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        淺析多年水面蒸發(fā)量變化趨勢及特征

        2022-04-01 05:30:10
        治淮 2022年2期

        鄭 藝

        (河南省黃河流域水生態(tài)保護研究中心 鄭州 450000)

        天然條件下的蒸發(fā)是水循環(huán)中的重要環(huán)節(jié)之一,對水循環(huán)有著重要的影響。蒸發(fā)的大小一般用蒸發(fā)能力來表示,蒸發(fā)能力是指充分供水條件下可能達到的最大蒸發(fā)量。一般以自然水體的水面蒸發(fā)量作為一個地區(qū)蒸發(fā)能力的反映指標(biāo),可用E601型蒸發(fā)器觀測的水面蒸發(fā)量代替。本文選取洛陽市為研究區(qū)域,統(tǒng)計分析近55年來的蒸發(fā)量年際變化趨勢、年內(nèi)變化特征。

        1 研究區(qū)概況

        洛陽是中西部地區(qū)重要的區(qū)域交通樞紐,具有承東啟西、縱貫?zāi)媳钡膮^(qū)位優(yōu)勢,地處我國地勢的第二階梯向第三階梯過渡地帶,境內(nèi)山川丘陵交錯,地形地貌復(fù)雜,由西南向東北分布著中山、低山、盆地和丘陵,有“五山、四嶺、一分川”之說。山脈屬秦嶺山系向東延伸的余脈,呈五指狀自西向北、東、南三向延展,黃河、洛河、伊河、澗河、汝河等主要河流分布其間,構(gòu)成西南高、東北低的傾斜地勢。洛陽屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū),主要受季風(fēng)和環(huán)流的影響,氣候特點是春季多風(fēng),氣候干燥;夏季炎熱,雨水集中;秋季晝暖夜寒,日照充足;冬季寒冷寡照,雨雪稀少。全年四季分明,降水隨時間分布具有顯著的季節(jié)性特征。

        2 資料來源和折算系數(shù)

        2.1 資料來源

        本文所用蒸發(fā)量資料來自氣象部門代表性較好、觀測精度較高、資料系列相對齊全的10 個氣象站的1965—2019年逐月蒸發(fā)量觀測數(shù)據(jù)。

        2.2 折算系數(shù)

        水面蒸發(fā)觀測儀器型號因年代不同、季節(jié)不同均有所變化。洛陽地區(qū)常用的觀測器(皿)有E601型蒸發(fā)器(簡稱E601)、80cm 口徑套盆式蒸發(fā)器(簡稱Φ80)和20cm 口徑小型蒸發(fā)器(簡稱Φ20)三種型號。80年代以前,水文系統(tǒng)的蒸發(fā)資料以Φ80 蒸發(fā)器為主,結(jié)合使用Φ20蒸發(fā)器;80年代以后,逐步采用E601型蒸發(fā)器,結(jié)合使用Φ20 蒸發(fā)器進行觀測,一般4—10月份采用E601型蒸發(fā)器觀測,其他月份采用Φ20 蒸發(fā)器進行觀測。氣象部門主要采用Φ20 蒸發(fā)器進行觀測。觀測器的口徑不同,觀測的水面蒸發(fā)量也隨之不同,需要對所選代表站的數(shù)據(jù)資料逐年、逐月統(tǒng)一換算成E601型蒸發(fā)器的蒸發(fā)量。

        水面蒸發(fā)量的折算系數(shù)除受氣壓、溫度、風(fēng)速和太陽輻射等氣象因素影響外,還受儀器性能、地理地形條件和其他偶然性因素的影響。本文分析研究中,2000年以前折算系數(shù)采用第二次全國水資源調(diào)查評價成果,2000年以后采用氣象部門推薦折算系數(shù)。洛陽市各蒸發(fā)站均采用表1的折算系數(shù)計算。

        表1 洛陽市蒸發(fā)站E601 與Φ20 折算系數(shù)表

        3 洛陽市蒸發(fā)量變化特征和干旱指數(shù)變化范圍

        3.1 年際變化

        水面蒸發(fā)量的大小,主要受溫度、風(fēng)速、濕度、地形和氣候等因素的影響。選擇黃河流域9 個代表站1965—2019年水面蒸發(fā)量長系列資料,以1980—2019年系列和2001—2019年系列多年平均蒸發(fā)量與長系列進行對比分析,見表2。

        表2 代表站不同系列水面蒸發(fā)量對比表(E601 蒸發(fā)器)

        可以看出,1980—2019年系列水面蒸發(fā)量均值普遍較1965—2019年均值偏小,而2001—2019年水面蒸發(fā)量均值與1980—2019年均值相比,孟津、洛寧、嵩縣、伊川代表站偏小,在1980年以后水面蒸發(fā)量總體呈下降趨勢;新安、偃師、洛陽代表站在2000年后,水面蒸發(fā)量呈上升趨勢,宜陽、欒川在2000年后,無明顯升降趨勢。

        水面蒸發(fā)量整體呈逐漸減小趨勢,二十世紀(jì)六七十年代,蒸發(fā)量較大,八十年代至今蒸發(fā)量處于低值期。

        3.2 年內(nèi)變化

        年內(nèi)水面蒸發(fā)量受溫度、濕度、風(fēng)速和日照等氣象因素變化的影響,在不同維度、不同地形條件下的水面蒸發(fā)年內(nèi)分配也不一致。對洛陽市來說,山丘變化小,平原變化大。受濕度和溫度變化的影響,全市年內(nèi)最大水面蒸發(fā)量主要發(fā)生在5—8月,最大連續(xù)四個月的多年平均蒸發(fā)量一般占全年的46.0%~50.4%,在地區(qū)分布上較為穩(wěn)定。最大月蒸發(fā)量一般出現(xiàn)在6月份,多年平均最大月蒸發(fā)量占全年的12.9%~15.2%;最小月蒸發(fā)量出現(xiàn)在1月,占年蒸發(fā)量的3.1%~4.2%。多年平均最大與最小月蒸發(fā)量的比值為3.2~4.7 倍。洛陽1965—2019年主要代表站多年平均水面蒸發(fā)量年內(nèi)分配見表3,多年平均水面蒸發(fā)量月分配見圖1。

        表3 多年平均水面蒸發(fā)量年內(nèi)分配表(E601 蒸發(fā)器)

        圖1 洛陽市多年平均蒸發(fā)量月分配比例圖

        一年四季中,夏季蒸發(fā)量最大,全市平均占年總量的36.3%,不同代表站分別占年總量的34.4%~38.4%;春季略大于秋季,全市平均占年總量的28.8%,不同代表站分別占年總量的27.4%~30.1%;冬季最小,只占12.9%,不同代表站分別占年總量的11.0%~14.5%。洛陽市及各代表站多年平均水面蒸發(fā)量四季分配情況見表4。

        表4 多年平均水面蒸發(fā)量四季分配表 (E601 蒸發(fā)器)

        3.3 干旱指數(shù)

        干旱指數(shù)是反映區(qū)域氣候干旱程度的指標(biāo),一般以各地年蒸發(fā)能力與年降水量的比值表示。年蒸發(fā)能力與E601型蒸發(fā)器觀測得的水面蒸發(fā)量存在著線性關(guān)系,所以多年平均干旱指數(shù)采用多年平均E601年水面蒸發(fā)量與多年平均年降水量之比。當(dāng)干旱指數(shù)小于1.0 時,降水能力大于蒸發(fā)能力,表明該地區(qū)氣候濕潤;反之,當(dāng)干旱指數(shù)大于1.0 時,蒸發(fā)能力大于降水能力,表明該地區(qū)偏干旱。干旱指數(shù)越大,干旱程度越嚴(yán)重。根據(jù)干旱指數(shù)的大小,可進行氣候的干濕分帶,其劃分標(biāo)準(zhǔn)見表5。

        表5 氣候分帶劃分等級表

        采用代表站1965—2019年系列多年平均蒸發(fā)量和同期降水量資料來計算全市不同區(qū)域多年平均干旱指數(shù)。從表6中可以看出,全市多年平均干旱指數(shù)為1.47,屬于半濕潤氣候特征。不同區(qū)域干旱指數(shù)變幅不大,在1.30~2.05 之間,地區(qū)分布來看,西部小于東部。

        表6 全市不同區(qū)域多年平均干旱指數(shù)表

        4 結(jié)論

        (1)洛陽市1965—2019年多年平均蒸發(fā)量994.7mm,整體呈逐漸減小趨勢,二十世紀(jì)六七十年代蒸發(fā)量較大,八十年代至今蒸發(fā)量處于低值期;一年四季中,夏季蒸發(fā)量最大,平均占年總量的36.3%。

        (2)全市多年平均干旱指數(shù)為1.47,屬于半濕潤氣候特征。不同區(qū)域干旱指數(shù)變幅不大,在1.30~2.05 之間,從地區(qū)分布來看,西部小于東部■

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