顯著性檢驗，在顯著性水平α=0.05時，氣溫、日照時數(shù)、降水量的相關(guān)系數(shù)均通過了顯著性檢驗，風(fēng)速未通過顯著性檢驗?？梢?，影響關(guān)中地區(qū)蒸發(fā)量的主導(dǎo)氣象因子為氣溫、日照和降水量。氣溫高、日照強(qiáng)、日照時間長，有利于水分蒸發(fā)，所以氣溫、日照與蒸發(fā)量正相關(guān)，而降水除了本身對蒸發(fā)有抑制作用外，云量的覆蓋，空氣濕度大，氣溫降低、日照減少，也形成了不利于蒸發(fā)的客觀環(huán)境條件，故降水與蒸發(fā)為負(fù)相關(guān)。

關(guān)中地區(qū)受大陸性季風(fēng)氣候影響，夏季氣溫高、日照時間長，降水量雖然大，但多以陣性降水天氣形式出現(xiàn)，陰雨持續(xù)時間短，顯著抑制蒸發(fā)的客觀環(huán)境條件持續(xù)時間短，強(qiáng)度弱，所以夏季仍然是全年蒸發(fā)量最強(qiáng)的季節(jié)。春季和秋季氣溫、日照相近，除秋季比春季降水偏多外，關(guān)中地區(qū)秋季受大氣環(huán)流調(diào)整和“華西秋雨”影響，陰雨天持續(xù)時間長，云層厚覆蓋時間長，空氣濕度大，對蒸發(fā)量也有明顯的抑制作用。因此，關(guān)中地區(qū)春季蒸發(fā)量為次高，而秋季較少。冬季溫度是一年中溫度最低的季節(jié)，日照時間短，空氣中污染物含量高，多霧霾天氣，不利于水分蒸發(fā)，所以蒸發(fā)量最少。

關(guān)中地區(qū)1995—1997年3 a連續(xù)干旱，1997年是干旱最嚴(yán)重的一年。1997年平均氣溫較高，為13.8 ℃，比多年平均氣溫高0.5 ℃；日照時數(shù)為34 a中第三多年份，為2 206.0 h；降水量是最少的一年，為332.7 mm。因此，1997年蒸發(fā)量是最多的一年。

1980—2013年關(guān)中東部年平均氣溫為13.6 ℃，比中、西部分別偏高0.1、0.9 ℃；年平均日照時數(shù)為2 142.5 h，比中、西部分別偏多223.6 h、217.5 h；年降水量為546.0 mm，比中、西部分別偏少43.8 mm、54.0 mm；年平均風(fēng)速為1.98 m/s，比中、西部分別偏大0.52 m/s、0.45 m/s。氣溫高、日照時數(shù)多、風(fēng)速大、降水量少是關(guān)中東部蒸發(fā)量明顯比中、西部蒸發(fā)量大的主要原因。

進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，隨著全球氣候變暖，關(guān)中處于升溫期，特別是到21世紀(jì)以來升溫更為明顯[8-9]，經(jīng)統(tǒng)計，關(guān)中21世紀(jì)以來氣溫比20世紀(jì)80年代上升1.1 ℃、比90年代上升0.5 ℃，導(dǎo)致蒸發(fā)量呈跳躍式增加。可見，氣溫升高是影響蒸發(fā)量增加的最主要因素。

4 結(jié)論

(1)關(guān)中全區(qū)及東部、中部和西部月平均蒸發(fā)量分別為114.6 mm、137.6 mm、112.2 mm、112.5 mm，東部蒸發(fā)量最大，中部和西部蒸發(fā)量基本相當(dāng)，差異不大。關(guān)中全區(qū)及各各區(qū)域月平均蒸發(fā)量最大值出現(xiàn)在6月，最小值出現(xiàn)在12月。

(2)關(guān)中地區(qū)一年中各季蒸發(fā)量差異懸殊，全區(qū)和各區(qū)域均為夏季最多，春季次多，秋季第三，冬季最少。夏季和春季是一年中蒸發(fā)最旺盛的季節(jié)，關(guān)中中部、西部春季和夏季蒸發(fā)量共占年蒸發(fā)量的73%，東部占72%；全區(qū)和各區(qū)域冬季占10%。關(guān)中東部四季平均蒸發(fā)量均比全區(qū)和中部、西部相應(yīng)季節(jié)偏多。

(3)關(guān)中全區(qū)及各各區(qū)域蒸發(fā)量年變化趨勢基本一致，呈緩慢增加趨勢，中部和西部增加趨勢較東部和全區(qū)明顯。年蒸發(fā)量1980—1989較少，大部分年份低于平均值；1990年開始增加，1997年達(dá)到最高值；進(jìn)入2000年以后緩慢減少，2010年前后出現(xiàn)低谷；2012年后蒸發(fā)量出現(xiàn)回升態(tài)勢。

(4)關(guān)中全區(qū)及各區(qū)域年際變化趨勢是20世紀(jì)80年代、90年代蒸發(fā)量基本相當(dāng)，年平均蒸發(fā)量為1 000～1 400 mm；21世紀(jì)以來蒸發(fā)量增加顯著，年平均為1 600～1 930 mm。21世紀(jì)以來平均蒸發(fā)量比20世紀(jì)90年代增多440～800 mm，比80年代增多500～920 mm。

(5)影響關(guān)中地區(qū)蒸發(fā)量的主導(dǎo)氣象因子有：氣溫、日照時數(shù)、降水量。蒸發(fā)量與氣溫、日照時數(shù)正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.602、0.714；與降水量為負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.767。

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1006-4354(2017)06-0028-04

2016-09-02

鄧芳蓮(1965—)，女，陜西彬縣人，本科，高工，從事地面氣象數(shù)據(jù)質(zhì)量控制。