七星關(guān)區(qū)近50年蒸發(fā)皿蒸發(fā)量變化趨勢研究分析

蘇婭 譙勛 周庶 姚浪 聶祥 蔡曦

摘 要：蒸發(fā)是地表能量平衡的重要組成部分，也是流域水循環(huán)和能量循環(huán)的要害環(huán)節(jié)，對于小氣候和區(qū)域氣候起著決定性的作用，也是大氣中水汽的來源和水循環(huán)的重要組成部分。本文重點(diǎn)聚焦蒸發(fā)量變化趨勢及其影響因素。

關(guān)鍵詞：蒸發(fā)量;變化趨勢;影響因子

1 引言

蒸發(fā)是流域水循環(huán)和能量循環(huán)的要害環(huán)節(jié)。蒸發(fā)量的變化趨勢在水文循環(huán)過程對氣候變化響應(yīng)研究中的指示意義已為很多水文學(xué)家認(rèn)知，并成為當(dāng)今水文科學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。目前，許多研究都發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)量在全球 尤其是北半球存在明顯減少趨勢 ，這一事實(shí)與全球變暖可能導(dǎo)致蒸發(fā)潛力增加的猜測相矛盾，即蒸發(fā)悖反現(xiàn)象（pan evaporation paradox） ，由此引發(fā)了更多關(guān)于蒸發(fā)量變化趨勢及其原因分析和蒸發(fā)量與實(shí)際蒸散發(fā)的關(guān)系研究 。本文使用七星關(guān)區(qū)站點(diǎn)資料，采用氣候傾向率、顯著性檢驗(yàn)與相關(guān)分析來研究分析。

2 蒸發(fā)量變化趨勢

2.1 蒸發(fā)量時(shí)間變化特征

七星關(guān)區(qū)2001年之前采用小型蒸發(fā)皿進(jìn)行觀測，2001年后采用大型蒸發(fā)池替代了小型蒸發(fā)皿，本文主要采用小型蒸發(fā)量（簡稱蒸發(fā)量）進(jìn)行研究。由圖1知，蒸發(fā)量總體呈先減小后平穩(wěn)的趨勢，趨勢變化率為-4.1209mm/10a，通過了0.01顯著性檢驗(yàn)，變化顯著。1954-1986年蒸發(fā)量呈減小趨勢，最小值出現(xiàn)在1986年，為838.4mm，最大值出現(xiàn)在1963年，為1226.1mm;之后蒸發(fā)量趨勢較平穩(wěn);近50年蒸發(fā)量數(shù)值在800-1300mm之間，平均值為1349.4mm。

2.2 蒸發(fā)量四季變化特征

由圖2知，七星關(guān)區(qū)四季分明，春秋季節(jié)蒸發(fā)量呈先減小后增大趨勢，夏冬季節(jié)蒸發(fā)量呈減小趨勢，趨勢線變化率都為負(fù)值，春夏季節(jié)蒸發(fā)量通過了顯著性檢驗(yàn)，即春夏季節(jié)蒸發(fā)量顯著變化，秋冬季節(jié)蒸發(fā)量趨勢無明顯變化。

3 影響蒸發(fā)量變化的氣候因子

七星關(guān)區(qū)地處烏蒙腹地，位于貴州省西北部，年均氣溫12.8℃，光照條件較差，降雨日數(shù)較多，相對濕度較大，季節(jié)性顯著。對于影響蒸發(fā)量的眾多因子，選取其中四個(gè)氣象因子（平均地溫、相對濕度、平均風(fēng)速、日照時(shí)數(shù)）作為主要分析內(nèi)容，結(jié)合3，變化特征如下：

3.1 地溫

地溫呈緩慢減小趨勢（圖3a），未通過顯著性檢驗(yàn)，無顯著變化。1976年地溫最低，為14.6℃，1963年地溫最高，為17℃，1954-2001年平均地溫為15.7℃。近50年平均地溫一直在平均值上下波動(dòng)，較為平穩(wěn)。

3.2 相對濕度

相對濕度呈上升趨勢（圖3b），未通過顯著性檢測驗(yàn)證，無顯著性變化。年平均相對濕度在79-85%之間，1954-2001年平均相對濕度為81.9%，氣候濕潤。

3.3 風(fēng)速

風(fēng)速呈先減小后平穩(wěn)趨勢（圖3c），通過了0.01的顯著性檢驗(yàn)，變化顯著。1954-1974年左右呈減小趨勢，之后變化趨勢平穩(wěn);1997年的平均風(fēng)速最小，為0.5m/s，1954年平均風(fēng)速最大，為1.6m/s，1954-2001年平均風(fēng)速為0.91m/s。

3.4 日照時(shí)數(shù)

日照時(shí)數(shù)呈先減小后平穩(wěn)趨勢（圖3d），通過了0.01的顯著性檢驗(yàn)，變化顯著。1954-1987年左右呈減小趨勢，之后變化趨勢平穩(wěn);1986年平均日照時(shí)數(shù)最少，為958.4h，1963年平均日照時(shí)數(shù)最多，為1640h;1954-2001年平均日照時(shí)數(shù)為1281.3h。

4 蒸發(fā)量變化原因分析

4.1 蒸發(fā)量與氣象因子相關(guān)性

為進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)分析氣象因子對蒸發(fā)量的影響，圖4給出七星關(guān)區(qū)年蒸發(fā)量與各氣象因子的散點(diǎn)圖，表1為蒸發(fā)量與各氣象因子的相關(guān)性系數(shù)。

4.1.1 地溫

蒸發(fā)量與地溫為顯著正相關(guān)（圖4a），相關(guān)性系數(shù)通過了0.01的顯著性檢驗(yàn)（表1）。地溫升高，

蒸發(fā)量增大。溫度值最高的年份與蒸發(fā)量最大的年份相同，溫度最低的年份與蒸發(fā)量最少的年份不相吻合，這表明了平均地溫和蒸發(fā)量的正相關(guān)性受到了一定因素限制。

4.1.2 相對濕度

蒸發(fā)量和地溫顯著負(fù)相關(guān)（圖4b），相關(guān)性系數(shù)通過了0.01的顯著性檢驗(yàn)（表1），兩者負(fù)相關(guān)性顯著。相對濕度增大，蒸發(fā)量減小。相對濕度值最小的年份和蒸發(fā)量最大的年份相同，相對濕度值最大的年份和蒸發(fā)量最小的年份不同，這表明平均地溫和蒸發(fā)量的負(fù)相關(guān)性受到了一定因素限制。

4.1.3 風(fēng)速

蒸發(fā)量和地溫為顯著的正相關(guān)（圖4c），相關(guān)性系數(shù)通過了0.01的顯著性檢驗(yàn)（表1）。平均風(fēng)速的增大，蒸發(fā)量增大。平均風(fēng)速最?。ㄗ畲螅┠攴菖c蒸發(fā)量最少（最大）年份不同。

4.1.4 日照時(shí)數(shù)

該地區(qū)蒸發(fā)量和地溫為顯著的正相關(guān)（圖4d），相關(guān)性系數(shù)通過了0.01的顯著性檢驗(yàn)（表1）。隨著日照時(shí)數(shù)的增多，蒸發(fā)量增加。蒸發(fā)量和日照時(shí)數(shù)最低（最高）的年份與蒸發(fā)量最少（最多）的年份相吻合。即推測日照時(shí)數(shù)對蒸發(fā)量的影響最大。

4.2 蒸發(fā)量與氣象因子的多元回歸分析

采用1954-2001年數(shù)據(jù)，選取與蒸發(fā)量顯著相關(guān)的四個(gè)因子，建立以蒸發(fā)量為因變量，氣象要素為自變量的多元線性回歸方程：

EVP=1574.885-16.336R+0.316H+67.288W+19.517T

式中的EVP為年蒸發(fā)量;T為年平均地溫;W為年平均風(fēng)速;H為年日照時(shí)數(shù);R為年平均相對濕度。方程均方根誤差值為47.33mm，相關(guān)性系數(shù)為0.794，通過了0.01的顯著性檢驗(yàn)，該方程對蒸發(fā)量的擬合精度高。利用該方程得出1954-2001年蒸發(fā)量計(jì)算值與實(shí)際值的散點(diǎn)圖，實(shí)際值與計(jì)算值為正相關(guān)，散點(diǎn)分布緊密圍繞在趨勢線的附近，通過了0.01顯著性檢驗(yàn)，兩者相關(guān)性顯著，擬合精度高。

由于2001年后使用大型蒸發(fā)池替代了小型蒸發(fā)皿，且回歸方呈對蒸發(fā)量的擬合精度高，利用回歸方呈計(jì)算得到了2002- 2018年的小型蒸發(fā)量計(jì)算值。小型蒸發(fā)量計(jì)算值與大型蒸發(fā)量變化趨勢較為一致，相對平穩(wěn)，均未通過顯著性檢驗(yàn)，即蒸發(fā)量無顯著變化;兩者相關(guān)性系數(shù)為0.723，通過了0.01顯著性檢驗(yàn)，顯著相關(guān)，即小型蒸發(fā)量計(jì)算值變化趨勢具有代表性。由此看出，近17年蒸發(fā)量變化趨勢較為平穩(wěn)。

5 總結(jié)

七星關(guān)區(qū)近50年的蒸發(fā)量年際變化呈先減小后平穩(wěn)趨勢。四季蒸發(fā)量與年際蒸發(fā)量趨勢變化率一致;春夏季變化與蒸發(fā)量變化相似，較為顯著;秋冬季節(jié)變化不顯著。日照時(shí)數(shù)和平均風(fēng)速的年際變化顯著，地溫和相對濕度變化不明顯;四個(gè)氣象因子與蒸發(fā)量顯著相關(guān)，除相對濕度外，氣象因子與蒸發(fā)量均呈正相關(guān)。本文建立的多元線性回歸方程模型擬合精度高;用該方程擬合出2002-2018年小型蒸發(fā)量值較為可信。得出近65年七星關(guān)區(qū)蒸發(fā)量變化呈先減小后平穩(wěn)的趨勢。

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基金項(xiàng)目：貴州省青年基金項(xiàng)目，黔氣科登【2018】09-01號(hào)

作者簡介：

蘇婭（1995-），女，漢族，籍貫重慶，貴州省畢節(jié)市氣象局，助理工程師，從事預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)工作。