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        七星關(guān)區(qū)近50年蒸發(fā)皿蒸發(fā)量變化趨勢研究分析

        2020-10-21 23:38:38蘇婭譙勛周庶姚浪聶祥蔡曦
        大東方 2020年2期
        關(guān)鍵詞:影響因子變化趨勢蒸發(fā)量

        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

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        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。

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