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        1958—2013年沽源縣蒸發(fā)量變化特征分析

        2017-07-12 15:01:24韓桂娥崔婷茹楊矛
        現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技 2017年10期
        關(guān)鍵詞:沽源縣蒸發(fā)皿蒸發(fā)量

        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(guò)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(mén)委員會(huì)(IPCC)最新報(bào)告,在過(guò)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(guò)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(lái)源及處理

        沽源縣氣象站1958年建站開(kāi)始業(yè)務(wù)運(yùn)行,2014年根據(jù)上級(jí)業(yè)務(wù)部門(mén)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(guò)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(wú)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(guò)了P=0.001顯著性檢驗(yàn);11月通過(guò)了P=0.01的檢驗(yàn),12月通過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(shuō)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(guò)了P=0.001極顯著檢驗(yàn),說(shuō)明風(fēng)速減弱顯著;日照氣候傾向率-6.839 h/10年,通過(guò)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(guò)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(guò)了P=0.001極顯著檢驗(yàn),說(shuō)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(guò)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(guò)了P=0.05的檢驗(yàn),說(shuō)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)

        [1] 阿布都克日木·阿巴司.英吉沙縣1965—2009年蒸發(fā)量變化特征及原因分析[J].沙漠與綠洲氣象,2011,5(6):46-49.

        [2] 許麗景,李海川.滄州市近40年蒸發(fā)量變化特征分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,41(21):9032-9034.

        [3] 劉英,周忠文,張永霞.環(huán)縣近60年蒸發(fā)量變化特征及影響因子分析[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2015,31(29):206-211.

        [4] 劉學(xué)鋒,于長(zhǎng)文,任國(guó)玉.河北省近40年蒸發(fā)皿蒸發(fā)量變化特征及影響因素初探[J].干旱區(qū)地理,2007(4):507-512.

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