汶上縣近50年蒸發(fā)量及有效降水的變化特征

張 琦，楊 瀾

1.山東省汶上縣氣象局，山東汶上 272500；2.石首市氣象局，湖北石首 434400

降水是由云中水分以液態(tài)的形式降落到地面的，蒸發(fā)是由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)進入大氣，因此降水和蒸發(fā)都是大氣水循環(huán)的主要影響因素。正是由于降水和蒸發(fā)的相互作用，才使得大氣水循環(huán)不斷進行，從而對水資源的豐富程度、地下水資源的形成具有重要作用，進而影響生態(tài)環(huán)境變化和農業(yè)生產。

20世紀以來，全球氣候呈變暖趨勢。氣候變暖對全球水循環(huán)產生了深刻影響。隨著氣溫升高，氣候異常，全球蒸發(fā)總量不斷增加，致使大氣水循環(huán)不斷加劇。但經多數學者研究分析認為，中國蒸發(fā)皿蒸發(fā)量隨著時間變化整體呈現出明顯的減少趨勢，其中濕潤區(qū)減少速率最大，半濕潤區(qū)其次，干旱區(qū)最小[1]，并存在年際變化規(guī)律和季節(jié)變化特征[2-3]，表現為20世紀80～90年代的蒸發(fā)皿蒸發(fā)量較60～70年代的蒸發(fā)皿蒸發(fā)量明顯減少，蒸發(fā)皿蒸發(fā)量減少最多的季節(jié)為春季和夏季，其次為秋季和冬季[4]。同時，左洪超等[5]研究蒸發(fā)皿蒸發(fā)量的變化特征受大氣相對濕度、日溫差、風速、降水量、輻射等多種氣象因子的影響。有研究認為，我國的降水量存在明顯的年際、區(qū)域性和長期變化性，20世紀60年代以來呈現增長趨勢，但增長趨勢不明顯，降水季節(jié)變化和影響主要以夏季降水量偏多，夏季環(huán)境影響較大[6-7]。

汶上縣處于平原地帶，屬北溫帶大陸性季風濕潤氣候區(qū)，以農業(yè)生產為主要產業(yè)，分析汶上縣蒸發(fā)量和降水量的變化特征，對農業(yè)生產、干旱洪澇等自然災害防治、合理利用當地水資源及地區(qū)經濟發(fā)展有著重要意義。

1 數據來源和方法

利用汶上縣1961—2010年50年逐月的蒸發(fā)皿蒸發(fā)量和降水量資料，采用累計距平和線性回歸等方法確定蒸發(fā)皿蒸發(fā)量和降水量的年際和季節(jié)特征，進而分析該區(qū)域氣候的長期演變規(guī)律，對未來汶上縣的氣候變化和農業(yè)生產管理提供有力的依據。

2 結果與分析

2.1 蒸發(fā)量

2.1.1 蒸發(fā)量的年際變化 統(tǒng)計可知，汶上縣1961—2010年蒸發(fā)皿蒸發(fā)量平均為1 719.3 mm，但整體呈明顯減少的趨勢，減少速率為-10.8 mm/10年。其中，年最大蒸發(fā)量為2 276.6 mm，出現在1961年，年最小蒸發(fā)量為1 250.2mm，出現在2009年。

由圖1可知，1983年之前年蒸發(fā)量多數表現為正距平，僅1964年、1973年、1980年表現為負距平，其中1964年的年蒸發(fā)量最少，距平值為-24.52 mm；1983年之后年蒸發(fā)量多數表現為負距平，僅1988—1989年、1992年 表 現 為正距平，距平值分別為10.03 mm、1.32 mm、1.33 mm。由此可知，20世紀60年代至80年代初期表現為年蒸發(fā)量正距平，年蒸發(fā)量大于平均值，表明蒸發(fā)量偏多，80年代中期開始至21世紀00年代年平均蒸發(fā)量表現為負距平，蒸發(fā)量較前期明顯減少。

圖1 汶上縣1961—2010年年平均蒸發(fā)量距平變化

2.1.2 蒸發(fā)量的季節(jié)變化 從蒸發(fā)量四季的變化趨勢來看（圖2），蒸發(fā)量的季節(jié)變化存在明顯的規(guī)律特征。其中，春季（3—5月）平均蒸發(fā)量為543.4 mm，約占全年的31.6%，變化速率為-8.4mm/10年。

由 圖2a可 知，20世 紀80年 代 初期前，春季蒸發(fā)量表現為正距平，僅1962、1963、1964、1973、1979、1980年為負距平，距平值分別為-29.2、-43.2、-33.5、-2.7、-3.9、-6.5 mm，尤其1963—1964年的春季蒸發(fā)量突變最為明顯；20世紀80年代初期之后逐漸轉為負距平，僅1994、2000、2001年為正距平，距平值分別為2.4、5.7、8.6 mm。由此可知，春季蒸發(fā)皿蒸發(fā)量有明顯的下降趨勢，且20世紀80年代至21世紀00年代較20世紀60～70年代的蒸發(fā)皿蒸發(fā)量明顯減少。

由 圖2b可 知，夏 季（6—8月）平均蒸發(fā)量為647.6 mm，約占全年的37.7%，變化速率為-13.7 mm/10年。20世紀80年代初期前，夏季蒸發(fā)量表現以正距平為主，僅1970、1971、1973、1980、1981年為負距平，距平值分別為-5.7、-9.2、-12.4、-18.3、-7.1 mm；20世紀80年代初期之后以為負距平為主，僅1984、1985、1986、1997、2002年為正距平，距平值分別為8.1、4.7、8.8、8.5 mm?？梢?，夏季蒸發(fā)皿蒸發(fā)量也表現為整體的下降趨勢。

秋 季（9—11月）平 均 蒸 發(fā) 量 為343.5 mm，約占全年的20.0%。由圖2c可知，秋季蒸發(fā)皿蒸發(fā)量整體呈現下降趨勢，變化速率為-4.3 mm/10年。同樣，自20世紀80年代初開始，蒸發(fā)量的距平值由正距平變?yōu)樨摼嗥?，說明秋季蒸發(fā)皿蒸發(fā)量逐漸向小于年平均蒸發(fā)量的趨勢變化。

冬季（12—翌年2月）平均蒸發(fā)量為172.3 mm，約占全年蒸發(fā)量的10.0%。由圖2d可知，變化速率為-2.7 mm/10年，冬季蒸發(fā)皿蒸發(fā)量也呈下降趨勢。

圖2 汶上縣1961—2010年各季平均蒸發(fā)量距平變化

由此看出，在一年四季中，春季和夏季蒸發(fā)量最多，其次為秋季，冬季蒸發(fā)量相對最少，且蒸發(fā)量的變化均呈現逐漸走低趨勢。春季和夏季蒸發(fā)量的變化速率最為明顯，所占比例最大，說明春、夏兩季的蒸發(fā)量是致使年蒸發(fā)總量變少的主要影響季節(jié)，秋季和冬季相對影響較弱，且四季都表現在20世紀80年代初期后下降趨勢明顯，與其年際變化趨勢較為一致，20世紀80年代至21世紀00年代的蒸發(fā)量較20世紀60～70年代明顯減少。

2.2 降水量

2.2.1 降水量的年際變化 圖3為汶上縣1961—2010年年均降水量距平變化圖。分析可知，汶上縣1961—2010年的年平均降水量為641.3 mm，其中最大降水量為1 394.8 mm，出現在1964年，較年平均降水量偏多753.5 mm，最小降水量為285.6 mm，出現在1966年，較年平均降水量偏少355.7 mm。20世紀60～70年代平均降水距平值分別為1.79、0.98 mm，80年代平均降水距平值為-5.81 mm，90年代至21世紀00年代平均降水距平值分別為0.14、2.90 mm。由圖3可知，年降水量的變化速率為-0.04 mm/10年，可見，降水量總體呈現略下降趨勢，且整體存在弱波動狀態(tài)，20世紀60～70年代、90年代至21世紀00年代為降水偏多期，20世紀80年代為降水偏少期。

圖3 汶上縣1961—2010年平均降水量距平變化

2.2.2 降水量的季節(jié)變化 從降水的四季變化規(guī)律來看（圖4），汶上縣1961—2010年的年平均降水量為641.3 mm，其中春季平均降水量為77.76 mm，較年平均降水量偏少563.54 mm，占全年平均降水量的12.1%。

由圖4a可知，春季降水量增加速率為0.239 mm/10年，其中，春季降水量在20世紀60～70年代表現為負距平，在80～90年代初期與常年平均降水量持平，后期則呈現正距平，降水量趨于偏多，所以春季降水量整體呈略增加的趨勢。

由圖4b可知，夏季平均降水量為332.6 mm，較年平均降水量偏少308.7 mm，占全年的51.9%，夏季平均降水量整體呈現略下降趨勢，減少速率 為-1.236 mm/10年。其 中，20世 紀60～80年代中期，夏季降水呈現出正距平，為降雨偏多期，80年代后期開始為負距平，為夏季降雨偏少期。由此可知，一年中夏季降水量對全年降水量的影響最大。

圖4 汶上縣1961—2010年各季平均降水量距平變化

圖4c可以看出，秋季降水量整體呈現弱增加趨勢，傾向率為0.89 mm/10年。秋季平均降水量為116.72 mm，較年平均降水量偏少524.58 mm，占全年的18.2%。20世紀60年至80年代初期，秋季降水呈現負距平，為降水偏少期，90年代初期開始秋季降水呈現正距平，為降水偏多期。

由圖4d可知，冬季降水量只占全年的3.7%，平均為23.69 mm，較年平均降水量偏少617.61 mm，變化速率為0.151 mm/10年。具體來看，20世紀60年代至80年代初期，冬季降水距平為負距平，90年代初期開始冬季降水為正距平，由此可見，冬季降水呈現為先減少后增加的變化趨勢。

綜上所述，1961—2010年春、秋、冬季降水量均呈現略增加趨勢，而夏季降水量呈現略減少趨勢，但夏季的降水量在降水總量中所占比重最大，對降水總量影響最強，同時可看出，降水量變化趨勢均在80年代表現為趨勢變化轉折期。

3 結論和討論

（1）1961—2010年蒸發(fā)皿蒸發(fā) 量總體呈現下降趨勢，變化速率為-10.8 mm/10年。一年四季中的蒸發(fā)皿蒸發(fā)量也均呈不斷下降趨勢，其中夏季蒸發(fā)量最多，占全年蒸發(fā)量的37.7%，其次為春季，蒸發(fā)量占全年蒸發(fā)量的31.6%，秋季、冬季蒸發(fā)量相對較少。春、夏兩季是蒸發(fā)量減少的主要影響季節(jié)。

（2）蒸發(fā)皿四季蒸發(fā)量均表現在20世紀80年代初期后下降趨勢明顯，與年際變化趨勢較為一致，80年至21世紀00年代的蒸發(fā)量較60～70年代明顯減少。

（3）1961—2010年，降 水 量 總 體呈現略下降趨勢，降水量變化速率為-0.04 mm/10年。一年四季中，春、秋、冬季的降水量均表現為略增加趨勢，夏季降水量表現為略減少趨勢，但夏季降水量所占比例為51.9%。由此說明，夏季降水量在年降水量中占主導地位，起決定性作用。

（4）20世紀60～70年 代、90年 代 至21世紀00年代為降水偏多期，20世紀80年代為降水偏少期，說明80年代為降水量變化的轉折年代。