近50年阿拉善高原潛在蒸散時空變化特征分析

常佩靜 蘇力

摘要 基于1971—2020年地面氣象觀測資料，估算了阿拉善高原潛在蒸散量。通過趨勢分析、滑動平均、反距離權重插值等，分析了阿拉善高原潛在蒸散的時間變化和空間分布特征。

關鍵詞 阿拉善高原;潛在蒸散;時空變化

中圖分類號：P426.2 文獻標識碼：A 文章編號：2095–3305（2021）05–0041–02

潛在蒸散表示在一定氣象條件下水分供應不受限制時，某一固定下墊面可能達到的最大蒸發蒸騰量[1]。潛在蒸散量是評價某一地區干旱程度，研究作物需水及指導灌溉的重要因子[2]。阿拉善高原位于我國內蒙古自治區最西部，屬于溫帶大陸性季風氣候，為干旱荒漠區[3]。著名的巴丹吉林、騰格里、烏蘭布和三大沙漠橫貫全境，約占總面積的1/3。由于深居內陸、遠離海洋，氣候條件惡劣，大風、沙塵暴等災害頻發，生態環境極為脆弱，是全球氣候變化的敏感區域。研究該地區潛在蒸散的變化對區域氣候變化的評估具有重要意義，有利于充分認知阿拉善高原水文條件，為農牧業資源合理規劃和生態環境保護提供理論支撐。

1 資料與方法

1.1 研究區概況和數據來源

阿拉善盟國土面積27萬 km2，約93%的地表為沙漠、戈壁和荒漠草原。該地區植被稀疏，群落結構簡單，主要由旱生、超旱生，鹽生灌木、半灌木、小灌木和小半灌木構成，多年生草本植物稀少，是獨特的生態植被系統[4]。數據來源于阿拉善盟氣象局8個長序列國家氣象站1971—2020年逐月氣象資料，包括平均氣溫、平均氣壓、平均風速、相對濕度和降水量[5]。

1.2 統計分析和空間插值方法

氣象數據處理及分析使用SPSS 19.0軟件，要素空間分布特征是由ArcGIS 10.2中反距離權重算法將站點計算結果插值得出。

1.3 氣候傾向率

采用最小二乘法計算近50年研究要素的變化趨勢，用x表示某一變量，用t表示所對應的時間，建立x與t的一元線性回歸方程。

x=at+b ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

以線性回歸系數a的10倍作為氣候要素傾向率。

1.4 潛在蒸散量（ET）的計算

潛在蒸散的計算采用中國氣象局推薦的生態氣象監測標準中的計算方法，該方法為劉多森等[5-6]提出的動力學模型的改進形式。

（2）

公式中，i為月份，di為該月天數，Ui為10 m高度月平均風速（m/s），Pi為月平均氣壓（hPa），ti為月平均氣溫（℃），Woi為ti時的飽和水汽壓（mmHg），hi為月平均相對濕度。

飽和水汽壓Wo（mmHg）的計算區分兩種條件，即

（3）

當月平均溫度0℃

（4）

2 結果與分析

2.1 阿拉善高原潛在蒸散的年際和年代際變化特征

整個研究時段內（1971—2020年），阿拉善高原年潛在蒸散量平均值為1 674 mm，從3年滑動平均曲線和線性變化趨勢看，年潛在蒸散量呈顯著上升趨勢，線性傾向率為29.6 mm/10 a（F=14.184，P<0.01）;近50年潛在蒸散量最小值出現在1979年為1 465.3 mm，最大值出現在2009年為1 852.1 mm。從年代際變化來看，20世紀70年代至今，各年代際平均潛在蒸散量分別為1 616.2、1 666.8、1 644.5、1 702.1和1 740.3 mm，有逐漸增加的趨勢（圖1）。

2.2 近50年阿拉善高原潛在蒸散的月際變化特征

潛在蒸散與氣象因子緊密相關，例如風速、氣溫、降水、相對濕度、日照、輻射、云量等都可能直接或間接影響潛在蒸散的變化。潛在蒸散在一年之中的不同月份有明顯差異，整個研究時段內（1971—2020年）月潛在蒸散量最大的是7月，其次是6月和8月，月潛在蒸散量最小的是1月，其次是12月和2月（表1）。

2.3 近50年阿拉善高原潛在蒸散的空間分布特征

潛在蒸散的空間分布既受氣候條件的制約，又受地理環境的影響，區域差異性明顯。研究期內（1971—2020年），阿拉善高原8個氣象監測站潛在蒸散（ET）的年平均值在1 373～2 196 mm之間，呈現西北高、東南低的空間分布格局（圖2）。潛在蒸散量最大值出現在阿拉善高原西北部巴丹吉林沙漠腹地的拐子湖觀測站，最小值出現在阿拉善高原東南部荒漠草原上的孿井灘觀測站。

研究期內（1971—2020年），各觀測點潛在蒸散量線性趨勢變化率最大的是拐子湖（77.2 mm/10 a），最小的是孿井灘（4.1 mm/10 a）。拐子湖、雅布賴、吉蘭泰和達來呼布潛在蒸散的線性傾向率均達到了0.01的顯著性水平，呈極顯著增加趨勢。

3 結論與討論

（1）近50年阿拉善高原潛在蒸散量年平均值為1 674 mm，呈極顯著增大趨勢，其線性傾向率為29.6 mm/10 a（F=14.184，P<0.01）;潛在蒸散量年最小值出現在1979年，為1 465.3 mm，最大值出現在2009年，為1 852.1 mm。

（2）整個研究時段內（1971—2020年），不同月份的潛在蒸散具有明顯差異，7月潛在蒸散量最大，為297.7 mm，其次是6月（288.2 mm）和8月（244.4 mm）;1月潛在蒸散量最小，為20.8 mm，其次是12月（24.0 mm）和2月（33.3 mm）。

（3）潛在蒸散的空間分布既受氣候條件的制約，又受地理環境的影響。阿拉善高原潛在蒸散的空間分布在西部高于東部，最大蒸散量為2 165.1 mm，出現在西北部的拐子湖;最小蒸散量為1 374.2 mm，出現在東南部的孿井灘。

近年來，蒸散發的研究受到了國內外學者的廣泛關注。吳霞等[6]研究指出，我國近些年來平均潛在蒸散呈現減少趨勢。史建國等[7]對黃河流域潛在蒸散的分析結果顯示，自1957年以來潛在蒸散量總體上呈“下降-穩定-上升”趨勢。在氣候變暖的背景下，部分學者推測潛在蒸散發將呈現增加趨勢。潛在蒸散的變化與氣象因子的變化緊密相關，且不同氣象因子對潛在蒸散變化的作用不盡相同。由于潛在蒸散的影響因子多，潛在蒸散變化與各氣候要素變化的時空差異復雜多樣，在不同區域的特定氣候條件下，同一種氣候要素對潛在蒸散的作用也不盡相同，可采用不同方法深入分析引起潛在蒸散變化的原因及與氣象因子的關系。

參考文獻

[1] 左大康.現代地理學辭典[M].北京：商務印刷館， 1990.

[2] 尹云鶴，吳紹洪，戴爾阜.1971～2008年我國潛在蒸散時空演變的歸因[J].科學通報， 2010， 55（22）： 2226-2234.

[3] 國家技術監督局.中國氣候區劃名稱與代碼 氣候帶和氣候大區[S]. 北京： 中國標準出版社， 1998.

[4] 衛智軍，楊靜，馬春梅.從西部大開發透視阿拉善盟荒漠草地生態建設的意義與對策[J]. 內蒙古草業， 2000（1）： 7-12.

[5] 劉多森，汪縱生.可能蒸散量動力學模型的改進及其對辨識土壤水分狀況的意義[J]. 土壤學報， 1996（1）：21-27.

[6] 吳霞，王培娟，霍治國，等.1961-2015年中國潛在蒸散時空變化特征與成因[J].資源科學， 2017， 39（5）： 964-977.

[7] 史建國，嚴昌榮，何文清，等.黃河流域潛在蒸散量時空格局變化分析[J].干旱區研究， 2007（6）： 6773-6778.

責任編輯：黃艷飛

Analysis on Temporal and Spatial Change Characteristics of Potential Evapotranspiration in Alxa Plateau in the Last 50 Years

CHANG Pei-jing et al（Desert Eco-Meteorology Center of Inner Mongolia Autonomous Region， Hohhot， Mongolia 010051）

Abstract Based on the surface meteor-ological observation data from 1971 to 2020， the potential evapotranspiration of Alxa Plateau was estimated. Through trend analysis， moving mean and inverse distance weighted interpolation， the temporal change and spatial distribution characteristics of potential evapotranspiration in Alxa Plateau were analyzed.

Key words Alxa plateau; Potential evapo-transpiration; Temporal and spatial change

基金項目 內蒙古自治區氣象局科技創新項目（nmqxkjcx202103）。

作者簡介 常佩靜（1980-），女，內蒙古阿拉善左旗人，高級工程師，主要研究方向：生態與農業氣象。

收稿日期 2021-02-15