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研究中的指示意義已為很多水文學家認知，并成為當今水文科學領(lǐng)域的熱點問題。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 ，這一事實與全球變暖可能導致蒸發(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)量與實際蒸散發(fā)的關(guān)系研究 。本文使用七星關(guān)區(qū)站點資料，采用氣候傾向率、顯著性檢驗與相關(guān)分析來研究分析。

2 蒸發(fā)量變化趨勢

2.1 蒸發(fā)量時間變化特征

七星關(guān)區(qū)2001年之前采用小型蒸發(fā)皿進行觀測，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，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值，春夏季節(jié)蒸發(fā)量通過了顯著性檢驗，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，選取其中四個氣象因子（平均地溫、相對濕度、平均風速、日照時數(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，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，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 風速

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

3.4 日照時數(shù)

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

為進一步統(tǒng)計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（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)量和地溫顯著負相關(guān)（圖4b），相關(guān)性系數(shù)通過了0.01的顯著性檢驗（表1），兩者負相關(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)量的負相關(guān)性受到了一定因素限制。

4.1.3 風速

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（表1）。平均風速的增大，蒸發(fā)量增大。平均風速最?。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（表1）。隨著日照時數(shù)的增多，蒸發(fā)量增加。蒸發(fā)量和日照時數(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為年平均風速;H為年日照時數(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，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)量計算值與實際值的散點圖，實際值與計算值為正相關(guān)，散點分布緊密圍繞在趨勢線的附近，通過了0.01顯著性檢驗，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，利用回歸方呈計算得到了2002- 2018年的小型蒸發(fā)量計算值。小型蒸發(fā)量計算值與大型蒸發(fā)量變化趨勢較為一致，相對平穩(wěn)，均未通過顯著性檢驗，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，顯著相關(guān)，即小型蒸發(fā)量計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。日照時數(shù)和平均風速的年際變化顯著，地溫和相對濕度變化不明顯;四個氣象因子與蒸發(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。

參考文獻

[1]Roderick M L， Rotstayn L D， Farquhar G D. On the attribution of changing pan evaporation. Geophysical ResearchLetters， 2007， 34， L17403.

[2]Peterson T C， Golubev V S， Groisman P Y. Evaporation losing its strength. Nature， 1995， 377： 687-688.

[3]Roderick M L， Farquhar G D. Changes in Australian pan evaporation from 1970 to 2002. Int. J. Climatol.， 2004， 24（9）：1077-1090.

[4]Ohmura A， Wild M. Is the hydrological cycle accelerating？ Science， 2002， 298： 1345-2004.

[5]Roderick M L， Farquhar G D. Changes in New Zealand pan evaporation since the 1970s. Int. J. Climatol.， 2005， 25：2031-2039.

[6]Chattopadhyay N， Hulme M. Evaporation and potential evapotranspiration in India under conditions on recent and futureclimate change. Agric. Forest Meteorol.， 1997， 87： 55-73.

[7]Zuo Hongchao， Li Dongliang， Hu Yinjiao. Change trend of climate in China over the past 40 years and its relationshipwith the change of pan evaporation. Chinese Science Bulletin， 2005， 50（11）： 1125-1130. [左洪超， 李棟梁， 胡隱樵. 近四十年中國氣候變化趨勢及其同蒸發(fā)皿觀測的蒸發(fā)量變化的關(guān)系. 科學通報， 2005， 50（11）： 1125-1130.]

基金項目：貴州省青年基金項目，黔氣科登【2018】09-01號

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，從事預報預警服務工作。