氣候變暖背景下桓仁縣蒸發量的變化及影響因素

2015-07-30 00:36:05林雙吳英杰吉奇等

安徽農學通報 2015年4期

林雙　吳英杰　吉奇等

摘要：利用桓仁縣1953-2013年逐月蒸發皿蒸發量資料，基于氣候變暖背景下，對桓仁縣水面蒸發量的變化特征及影響蒸發變化的主要氣候因子進行分析。結果表明：隨著氣候變暖，桓仁縣的水面蒸發量呈減少趨勢變化。從相關性分析來看，平均氣溫下降、降水量的增加、相對濕度和總云量增大、日照時數的減少、風速的下降，蒸發量將隨之減少。蒸發量的變化不是簡單的隨著某要素的升高和降低而改變，它是氣象要素綜合影響的結果。

關鍵詞：氣候變化；水面蒸發；桓仁縣

中圖分類號 P46 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）03-04-140-03

Abstract：Based on the monthly pan evaporation data from 1953 to 2013 in Huanren County，the water surface evaporation variation characteristics and main climate factors of influence evaporation changes were analyzed. The results showed that water surface evaporation showed a decreasing trend with the climate warming，from the correlation analysis，average temperatures，relative humidity and total cloud cover was increasing，precipitation，sunshine hours and wind speed was decreasing，evaporation would decrease. Evaporation variations didnt simply change with the increasing and decreasing of certain elements，it was the comprehensive effect of meteorological element results.

Key words：Climate change；Water surface evaporation；Huanren County

蒸發是水循環中的重要組成部分，它和降水、徑流共同決定著一個地區的水量平衡[1]。影響蒸發的因子非常多，但一般認為氣溫是影響蒸發的重要因子，在全球變暖的背景下，人們預期近地面大氣會變干，陸地和水體蒸發會增加，勢必引起水循環的一系列變化，促使全球水循環加速，但目前通過對近幾十年蒸發皿蒸發量分析，發現全球許多地區的蒸發皿蒸發量呈現顯著下降趨勢，由此推出另外一種結論：全球變暖并沒有使蒸發皿蒸發量增加，全球變暖可能是水循環減弱，蒸發皿蒸發量與人們預期的理論結果恰恰相反，這一現象在氣候變化和水循環領域被稱之為“蒸發桲論”[2]。2007年IPCC第4次評估報告指出，由于溫室氣體的大量排放，過去100a（1906-2005）全球平均增溫0.74℃，到2100年全球平均增溫預計最高將達1.1～6.4℃[3]。中國氣候變化國家評估報告亦指出，中國近100a來年平均地表氣溫已明顯上升，升幅0.5～0.8℃，增溫速率同期全球平均略強，而降水量未出現明顯趨勢性變化[4]。在過去50a間，雖然全球氣溫逐年上升，海洋水面的實際蒸發量卻在逐年遞減[5]。申雙和等[6]利用1957-2001年蒸發皿蒸發量資料，分析得出中國蒸發皿蒸發量以-34.12mm/10a的速率遞減。王艷君等[7]研究了長江流域蒸發量的變化趨勢，并提出太陽凈輻射和風速的顯著下降是導致蒸發量持續下降的主要原因。劉波等[8]認為近45a中國北方蒸發皿蒸發量下降趨勢明顯，并且在空間上從東北向西北的下降趨勢逐漸增大，氣溫日較差和風速是影響蒸發的最重要因子，這可能是導致蒸發皿蒸發量下降的主要原因。由于影響蒸發量的因素較多，與各個環境因子的相關關系異同，且存在一定的地區差異，因而引起許多學者對蒸發量的研究關注[9-11]。

桓龍湖位于桓仁縣境內，桓龍湖集農業灌溉、城鎮用水、水利發電、水上航運、水產養殖、旅游觀光和氣候調節多功能為一體，對縣域經濟發展和人民生活質量的提高起到舉足輕重的作用。桓龍湖的水面蒸發量是桓龍湖水循環是直接影響桓仁縣水資源量的主要原因之一。基于氣候變暖背景下，筆者利用桓仁縣蒸發皿蒸發量資料，對桓龍湖水面蒸發量的變化及其影響蒸發量的直接氣候原因進行了分析，旨在為科學開發、利用山區水資源提供參考依據。

1 資料與方法

1.1 資料來源選取桓仁縣氣象局1953-2013年逐月20cm口徑蒸發皿和E601蒸發器的蒸發量資料。由于2001年起5～10月使用E601蒸發，使得序列資料存在儀器觀測上差距，為便于數據分析，利用小型蒸發與E601蒸發器[12]進行了換算，統一到小型蒸發皿觀測數據上。常規氣象觀測數據包括平均氣溫、降水量、日照時數、相對濕度、風速、水汽壓等。統計年平均（1～12月）和冬季（12～翌年2月）、春季（3～5月）、夏季（6～8月）和秋季（9～l1月），氣候值為1953-2012年60a平均值。

1.2 分析方法利用最小二乘法線性趨勢和相關系數等統計方法[13]研究蒸發量的變化特征及與主要氣象要素的關系。

2 結果與分析

2.1 蒸發量與氣溫的年際變化特征由圖1可以看出，桓仁縣近60a（1953-2012年）平均氣溫呈明顯的升溫趨勢，1987年以前，負距平占74%，正距平只占26%；1988年以后，負距平僅占16%，正距平占84%，說明桓仁縣20世紀80年代后期開始變暖趨勢非常明顯。近60a來蒸發皿蒸發量呈下降趨勢變化，其線性傾向率為-8.19mm/10a（未通過顯著性檢驗）。1953-2012桓仁縣蒸發量氣候平均值為1 221mm，蒸發量最大值為1 452.8mm，發生在1958年；最小值為953.7mm，出現在1964年，極差為454.4mm。另外，從四季的年際變化來看，春季和夏季呈減少趨勢變化，秋季和冬季為增加趨勢變化。

2.2 蒸發量與氣溫的月變化特征從圖2可以看出，桓仁縣水面蒸發量1～5月持續上升，5月為全年最大，蒸發量為208.2mm；6～12月逐月緩慢下降，1月達最小，為19.4mm。蒸發量最大值一般出現在5月，并不是最熱月份蒸發量最大；蒸發量最小值出現在1月，是最冷月出現的時間。

2.3 蒸發量與氣溫的年代際變化特征通過對桓仁縣近60a蒸發皿蒸發量和氣溫的變化分析發現（見表1），桓仁縣年蒸發量和平均氣溫具有明顯的年代際變化特征，20世紀50年代平均氣溫距平為負距平，年蒸發量為負距平；20世紀60、70年代平均氣溫為負距平，蒸發量是正距平；20世紀80、90年代和21世紀初平均氣溫為正距平，蒸發量卻為負距平。春季蒸發量和平均氣溫與年蒸發量和平均氣溫的年代際變化特征是一致的。夏季20世紀50年代平均氣溫為負距平，蒸發量為負距平；20世紀60、70年代為負距平，蒸發量為正距平；20世紀80年代為負距平，蒸發量為負距平；20世紀90年代平均氣溫為正距平，蒸發量為正距平；21世紀初平均氣溫距平為0，蒸發量為負距平。秋季20世紀50、60、70和80年代平均氣溫為負距平，蒸發量20世紀50年代為負距平，20世紀60和70年代為正距平，20世紀80年代為負距平；秋季平均氣溫20世紀90年代和21世紀初為正距平，蒸發量20世紀90年代為負距平，21世紀初為正距平。冬季平均氣溫20世紀50和60年代為負距平，蒸發量20世紀50年代為負距平，20世紀60年代為正距平；氣溫20世紀70、20世紀80、20世紀90年代和21世紀初為正距平，蒸發量20世紀70和20世紀80年代為負距平，20世紀90年代和21世紀初為正距平。

2.4 桓仁縣蒸發皿蒸發量與主要氣象要素的相關性分析為了進一步探討桓仁縣主要要素對蒸發量的影響，筆者計算了桓仁縣主要氣象要素與蒸發量的相關系數（見表2），從表2可見：不同季節各氣象要素對蒸發量影響是不一致。對于春季蒸發量而言，除了春季平均氣溫影響不顯著外，其它各要素影響均通過了顯著性檢驗。相對濕度、風速和日照時數位列前3位，水汽壓和總云量對蒸發量的影響也較大。水汽壓對夏季蒸發量影響較小，相對濕度、總云量、日照時數、降水量和平均氣溫對蒸發量影響達到極顯著檢驗，風速對蒸發量的影響也通過顯著性檢驗。秋季蒸發量受平均氣溫、降水量、總云量和相對濕度影響較大，均通過顯著性檢驗。平均氣溫、相對濕度和風速對冬季蒸發量影響通過了極顯著性檢驗，水汽壓影響也通過了顯著性標準。對于年蒸發量來說，降水量和相對濕度影響較大，總云量和風速也通過了顯著性檢驗。

3 結論與討論

（1）桓仁縣近60a蒸發皿蒸發量呈減少趨勢變化，特別是20世紀80年代中后期氣溫明顯變暖趨勢，而蒸發量卻呈減少趨勢，說明年蒸發量與平均氣溫之間的相關性并不顯著。

（2）雖然平均氣溫對年蒸發量影響不顯著，但是在夏季、秋季和冬季對蒸發量的影響還是比較大的。降水盡管對冬季蒸發量影響較小，但是對全年蒸發量的影響是最大的，而且其他各季對蒸發量的影響也是明顯的。

（3）相對濕度對年蒸發量的影響僅次于降水，位于第2位，各季相對濕度對蒸發量的影響均通過了顯著性檢驗。說明在山區相對濕度偏大是導致蒸發量減少的主要原因之一。總云量對年蒸發量的影響也是比較大的，除了冬季總云量對蒸發量影響不大，其他各季總云量對蒸發量也起到一定的作用。隨著相對濕度和總云量的增加，蒸發量呈減少趨勢變化。

（4）年平均風速對蒸發量的影響在山區是比較明顯的，除了秋季風速對蒸發量影響不大外，其他各季風速對蒸發量影響是比較明顯的。桓仁縣隨著風速的減少，蒸發量呈下降趨勢變化。

（5）年日照時數對年蒸發量的影響是不明顯的，但是春季和夏季日照時數對春季和夏季的蒸發量影響是比較顯著的。只有春季和冬季的水汽壓對蒸發量的影響比較明顯。

（6）從上述分析來看，不同要素對蒸發量的影響及作用在不同的季節里作用是不一樣的，反應出氣象要素在一年四季中影響蒸發量的變化是一個錯綜復雜的過程。鑒于水蒸發的復雜性和多變性，桓仁縣蒸發量變化的影響因素有待進一步的深入研究。

參考文獻

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