鄭榮偉,張 越,王慶明,桂云鵬,4

(1.浙江同濟(jì)科技職業(yè)學(xué)院,杭州 311231;2.水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院,北京 100120;3.中國水利水電科學(xué)研究院流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100038;4.清華大學(xué) 水利水電工程系,北京 100084)

0 引 言

潛在蒸散發(fā)(ET0)是區(qū)域或者全球地表水量平衡和能量平衡的重要研究內(nèi)容,也是反映流域水文-氣象耦合規(guī)律演變的一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo),其在評(píng)價(jià)實(shí)際蒸散發(fā)、指導(dǎo)農(nóng)業(yè)灌溉制度以及水資源管理中發(fā)揮著重要的作用[1]。根據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)報(bào)告,自19世紀(jì)末至今,全球平均地表溫度上升0.85 ℃,這種上升趨勢(shì)可能在21世紀(jì)持續(xù)增強(qiáng),并通過影響蒸散發(fā)導(dǎo)致全球水文循環(huán)過程變異[2]。劉昌明等[3]分析了1960—2007年中國地表ET0敏感性的時(shí)空變化特征,發(fā)現(xiàn)ET0在8個(gè)流域片區(qū)呈下降趨勢(shì),提出流域尺度“蒸發(fā)悖論”在中國普遍存在。張永生等[4]運(yùn)用全局敏感性方法分析了我國4個(gè)氣候分區(qū)12個(gè)氣象站ET0對(duì)最高氣溫、最低氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)速等氣象因素的敏感性。趙亞迪等[5]研究發(fā)現(xiàn)中國ET0在1960—2011年呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢(shì),1993年之前ET0減少的主要原因是風(fēng)速減小,而之后增加主要是溫度增加導(dǎo)致的。Wang等[6]研究得出長江流域ET0減少主要原因是太陽輻射減少?？偟膩碚f,學(xué)者對(duì)ET0的影響因素認(rèn)識(shí)較為一致,地表溫度輻射、風(fēng)速、水汽壓等氣象要素變化是導(dǎo)致ET0變化的主要因素[7],但在不同時(shí)期、不同流域影響ET0的主導(dǎo)因素及其貢獻(xiàn)卻有較大的差異[8-11]。根據(jù)氣候變化模式預(yù)測,中國未來干旱和濕潤地區(qū)分布可能有較大的改變[12],當(dāng)前分析ET0歷史演變規(guī)律的研究較多,而預(yù)測其未來變化并歸因解析的研究較少。這一現(xiàn)實(shí)在指導(dǎo)未來水資源調(diào)控和農(nóng)業(yè)水資源管理方面支撐不足,是亟待解決的問題。

定量分析氣象變量對(duì)ET0變化貢獻(xiàn)的歸因方法主要有敏感性分析法[13-15]、多元回歸分析法[16-18]以及分離變量偏微分求導(dǎo)法[19-20]。前2種方法只能評(píng)估氣溫、太陽輻射、風(fēng)速和水汽壓等因素的相對(duì)貢獻(xiàn),只代表自變量和因變量變化的相關(guān)性,無法反映真實(shí)貢獻(xiàn)的絕對(duì)值[21-22];分離變量偏微分求導(dǎo)法根據(jù)Peman-Monteith公式以偏微分的形式分離各氣象要素的貢獻(xiàn),物理意義明確,是近年來首選的分析方法[23]。利用5種氣候模擬預(yù)測集合數(shù)據(jù)以及RCP4.5和RCP8.5兩種碳排放情景下預(yù)測的2030—2060年氣候數(shù)據(jù),分析中國未來ET0時(shí)空變化趨勢(shì),采用分離變量偏微分求導(dǎo)法定量歸因各氣象因子變化對(duì)ET0變化的貢獻(xiàn),識(shí)別未來中國不同氣候區(qū)ET0變化的主導(dǎo)氣象要素,以期為中國未來水資源優(yōu)化配置和農(nóng)業(yè)灌溉管理提供參考依據(jù)。

圖1 中國5大氣候區(qū)

1 數(shù)據(jù)來源與方法

1.1 研究分區(qū)和數(shù)據(jù)來源

根據(jù)氣候類型差異,中國可劃分為5個(gè)氣候區(qū)[24],如圖1所示,分別為熱帶季風(fēng)氣候(TRM)、亞熱帶季風(fēng)氣候(SM)、溫帶季風(fēng)氣候(TM)、溫帶大陸性氣候(TC)、高原山地氣候(MP)。熱帶季風(fēng)氣候全年高溫,分干濕兩季,春秋極短,夏季降雨較多,冬季降雨較少,年降雨量為1 500～2 000 mm;亞熱帶季風(fēng)氣候夏季高溫多雨,冬季溫和少雨,四季較為分明,年降雨量為800～1 500 mm;溫帶季風(fēng)氣候夏季高溫多雨,冬季寒冷干燥,四季分明,年降雨量為400～800 mm;溫帶大陸性氣候全年干旱少雨,冬寒夏熱,氣溫年較差很大,年降雨量為200～600 mm;高原山地氣候氣溫隨高程垂直變化顯著,降雨較少,晝夜溫差較大,迎風(fēng)坡降雨多于背風(fēng)坡,年降雨量通常<200 mm。

未來中國氣候數(shù)據(jù)源于the Inter-Sectoral Impact Model Intercomparison Project,通過GFDL-ESM2M、HaDGem2、IPSL_CM5A_LR、MIROC-ESM-CHEM和NorESM1-M這5種氣候模擬預(yù)測集合數(shù)據(jù),選取2種溫室氣體濃度路徑RCP4.5和RCP8.5情景預(yù)測數(shù)據(jù),預(yù)測氣象數(shù)據(jù)包括逐日最高與最低氣溫、太陽輻射、風(fēng)速和相對(duì)濕度,利用趨勢(shì)偏差校正的方法,將數(shù)據(jù)分辨率降尺度到0.5°×0.5°[25]。選用的RCP4.5和RCP8.5情景,是IPCC第5次氣候變化評(píng)估報(bào)告中設(shè)置的人類不同發(fā)展情景,代表不同的溫室氣體、氣溶膠等對(duì)輻射有潛在影響的物質(zhì)未來排放場景,RCP4.5和RCP8.5情景分別代表適度發(fā)展的中等碳排放濃度路徑和不加約束發(fā)展的高碳排放濃度路徑。

1.2 研究方法

1.2.1 ET0計(jì)算方法

本研究利用世界糧農(nóng)組織(FAO)推薦的Penman-Monteith公式計(jì)算ET0,即

(1)

式中：ET0是日參考作物蒸散發(fā)(mm/d);Rn是凈輻射量(MJ/(m2·d));G是土壤熱通量(MJ/(m2·d));T是日平均氣溫(℃);u2是2 m高度的風(fēng)速(m/s);es和ea分別是飽和水汽壓和實(shí)際水汽壓(kPa);Δ是溫度-飽和水汽壓曲線斜率(kPa/℃);γ是干濕表常數(shù)(kPa/℃)。

1.2.2 定量歸因方法

基于FAO Penman-Monteith公式,ET0可以表達(dá)為日最高氣溫(Tmax)、日最低氣溫(Tmin)、2 m高度的風(fēng)速(u2)、太陽輻射(Rs)以及實(shí)際水汽壓(ea)的一個(gè)函數(shù),即

ET0=f(Tmax,Tmin,Rs,u2,ea) 。

(2)

利用偏導(dǎo)方程,ET0的變化寫成以下形式：

(3)

式(3)可以簡化為

L(ET0)=C(Tmax)+C(Tmin)+C(Rs)+

C(u2)+C(ea)+δ。

(4)

式中：C(Tmax) 、C(Tmin) 、C(Rs) 、C(u2) 、C(ea) 分別為Tmax、Tmin、Rs、u2、ea對(duì)ET0變化的貢獻(xiàn)量,而它們的貢獻(xiàn)量總和簡化為C(ET0);L(ET0)是實(shí)際ET0變化的斜率;δ是C(ET0)和L(ET0)之間的誤差項(xiàng)。

每個(gè)氣象要素各自對(duì)ET0的變化相對(duì)貢獻(xiàn)表達(dá)式為

(5)

式中：xi為驅(qū)動(dòng)變量;RC(xi)為相對(duì)貢獻(xiàn)率。

1.2.3 趨勢(shì)性和顯著性分析

利用Sen’s斜率估計(jì)法計(jì)算ET0和各氣象要素序列的斜率β,斜率β計(jì)算方法為

(6)

式中：Median為取中值函數(shù);xj和xk分別為第j年和k年數(shù)據(jù)序列值。若β>0,則序列呈現(xiàn)上升趨勢(shì),反之,表示序列呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

Mann-Kendall (MK)非參數(shù)趨勢(shì)性檢驗(yàn)方法被廣泛運(yùn)用于水文、氣象數(shù)據(jù)序列的顯著性檢驗(yàn),MK檢驗(yàn)值Z的計(jì)算公式為：

(7)

(8)

(9)

(2i+5)]/18 。

(10)

式中：S為統(tǒng)計(jì)值;xi和xj分別為第i年和第j年的觀測數(shù)值;n為數(shù)據(jù)序列的長度;ti為任意給定時(shí)間序列長度。非零假設(shè)H0：不顯著。若統(tǒng)計(jì)值Z不是統(tǒng)計(jì)顯著,則H0成立。Z為正值,則表示序列呈現(xiàn)增加趨勢(shì),反之,則表示序列呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

2 結(jié)果分析

2.1 未來氣象要素及ET0年際變化

基于5種氣候模擬預(yù)測集合數(shù)據(jù),未來全國日最高氣溫、日最低氣溫、太陽輻射、風(fēng)速、實(shí)際水汽壓5種氣象要素和ET0的年際變化分析結(jié)果如圖2所示。在RCP4.5情景下,2030—2060年全國日最高氣溫、日最低氣溫、太陽輻射以及實(shí)際水汽壓都呈現(xiàn)增加趨勢(shì),風(fēng)速在全國總體而言變化無顯著趨勢(shì)。其中,全國日最高氣溫與日最低氣溫分別以0.33 ℃/(10 a)和0.18 ℃/(10 a)的速率顯著上升(P<0.05),太陽輻射以0.09 MJ/(m2·d)/(10 a)的速率顯著增加(P<0.05),實(shí)際水汽壓增加速率為0.01 hPa/(10 a)。在氣象要素驅(qū)動(dòng)下,ET0呈現(xiàn)極顯著增加趨勢(shì)(P<0.001),增速為1.32 mm/a。

圖2 RCP4.5和RCP8.5情景下氣象要素和ET0變化特征

在RCP8.5情景下,2030—2060年全國日最高氣溫與日最低氣溫都以0.66 ℃/(10 a)的速率上升,是RCP4.5情景下增速的2倍以上。全國太陽輻射和實(shí)際水汽壓都呈現(xiàn)顯著增加趨勢(shì),其中太陽輻射增速為0.03 MJ/(m2·d)/(10 a),實(shí)際水汽壓增速為0.04 hPa/(10 a)。但風(fēng)速呈現(xiàn)顯著減小趨勢(shì)(P<0.05),減小速率為0.02 m/s/(10 a)。ET0和氣象要素與RCP4.5情景下變化趨勢(shì)基本一致,但變化幅度更大。全國ET0將極顯著增加(P<0.001),增速為1.96 mm/a,相比于RCP4.5情景,年ET0增加了48%。

對(duì)比RCP4.5和RCP8.5情景,未來30 a,日最高氣溫、日最低氣溫、實(shí)際水汽壓以及ET0都表現(xiàn)為RCP8.5情景高于RCP4.5情景;風(fēng)速則表現(xiàn)為RCP4.5情景高于RCP8.5情景,在RCP8.5情景下未來風(fēng)速有明顯的下降趨勢(shì);太陽輻射表現(xiàn)為2043年以前,2種情景交叉變化,沒有明顯的差異,但2043年以后RCP4.5情景下的太陽輻射均高于RCP8.5情景。RCP4.5和RCP8.5兩種情景的主要差異是不同的溫室氣體濃度路徑,溫室氣體排放量越大,地表溫度增長越快,溫度越高,空氣可容納的水分越多,因此在RCP8.5情景下,日最高氣溫、日最低氣溫、實(shí)際水汽壓的增長幅度更大。盡管溫室氣體對(duì)太陽輻射和風(fēng)速?zèng)]有直接影響,但溫室氣體會(huì)導(dǎo)致大氣中的溫度、氣溶膠等因子的變化,間接地影響太陽輻射和風(fēng)速過程。

2.2 ET0及氣象要素變化空間分布

圖3為RCP4.5和RCP8.5情景下2030—2060年全國年ET0變化速率空間分布情況。

圖3 中國5大氣候區(qū)2030—2060年ET0變化速率

從圖3可知,大部分區(qū)域ET0都呈現(xiàn)顯著增加趨勢(shì)。在RCP4.5情景下,年ET0變化速率在-0.09～5.88 mm/a之間,除了高原山地氣候區(qū),其他4個(gè)氣候區(qū)都呈現(xiàn)顯著(P<0.05)增加趨勢(shì)。其中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)增幅最大,ET0增速大多在1.5 mm/a以上,平均增速為2.07 mm/a,而且中心附近存在一個(gè)極大值區(qū);而高原山地氣候區(qū)增幅最小,ET0增速大多都低于1 mm/a,平均增速為0.55 mm/a。表1為2030—2060年不同氣候分區(qū)的氣象要素在RCP4.5和RCP8.5情景下的變化規(guī)律。在RCP4.5情況下,各氣候區(qū)日最高氣溫均呈現(xiàn)上升趨勢(shì),除了熱帶和亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)外,其他3個(gè)氣候區(qū)都顯著上升(P<0.05),其中溫帶大陸性氣候區(qū)上升幅度最大,上升速率為0.38 ℃/(10 a)。日最低氣溫在各個(gè)氣候區(qū)也呈現(xiàn)上升趨勢(shì),除了溫帶大陸性氣候區(qū)以外,其他4個(gè)氣候區(qū)都呈現(xiàn)顯著上升趨勢(shì)(P<0.05),熱帶季風(fēng)和高原山地氣候區(qū)上升速率最大,都為0.20 ℃/(10 a)。太陽輻射除了在高原山地氣候區(qū)呈現(xiàn)減少趨勢(shì)外,在其他4個(gè)氣候區(qū)都顯著增加(P<0.05),其中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)增速最大,為0.20 MJ/(m2·d)/(10 a),而高原山區(qū)氣候區(qū)以0.03 MJ/(m2·d)/(10 a)的速率減少。風(fēng)速在溫帶大陸性氣候區(qū)和高原山地氣候區(qū)呈現(xiàn)顯著減小趨勢(shì)(P<0.05),而在其他3個(gè)氣候區(qū)呈現(xiàn)增大趨勢(shì),變化速率在0.01～0.02 m/s/(10 a)之間。實(shí)際水汽壓在各氣候分區(qū)都呈現(xiàn)增加趨勢(shì),其中熱帶和亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)增速最大,為0.02 hPa/(10 a)。

表1 中國5大氣候區(qū)2030—2060年ET0和氣象要素變化速率與顯著性

由圖3(b)可知,在RCP8.5情景下,全國大部分區(qū)域年ET0都呈現(xiàn)增加趨勢(shì),在海河流域附近年ET0呈現(xiàn)減少趨勢(shì),速率為-1.44～0 mm/a,而在其他區(qū)域ET0增速大多比RCP4.5情景下大,特別是在溫帶大陸性氣候區(qū)。在RCP4.5情景下ET0增速主要在0.5～1.5 mm/a之間,而在RCP8.5情景下ET0增速在1～3.5 mm/a之間。從表1可以看出亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)增速最大,高原山地氣候區(qū)增速最小,兩者平均增加速率分別為2.45 mm/a和1.27 mm/a。在各氣候分區(qū)日最高氣溫和日最低氣溫都顯著上升(P<0.05),在溫帶大陸性氣候區(qū)上升速率最大,在熱帶氣候區(qū)上升速率最小。太陽輻射在亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)、熱帶季風(fēng)氣候區(qū)和溫帶季風(fēng)氣候區(qū)呈現(xiàn)顯著增加趨勢(shì)(P<0.05),而在溫度大陸性和高原山地氣候區(qū)呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。風(fēng)速在大部分區(qū)域呈現(xiàn)減小趨勢(shì),主要集中在溫帶季風(fēng)氣候區(qū)、溫帶大陸性氣候區(qū)和高原山地氣候區(qū)。實(shí)際水汽壓在各氣候區(qū)都呈現(xiàn)顯著增加趨勢(shì)(P<0.05),增加速率都在0.03 hPa/(10 a)以上。

2.3 未來各季節(jié)ET0變化

圖4為2030—2060年中國及其5個(gè)氣候區(qū)在RCP4.5和RCP8.5情景下ET0在各季節(jié)的變化速率。RCP4.5和RCP8.5情景下各季節(jié)中5個(gè)氣候區(qū)ET0都呈現(xiàn)增加趨勢(shì),在RCP4.5情景下,秋季ET0增速最大,全國增速為0.56 mm/a,在其他季節(jié),全國ET0增速分別為0.19 mm/a(春季)、0.27 mm/a(夏季)、0.29 mm/a(冬季);在春季熱帶季風(fēng)氣候區(qū)ET0增速最大,在夏季溫帶季風(fēng)氣候區(qū)ET0增速最大,在秋季和冬季亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)ET0增速最大。在RCP8.5情景下,全國ET0在夏季增速最大,為0.63 mm/a,其次為秋季(0.62 mm/a)、春季(0.42 mm/a)、冬季(0.29 mm/a);熱帶季風(fēng)氣候區(qū)ET0在春季和冬季增加幅度都是最大的,亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)ET0在4個(gè)季節(jié)中增加速率都相對(duì)較大。

圖4 2030—2060年ET0各季節(jié)變化速率

2.4 ET0變化歸因分析

表2為通過偏微分方法計(jì)算得到在RCP4.5和RCP8.5情景下中國2030—2060年各氣象要素對(duì)ET0變化的貢獻(xiàn)情況。結(jié)果表明：日最高氣溫為各個(gè)分區(qū)ET0變化的主導(dǎo)氣象因素,其變化導(dǎo)致ET0增加,而實(shí)際水汽壓次之,其變化導(dǎo)致ET0減少,這種負(fù)效應(yīng)被日最高氣溫和日最低氣溫增加帶來的正效應(yīng)所抵消,太陽輻射和風(fēng)速變化對(duì)ET0變化的貢獻(xiàn)相對(duì)其他氣象要素的貢獻(xiàn)較小。

表2 RCP4.5和RCP8.5情景下中國2030—2060年各氣象要素對(duì)ET0變化的貢獻(xiàn)

在RCP4.5情景下,日最高氣溫、日最低氣溫、太陽輻射、風(fēng)速和實(shí)際水汽壓的變化對(duì)中國2030—2060年ET0變化的貢獻(xiàn)分別為1.21、0.34、0.30、0.03、-0.63 mm,日最高氣溫對(duì)年ET0變化的貢獻(xiàn)占絕對(duì)主導(dǎo)作用,而實(shí)際水汽壓對(duì)年ET0變化貢獻(xiàn)范圍在-0.81～-0.52 mm,不同氣象因素作用相互疊加、抵消共同導(dǎo)致ET0的演變。

在RCP8.5情景下,日最高氣溫、日最低氣溫、太陽輻射、風(fēng)速和實(shí)際水汽壓的變化對(duì)中國2030—2060年平均ET0變化的貢獻(xiàn)分別為2.33、1.22、0.16、-0.13和-1.93 mm。日最高氣溫對(duì)年ET0變化的貢獻(xiàn)也占絕對(duì)主導(dǎo)作用,在各個(gè)分區(qū)中日最高氣溫的貢獻(xiàn)在溫帶大陸性氣候區(qū)最高,是ET0變化值的1.43倍,同時(shí),在溫帶大陸性和高原山地氣候區(qū)日最高氣溫升高導(dǎo)致ET0增加速率也都超過了其實(shí)際增加速率,而在高原山地氣候區(qū)貢獻(xiàn)率最低,為 ET0變化值的87%。RCP8.5情景下日最高氣溫、日最低氣溫以及實(shí)際水汽壓對(duì)ET0變化的貢獻(xiàn)絕對(duì)值在5個(gè)分區(qū)中都比RCP4.5情景下大,太陽輻射和風(fēng)速變化對(duì)ET0變化的貢獻(xiàn)兩者差別相對(duì)較小。

圖5為在RCP4.5和RCP8.5情景下2030—2060年在各季節(jié)中各氣象要素對(duì)全國平均ET0變化的貢獻(xiàn)情況。在RCP4.5和RCP8.5情景下各季節(jié)中日最高氣溫、日最低氣溫與太陽輻射對(duì)ET0變化都呈現(xiàn)正貢獻(xiàn),而實(shí)際水汽壓都呈現(xiàn)負(fù)貢獻(xiàn),風(fēng)速對(duì)ET0變化的貢獻(xiàn)相對(duì)較小,其中各季節(jié)中日最高氣溫都主導(dǎo)ET0變化,貢獻(xiàn)率都在45%以上。在RCP4.5情景下,除在夏季第二貢獻(xiàn)要素為太陽輻射外,在其他季節(jié)實(shí)際水汽壓都為第二貢獻(xiàn)要素;而在RCP8.5情景下,在4個(gè)季節(jié)中實(shí)際水汽壓都為第二貢獻(xiàn)要素。

圖5 2030—2060年各季節(jié)氣象要素對(duì)ET0的貢獻(xiàn)

3 討 論

ET0是區(qū)域蒸散發(fā)量的上限,反映地表潛熱能量變化,既受全球氣候變化的影響,也受人類活動(dòng)的影響。不同碳排放路徑下,地表溫度和輻射強(qiáng)度等氣象因素發(fā)生改變,根據(jù)Peman-Monteith公式,地表ET0也將隨之變化,在RCP4.5和RCP8.5情景下,除青藏高原所在的高山氣候區(qū)ET0呈下降趨勢(shì),其他4個(gè)氣候分區(qū)ET0均呈增加趨勢(shì),尤其是在長江中下游所在的亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)增幅最大,這些地區(qū)水量充沛,ET0與實(shí)際蒸散發(fā)大致相當(dāng),未來ET0增加意味著實(shí)際蒸散發(fā)量增加,可能導(dǎo)致“驟旱”的發(fā)生[26],表現(xiàn)為干旱發(fā)生發(fā)展迅速、強(qiáng)度大,可能對(duì)作物產(chǎn)量和水資源供給造成嚴(yán)重影響[27]。也有研究表明,潛在蒸散發(fā)增加會(huì)引發(fā)極端降雨,氣候變暖、蒸散發(fā)增加會(huì)造成大尺度水循環(huán)異常,存在“濕的更濕-干的更干”現(xiàn)象,在熱帶中緯度地區(qū)極端降雨可能增多[28-29]。對(duì)于干旱和半干旱的北方地區(qū),ET0大于實(shí)際蒸散發(fā),水分是限制實(shí)際蒸散發(fā)的主要因素,但ET0增加依然可能加劇區(qū)域的干旱情景[30]。畢彥杰等[31]分析了京津冀地區(qū)未來ET0的時(shí)空變化,發(fā)現(xiàn)在RCP4.5情景下2021—2050年ET0總體呈現(xiàn)增加趨勢(shì),這與本研究結(jié)論基本一致,但在RCP8.5情景下京津冀部分區(qū)域未來ET0呈現(xiàn)減小趨勢(shì)。京津冀地區(qū)是我國水資源供需矛盾最突出的地區(qū),也是糧食的主要生產(chǎn)區(qū)之一,未來ET0的變化尤其值得關(guān)注,對(duì)該區(qū)域的水資源保障安全、糧食安全都有重要的影響。

4 結(jié) 論

本文采用世界糧農(nóng)組織推薦的Peman-Monteith公式、基于5種氣候模式在RCP4.5和RCP8.5情景下輸出的氣候數(shù)據(jù)計(jì)算中國2030—2060年ET0,用Sen’s斜率估計(jì)和MK檢驗(yàn)分析ET0和氣象要素變化,基于偏微分方法定量分析各氣象要素對(duì)ET0變化的貢獻(xiàn),得到以下主要結(jié)論：

(1)在RCP4.5和RCP8.5情景下,中國2030—2060年ET0將顯著增加(P<0.001),變化速率分別為1.32 mm/a和1.96 mm/a;全國日最高氣溫、日最低氣溫和水汽壓也呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。

(2)空間上,中國大部分區(qū)域2030—2060年間ET0呈現(xiàn)顯著增加趨勢(shì)(P<0.05),且RCP8.5情景下ET0增速大于RCP4.5情景下,特別是在溫帶大陸性氣候區(qū),增速增加一倍。

(3)中國2030—2060年各個(gè)季節(jié)ET0都呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。RCP4.5情景下,秋季ET0增速最大,全國平均為0.56 mm/a;而在RCP8.5情景下,夏季ET0增速最大,全國平均增速為0.63 mm/a。

(4)中國在2030—2060年ET0變化主要受日最高氣溫、日最低氣溫和實(shí)際水汽壓變化的影響,其中日最高氣溫是ET0變化的主導(dǎo)氣象因素,其導(dǎo)致ET0增加,實(shí)際水汽壓影響次之,但其導(dǎo)致ET0減少。

本研究設(shè)置的情景仍局限于過去的一般認(rèn)識(shí),我國于2020年9月向國際承諾2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年實(shí)現(xiàn)碳中和。按照此目標(biāo),通過發(fā)展綠色能源,減少化石燃料的利用,降低CO2排放量,并通過生態(tài)建設(shè)、工程封存等技術(shù)加強(qiáng)CO2的轉(zhuǎn)化和封存,未來大氣中CO2濃度可能比假設(shè)的情景更加樂觀,我國未來ET0的增速也可能減緩,具體演變趨勢(shì)仍需進(jìn)一步研究。