淺析多年水面蒸發(fā)量變化趨勢及特征

鄭 藝

（河南省黃河流域水生態(tài)保護研究中心 鄭州 450000）

天然條件下的蒸發(fā)是水循環(huán)中的重要環(huán)節(jié)之一，對水循環(huán)有著重要的影響。蒸發(fā)的大小一般用蒸發(fā)能力來表示，蒸發(fā)能力是指充分供水條件下可能達到的最大蒸發(fā)量。一般以自然水體的水面蒸發(fā)量作為一個地區(qū)蒸發(fā)能力的反映指標，可用E601型蒸發(fā)器觀測的水面蒸發(fā)量代替。本文選取洛陽市為研究區(qū)域，統(tǒng)計分析近55年來的蒸發(fā)量年際變化趨勢、年內(nèi)變化特征。

1 研究區(qū)概況

洛陽是中西部地區(qū)重要的區(qū)域交通樞紐，具有承東啟西、縱貫南北的區(qū)位優(yōu)勢，地處我國地勢的第二階梯向第三階梯過渡地帶，境內(nèi)山川丘陵交錯，地形地貌復雜，由西南向東北分布著中山、低山、盆地和丘陵，有“五山、四嶺、一分川”之說。山脈屬秦嶺山系向東延伸的余脈，呈五指狀自西向北、東、南三向延展，黃河、洛河、伊河、澗河、汝河等主要河流分布其間，構(gòu)成西南高、東北低的傾斜地勢。洛陽屬暖溫帶大陸性季風氣候區(qū)，主要受季風和環(huán)流的影響，氣候特點是春季多風，氣候干燥；夏季炎熱，雨水集中；秋季晝暖夜寒，日照充足；冬季寒冷寡照，雨雪稀少。全年四季分明，降水隨時間分布具有顯著的季節(jié)性特征。

2 資料來源和折算系數(shù)

2.1 資料來源

本文所用蒸發(fā)量資料來自氣象部門代表性較好、觀測精度較高、資料系列相對齊全的10 個氣象站的1965—2019年逐月蒸發(fā)量觀測數(shù)據(jù)。

2.2 折算系數(shù)

水面蒸發(fā)觀測儀器型號因年代不同、季節(jié)不同均有所變化。洛陽地區(qū)常用的觀測器（皿）有E601型蒸發(fā)器（簡稱E601）、80cm 口徑套盆式蒸發(fā)器（簡稱Φ80）和20cm 口徑小型蒸發(fā)器（簡稱Φ20）三種型號。80年代以前，水文系統(tǒng)的蒸發(fā)資料以Φ80 蒸發(fā)器為主，結(jié)合使用Φ20蒸發(fā)器；80年代以后，逐步采用E601型蒸發(fā)器，結(jié)合使用Φ20 蒸發(fā)器進行觀測，一般4—10月份采用E601型蒸發(fā)器觀測，其他月份采用Φ20 蒸發(fā)器進行觀測。氣象部門主要采用Φ20 蒸發(fā)器進行觀測。觀測器的口徑不同，觀測的水面蒸發(fā)量也隨之不同，需要對所選代表站的數(shù)據(jù)資料逐年、逐月統(tǒng)一換算成E601型蒸發(fā)器的蒸發(fā)量。

水面蒸發(fā)量的折算系數(shù)除受氣壓、溫度、風速和太陽輻射等氣象因素影響外，還受儀器性能、地理地形條件和其他偶然性因素的影響。本文分析研究中，2000年以前折算系數(shù)采用第二次全國水資源調(diào)查評價成果，2000年以后采用氣象部門推薦折算系數(shù)。洛陽市各蒸發(fā)站均采用表1的折算系數(shù)計算。

表1 洛陽市蒸發(fā)站E601 與Φ20 折算系數(shù)表

3 洛陽市蒸發(fā)量變化特征和干旱指數(shù)變化范圍

3.1 年際變化

水面蒸發(fā)量的大小，主要受溫度、風速、濕度、地形和氣候等因素的影響。選擇黃河流域9 個代表站1965—2019年水面蒸發(fā)量長系列資料，以1980—2019年系列和2001—2019年系列多年平均蒸發(fā)量與長系列進行對比分析，見表2。

表2 代表站不同系列水面蒸發(fā)量對比表（E601 蒸發(fā)器）

可以看出，1980—2019年系列水面蒸發(fā)量均值普遍較1965—2019年均值偏小，而2001—2019年水面蒸發(fā)量均值與1980—2019年均值相比，孟津、洛寧、嵩縣、伊川代表站偏小，在1980年以后水面蒸發(fā)量總體呈下降趨勢；新安、偃師、洛陽代表站在2000年后，水面蒸發(fā)量呈上升趨勢，宜陽、欒川在2000年后，無明顯升降趨勢。

水面蒸發(fā)量整體呈逐漸減小趨勢，二十世紀六七十年代，蒸發(fā)量較大，八十年代至今蒸發(fā)量處于低值期。

3.2 年內(nèi)變化

年內(nèi)水面蒸發(fā)量受溫度、濕度、風速和日照等氣象因素變化的影響，在不同維度、不同地形條件下的水面蒸發(fā)年內(nèi)分配也不一致。對洛陽市來說，山丘變化小，平原變化大。受濕度和溫度變化的影響，全市年內(nèi)最大水面蒸發(fā)量主要發(fā)生在5—8月，最大連續(xù)四個月的多年平均蒸發(fā)量一般占全年的46.0%～50.4%，在地區(qū)分布上較為穩(wěn)定。最大月蒸發(fā)量一般出現(xiàn)在6月份，多年平均最大月蒸發(fā)量占全年的12.9%～15.2%；最小月蒸發(fā)量出現(xiàn)在1月，占年蒸發(fā)量的3.1%～4.2%。多年平均最大與最小月蒸發(fā)量的比值為3.2～4.7 倍。洛陽1965—2019年主要代表站多年平均水面蒸發(fā)量年內(nèi)分配見表3，多年平均水面蒸發(fā)量月分配見圖1。

表3 多年平均水面蒸發(fā)量年內(nèi)分配表（E601 蒸發(fā)器）

圖1 洛陽市多年平均蒸發(fā)量月分配比例圖

一年四季中，夏季蒸發(fā)量最大，全市平均占年總量的36.3%，不同代表站分別占年總量的34.4%～38.4%；春季略大于秋季，全市平均占年總量的28.8%，不同代表站分別占年總量的27.4%～30.1%；冬季最小，只占12.9%，不同代表站分別占年總量的11.0%～14.5%。洛陽市及各代表站多年平均水面蒸發(fā)量四季分配情況見表4。

表4 多年平均水面蒸發(fā)量四季分配表 （E601 蒸發(fā)器）

3.3 干旱指數(shù)

干旱指數(shù)是反映區(qū)域氣候干旱程度的指標，一般以各地年蒸發(fā)能力與年降水量的比值表示。年蒸發(fā)能力與E601型蒸發(fā)器觀測得的水面蒸發(fā)量存在著線性關系，所以多年平均干旱指數(shù)采用多年平均E601年水面蒸發(fā)量與多年平均年降水量之比。當干旱指數(shù)小于1.0 時，降水能力大于蒸發(fā)能力，表明該地區(qū)氣候濕潤；反之，當干旱指數(shù)大于1.0 時，蒸發(fā)能力大于降水能力，表明該地區(qū)偏干旱。干旱指數(shù)越大，干旱程度越嚴重。根據(jù)干旱指數(shù)的大小，可進行氣候的干濕分帶，其劃分標準見表5。

表5 氣候分帶劃分等級表

采用代表站1965—2019年系列多年平均蒸發(fā)量和同期降水量資料來計算全市不同區(qū)域多年平均干旱指數(shù)。從表6中可以看出，全市多年平均干旱指數(shù)為1.47，屬于半濕潤氣候特征。不同區(qū)域干旱指數(shù)變幅不大，在1.30～2.05 之間，地區(qū)分布來看，西部小于東部。

表6 全市不同區(qū)域多年平均干旱指數(shù)表

4 結(jié)論

（1）洛陽市1965—2019年多年平均蒸發(fā)量994.7mm，整體呈逐漸減小趨勢，二十世紀六七十年代蒸發(fā)量較大，八十年代至今蒸發(fā)量處于低值期；一年四季中，夏季蒸發(fā)量最大，平均占年總量的36.3%。

（2）全市多年平均干旱指數(shù)為1.47，屬于半濕潤氣候特征。不同區(qū)域干旱指數(shù)變幅不大，在1.30～2.05 之間，從地區(qū)分布來看，西部小于東部■