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        影響一般氣象站蒸發(fā)量的主要?dú)庀笠蜃臃治?/h1>
        2019-10-21 09:19:03薛淑琴趙曉英
        農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究 2019年3期
        關(guān)鍵詞:相關(guān)系數(shù)氣象因子蒸發(fā)量

        薛淑琴 趙曉英

        摘要 ?對影響錫林郭勒盟6個一般氣象站20 cm直徑小型蒸發(fā)皿蒸發(fā)量相關(guān)氣象因子進(jìn)行分析。選取錫林郭勒盟6個一般氣象站30年(1981—2010年)日平均氣溫、日平均風(fēng)速、日照時數(shù)、日平均相對濕度,運(yùn)用相關(guān)分析、逐步回歸等數(shù)理統(tǒng)計方法,建立一般氣象站蒸發(fā)量計算的多元線性回歸模型方程。結(jié)果表明,日蒸發(fā)量與日均氣溫、日均風(fēng)速和日照時數(shù)呈顯著正相關(guān),與日均相對濕度呈負(fù)相關(guān)。采用6個一般氣象站2011—2012年逐日觀測數(shù)據(jù)回代蒸發(fā)經(jīng)驗(yàn)公式,得出日平均蒸發(fā)估算值是實(shí)際蒸發(fā)量的0.9倍,說明此經(jīng)驗(yàn)公式配上適當(dāng)?shù)男拚禂?shù),適用于錫林郭勒盟一般氣象站停止小型蒸發(fā)觀測后蒸發(fā)量的理論估算值計算,為地方氣象服務(wù)提供了依據(jù)。

        關(guān)鍵詞蒸發(fā)量;氣象因子;相關(guān)系數(shù);回歸分析

        中圖分類號:P426.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:2095-3305(2019)03-076-02

        DOI: 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2019.03.031

        蒸發(fā)是自然界水循環(huán)過程中的一個重要基本環(huán)節(jié)[1],既是地表熱量平衡、水量平衡的組成部分,又是決定天氣與氣候條件的重要因子[2]。蒸發(fā)量一直是水資源評價、水文研究、水利工程設(shè)計和氣候區(qū)劃的重要參考指標(biāo),可以作為一個地區(qū)評判干旱級別的參考依據(jù),為今后綜合評述某一地區(qū)氣候特點(diǎn),恢復(fù)生態(tài)環(huán)境對比數(shù)據(jù)提供依據(jù)。因此進(jìn)行蒸發(fā)量的研究,對深入了解氣候變化規(guī)律及探討氣候變化的原因具有十分重要的意義。按照中國氣象局業(yè)務(wù)規(guī)定,自2014年1月1日起全國一般氣象站停止小型蒸發(fā)觀測。為滿足今后社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對氣象服務(wù)的需求,為地方政府引進(jìn)重大建設(shè)項目提供資料的完整性,彌補(bǔ)一般氣象站在蒸發(fā)量停止觀測后資料的空缺,深入了解和分析蒸發(fā)量對內(nèi)蒙古地區(qū)開展相關(guān)研究意義重大[3]。為此,筆者主要分析了影響蒸發(fā)量的相關(guān)氣象要素,研究出一般氣象站蒸發(fā)量的計算經(jīng)驗(yàn)公式。

        1資料與方法

        選用錫林郭勒盟的烏拉蓋、蘇尼特右旗、鑲黃旗、正鑲白旗、太仆寺旗、正藍(lán)旗6個一般氣象站30年(1981—2010年)日均氣溫、日均風(fēng)速、日均相對濕度、日照時數(shù)觀測資料,運(yùn)用相關(guān)分析研究影響一般氣象站蒸發(fā)量的氣象因子的相關(guān)性,通過運(yùn)用逐步回歸剔除影響不大的因子,建立一般氣象站蒸發(fā)量計算的多元線性回歸模型方程,回代2011—2012年氣象資料確定修正系數(shù),運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)公式對2013年蒸發(fā)量進(jìn)行檢驗(yàn)。

        2結(jié)果與分析

        2.1影響蒸發(fā)的氣象因素

        影響蒸發(fā)的因素有溫度、濕度、液體的表面積、液體表面上方的空氣流動速度、光照強(qiáng)度等,通常情況下:溫度越高,蒸發(fā)越快;液體面積越大,蒸發(fā)速度越快,氣象上小型蒸發(fā)量是固定20 cm口徑的蒸發(fā)量,故不考慮表面積的影響;空氣流動速度快,通風(fēng)好,蒸發(fā)就越快。因此,該研究把氣溫、風(fēng)速、日照、相對濕度納為影響蒸發(fā)量變化的主要因子,其他氣象要素也有一定影響,但在以后運(yùn)用過程中會逐步完善。

        2.2相關(guān)系數(shù)的計算

        利用SPSS軟件建立蒸發(fā)量與氣溫、相對濕度、日照時數(shù)、風(fēng)速的相關(guān)系數(shù)矩陣,求得五者間的相關(guān)系數(shù)(表1)。

        以上系數(shù)均通過0.05顯著水平檢驗(yàn)。從日蒸發(fā)量與影響因素的相關(guān)分析可以看出,日蒸發(fā)量與日均氣溫、日均風(fēng)速和日照時數(shù)呈顯著正相關(guān),與日均相對濕度呈負(fù)相關(guān)。其中日蒸發(fā)量與日平均氣溫相關(guān)系數(shù)最大,其次為日照時數(shù),與日均風(fēng)速相關(guān)系數(shù)最小。

        2.3建立多元線性回歸模型

        利用SPSS軟件能夠很好地進(jìn)行線性回歸分析的復(fù)雜計算。設(shè)因變量為日蒸發(fā)量(y),自變量(x)為各氣象因子,并分別做各因子與y的散點(diǎn)圖(圖1),基本都在-2~2區(qū)間內(nèi),二者符合線性規(guī)律,故對y進(jìn)行多元線性回歸分析 (表2) 。

        利用偏回歸系數(shù),建立自變量各氣象因子(x)與因變量日蒸發(fā)量(y)的多元回歸方程:

        對上述方程進(jìn)行多元回歸的假設(shè)性檢驗(yàn)。首先,對方程的擬合度進(jìn)行檢驗(yàn)。用SPSS軟件做出自變量因子的R值為0.972,此值幾乎接近于1,說明方程的擬合度很好。其次,對回歸方程進(jìn)行F檢驗(yàn),設(shè)顯著性水平α=0.05,P值=0<α=0.05,由此可知建立的線性回歸方程是顯著的。最后,對方程的系數(shù)進(jìn)行t檢驗(yàn)。由表2可知,Sig.=0<0.05,說明方程系數(shù)間存在顯著性關(guān)系。

        對上述方程未進(jìn)行最優(yōu)子集的最終選擇,但該模型符合假設(shè)性檢驗(yàn)指標(biāo),對日蒸發(fā)量有一定的預(yù)報意義。

        2.4回歸模型方程的檢驗(yàn)

        為進(jìn)一步說明模型方程的有效性,選取錫林郭勒盟6個一般站2011—2012年逐日日均氣溫(x1)、日均風(fēng)速(x2)、日照時數(shù)(x3)作為自變量,代入多元線性回歸模型中,計算出理論日蒸發(fā)量值求取年蒸發(fā)量,并與實(shí)際測得的年蒸發(fā)量值相比較,得出年平均蒸發(fā)估算值是實(shí)際蒸發(fā)值的0.9倍。通過對逐日蒸發(fā)量實(shí)際測量值與多元線性回歸模型計算結(jié)果對比得知,日蒸發(fā)量較小時次模擬數(shù)值與實(shí)況有出入,出現(xiàn)正負(fù)偏差,這可能與導(dǎo)致日蒸發(fā)量小的影響氣象因子相對復(fù)雜有關(guān),日蒸發(fā)量較大時次模擬效果較好。統(tǒng)計結(jié)果表明,日蒸發(fā)量越大,擬合值的合格率最高,模擬效果越好。另外,研究結(jié)果顯示在建立回歸模型前引進(jìn)的氣象因子存在一定的局限性,導(dǎo)致模型預(yù)報有偏差,但總體效果尚好,方法可行。對于蒸發(fā)過程中所涉及的各種相關(guān)氣象要素,在今后的研究中有待進(jìn)一步探討。

        為了證明經(jīng)驗(yàn)公式的可用性,利用錫林郭勒盟6個一般站2013年逐日數(shù)據(jù)資料進(jìn)行了檢驗(yàn)(表3),平均擬合率達(dá)到96%,只有個別蒸發(fā)量存在一定差值,其中不排除人為操作因素而引起的日照和實(shí)測蒸發(fā)量觀測存在的誤差,因此回歸模型方程信用程度仍然是很高的。

        3結(jié)論與討論

        自2014年1月1日起全國一般觀測站停止蒸發(fā)觀測,而當(dāng)?shù)貧庀蠓?wù)中要經(jīng)常使用年蒸發(fā)量,經(jīng)過研究分析計算出一般氣象站年蒸發(fā)量,使氣象部門擺脫了在為地方服務(wù)中不能提供蒸發(fā)數(shù)據(jù)的尷尬局面。該研究可以應(yīng)用到實(shí)際工作中,也可用于尚未設(shè)置蒸發(fā)觀測項目的區(qū)域自動站蒸發(fā)量的計算,對于氣象部門使用連續(xù)、有效的蒸發(fā)氣象數(shù)據(jù)起到訂正和“補(bǔ)缺”的作用,也為水利和環(huán)境部門研究水、陸面蒸發(fā)等領(lǐng)域提供科學(xué)依據(jù)[4]。通過以上分析得出結(jié)果如下:

        (1)蒸發(fā)與各氣象要素存在密切關(guān)系,通過逐步剔除不顯著因子,確定主要相關(guān)因子,表明日蒸發(fā)量與日均氣溫、日均風(fēng)速和日照時數(shù)呈正相關(guān),與日均相對濕度呈負(fù)相關(guān)。

        (2)通過SPSS軟件計算各統(tǒng)計數(shù)值建立起多元線性回歸模型,此經(jīng)驗(yàn)公式配上適當(dāng)?shù)男拚禂?shù),適用于錫林郭勒盟6個一般氣象站停止小型蒸發(fā)觀測蒸發(fā)量的理論估算值計算,為地方氣象服務(wù)提供依據(jù)。另外,此回歸模型所引進(jìn)的氣象因子存在一定的局限性。導(dǎo)致模型預(yù)報有偏差,但總體效果尚好,方法可行。對于蒸發(fā)過程中所涉及的各種相關(guān)氣象要素,在今后的研究中有待進(jìn)一步探討。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 胡微.淺談特殊雨情下E-601型蒸發(fā)器的蒸發(fā)量計算[J].陜西水利,2011(5):45-46.

        [2] 楊秀芹.蒸發(fā)皿蒸發(fā)量變化及其研究進(jìn)展[J].地球物理學(xué)進(jìn)展,2008(5):1494-1498.

        [3] 楊晶,董祝雷,孟玉婧.內(nèi)蒙古小型與E601型蒸發(fā)皿蒸發(fā)量折算系數(shù)分析[J].內(nèi)蒙古氣象,2018(5):33-36.

        [4] 段旭.預(yù)報因子選取及方程建立人機(jī)交互平臺[J].氣象,2010,36(11):120-125.

        責(zé)任編輯:鄭丹丹

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