七星關區近50年蒸發皿蒸發量變化趨勢研究分析

蘇婭 譙勛 周庶 姚浪 聶祥 蔡曦

摘 要：蒸發是地表能量平衡的重要組成部分，也是流域水循環和能量循環的要害環節，對于小氣候和區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的重要組成部分。本文重點聚焦蒸發量變化趨勢及其影響因素。

關鍵詞：蒸發量;變化趨勢;影響因子

1 引言

蒸發是流域水循環和能量循環的要害環節。蒸發量的變化趨勢在水文循環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域的熱點問題。目前，許多研究都發現蒸發量在全球 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潛力增加的猜測相矛盾，即蒸發悖反現象（pan evaporation paradox） ，由此引發了更多關于蒸發量變化趨勢及其原因分析和蒸發量與實際蒸散發的關系研究 。本文使用七星關區站點資料，采用氣候傾向率、顯著性檢驗與相關分析來研究分析。

2 蒸發量變化趨勢

2.1 蒸發量時間變化特征

七星關區2001年之前采用小型蒸發皿進行觀測，2001年后采用大型蒸發池替代了小型蒸發皿，本文主要采用小型蒸發量（簡稱蒸發量）進行研究。由圖1知，蒸發量總體呈先減小后平穩的趨勢，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年蒸發量呈減小趨勢，最小值出現在1986年，為838.4mm，最大值出現在1963年，為1226.1mm;之后蒸發量趨勢較平穩;近50年蒸發量數值在800-1300mm之間，平均值為1349.4mm。

2.2 蒸發量四季變化特征

由圖2知，七星關區四季分明，春秋季節蒸發量呈先減小后增大趨勢，夏冬季節蒸發量呈減小趨勢，趨勢線變化率都為負值，春夏季節蒸發量通過了顯著性檢驗，即春夏季節蒸發量顯著變化，秋冬季節蒸發量趨勢無明顯變化。

3 影響蒸發量變化的氣候因子

七星關區地處烏蒙腹地，位于貴州省西北部，年均氣溫12.8℃，光照條件較差，降雨日數較多，相對濕度較大，季節性顯著。對于影響蒸發量的眾多因子，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）作為主要分析內容，結合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。

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;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

日照時數呈先減小后平穩趨勢（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;1986年平均日照時數最少，為958.4h，1963年平均日照時數最多，為1640h;1954-2001年平均日照時數為1281.3h。

4 蒸發量變化原因分析

4.1 蒸發量與氣象因子相關性

為進一步統計分析氣象因子對蒸發量的影響，圖4給出七星關區年蒸發量與各氣象因子的散點圖，表1為蒸發量與各氣象因子的相關性系數。

4.1.1 地溫

蒸發量與地溫為顯著正相關（圖4a），相關性系數通過了0.01的顯著性檢驗（表1）。地溫升高，

蒸發量增大。溫度值最高的年份與蒸發量最大的年份相同，溫度最低的年份與蒸發量最少的年份不相吻合，這表明了平均地溫和蒸發量的正相關性受到了一定因素限制。

4.1.2 相對濕度

蒸發量和地溫顯著負相關（圖4b），相關性系數通過了0.01的顯著性檢驗（表1），兩者負相關性顯著。相對濕度增大，蒸發量減小。相對濕度值最小的年份和蒸發量最大的年份相同，相對濕度值最大的年份和蒸發量最小的年份不同，這表明平均地溫和蒸發量的負相關性受到了一定因素限制。

4.1.3 風速

蒸發量和地溫為顯著的正相關（圖4c），相關性系數通過了0.01的顯著性檢驗（表1）。平均風速的增大，蒸發量增大。平均風速最小（最大）年份與蒸發量最少（最大）年份不同。

4.1.4 日照時數

該地區蒸發量和地溫為顯著的正相關（圖4d），相關性系數通過了0.01的顯著性檢驗（表1）。隨著日照時數的增多，蒸發量增加。蒸發量和日照時數最低（最高）的年份與蒸發量最少（最多）的年份相吻合。即推測日照時數對蒸發量的影響最大。

4.2 蒸發量與氣象因子的多元回歸分析

采用1954-2001年數據，選取與蒸發量顯著相關的四個因子，建立以蒸發量為因變量，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為年蒸發量;T為年平均地溫;W為年平均風速;H為年日照時數;R為年平均相對濕度。方程均方根誤差值為47.33mm，相關性系數為0.794，通過了0.01的顯著性檢驗，該方程對蒸發量的擬合精度高。利用該方程得出1954-2001年蒸發量計算值與實際值的散點圖，實際值與計算值為正相關，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，兩者相關性顯著，擬合精度高。

由于2001年后使用大型蒸發池替代了小型蒸發皿，且回歸方呈對蒸發量的擬合精度高，利用回歸方呈計算得到了2002- 2018年的小型蒸發量計算值。小型蒸發量計算值與大型蒸發量變化趨勢較為一致，相對平穩，均未通過顯著性檢驗，即蒸發量無顯著變化;兩者相關性系數為0.723，通過了0.01顯著性檢驗，顯著相關，即小型蒸發量計算值變化趨勢具有代表性。由此看出，近17年蒸發量變化趨勢較為平穩。

5 總結

七星關區近50年的蒸發量年際變化呈先減小后平穩趨勢。四季蒸發量與年際蒸發量趨勢變化率一致;春夏季變化與蒸發量變化相似，較為顯著;秋冬季節變化不顯著。日照時數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量顯著相關，除相對濕度外，氣象因子與蒸發量均呈正相關。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年小型蒸發量值較為可信。得出近65年七星關區蒸發量變化呈先減小后平穩的趨勢。

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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，貴州省畢節市氣象局，助理工程師，從事預報預警服務工作。