玉树州1961～2000年的水面蒸发量变化及原因分析

2014-03-28,

杨凌职业技术学院学报 2014年2期

(长江工程职业技术学院，湖北武汉 430212)

0 引言

蒸发是热量平衡和水量平衡的重要分量, 蒸发与国民经济中的许多问题有着密切的联系, 几乎所有有关农业、林业和水资源问题的研究, 都离不开陆面蒸发、水面蒸发的计算与分析, 蒸发问题越来越受到人们的重视, 研究蒸发的紧迫性与重要性也愈来愈明显[1]。

本文以玉树州为研究对象，分析了其1961～2000年间的水面蒸发量(蒸发能力)变化趋势，得出水面蒸发量主要受平均温度、平均云量和日照时间三种因素影响，从而为该区的水文气象分析提供参考。

1 测站及资料选择

1.1 测站选择

玉树州位于青海省的西南部，面积19.8万km,占全省总面积的27.5%，平均海拔在4 200 m以上。长江、黄河和澜沧江均发源于此。近几十年来，在全球气候变化和人类活动的综合影响下，长江源区的环境出现了显著的变化，如冰川退缩、湿地干旱化及退化、多年冻土的活动层加深等，生物多样性也受到威胁和破坏。当务之急是积极采取合理措施应对气候变化的不利趋势，减缓人类活动的影响，建立可持续的发展模式。为此选择玉树州来分析蒸发的变化趋势及其影响因素(见图1)。

图1 玉树州地图

1.2 资料选择

本文利用玉树州气象观测站实测的日资料，时段从1961年1月1日到2000年12月31日，包括：地面温度、降水量、平均风速、平均气压、平均水汽压、平均温度、平均相对湿度、平均云量、日照时间和20 cm蒸发皿的观测数据等10种资料。

1.3 采用方法

水面蒸发量及各气象要素的趋势分析采用的是计算年代平均值的方法，而影响因素分析采用的是相关分析技术和通过t检验在0.05和0.01的置信水平下的显著程度。

2 40年间玉树州水面蒸发量变化诊断分析

2.1 年内变化分析

由玉树州年内变化趋势曲线图(见图2)可以看出玉树州水面蒸发量的年内变化属于单峰型，基本特点是：夏、秋季各个月数值较大，春、冬季各个月数值较小[2]。在5月份达到数值最大，其值为165.1 mm，占全年的比例数为13%，在12月达到全年数值最小，最小值为42.7 mm，占全年的比例数为3.5%。

另外，根据玉树州气象站多年(1961～2000年)月平均蒸发量及其所占年内比例的统计计算(见表1)，全年蒸发量的季节分配及汛期(5～9月)，枯期(10～4月)分配差异较为显著。40年间玉树州年均蒸发量均值为1 259.1 mm，汛期蒸发占全年的57.6%，而枯期蒸发只占42.4%。从四季分配来看，春季平均蒸发量411.0 mm，占全年的比例33%；夏季平均蒸发量452.6 mm，占全年的比例36%；秋冬季蒸发量比较小，占全年的比例分别为12 %、19%[3]。

2.2 年际变化分析

将玉树州的水面蒸发量资料，按年代进行对比和分析，其结果见表2和图3。

表1 1961～2000年玉树州蒸发月均值及所占全年比例(Eφ20小型蒸发器)

表2 玉树州不同系列的平均年水面蒸发量及其分析结果

注： E6是1961～1970年平均年水面蒸发量， E7是1971～1980年平均年水面蒸发量， E8是1981～1990年平均年水面蒸发量， E9是1991～2000年平均年水面蒸发量， E69是1961～2000年平均年水面蒸发量。负号表示偏小，“”表示偏大。

从表2中可以看出，玉树州60年代和70年代的平均年蒸发量要比40年间的平均年蒸发量偏小，偏小值在11%左右；而与之相反的是80年代和90年代的平均年蒸发量比整个系列的平均年蒸发量偏大，偏大值在9%～14%左右。

另外，以80年代为界限，从偏大的数值上也可以看出，70年代的年平均蒸发量要比60年代略大一点，而80年代的平均年蒸发量的蒸发量比90年代的年平均蒸发量约偏大4%左右。

图2是玉树州实测的水面蒸发过程线。从图中可以看出，玉树州60、70年代水面蒸发量的基本不变，平均值为1 118.7 mm；但是从80年代开始，水面蒸发量表现为上升的趋势，从83年开始，水面蒸发量急剧上升，到1984年达到最大值1 649.2 mm，自此后水面蒸发量随后略有降低的趋势，但总体上来说还是在80年代以前年均蒸发量之上，其平均值达到1 399.4mm，比80年代前的均值偏大25.1%。

图2 玉树州实测年水面蒸发过程线

图3 玉树州实测年水面蒸发过程线5年滑动平均值

图3是玉树州实测年水面蒸发过程线5年滑动平均值，进一步说明了上述观点。

3 水面蒸发量的影响因素

3.1 各气象因素的变化趋势

水面蒸发量是反映蒸发能力的指标，主要受气压、气温、湿度、风力、辐射等气象因素的综合影响[4]。仍以1961～2000年实测资料系列为例，分析各气象因素的变化趋势(见表3)。

表3 不同年代9项气象指标分析结果对比表

表4 水面蒸发量与气象指标的相关系数(r)

从表4中可以看出，对于玉树州而言，水面蒸发量与平均风速、平均气压、平均水汽压、平均温度、日照时间之间的相关程度为正相关，而与地面温度、降水、平均相对湿度、平均云量之间的相关程度为负相关，也就是说水面蒸发量与平均风速、平均气压、平均水汽压、平均温度、日照时间的变化趋势一致，与地面温度、降水、平均相对湿度、平均云量的变化趋势相反。

其中，水面蒸发量与平均温度的相关性最好，相关系数为0.81，表现为正相关，即水面蒸发量随着平均温度的升高而增大，同时平均气温反映了太阳辐射的变化情况，是影响蒸发的第一位因素；其次是平均云量，相关系数为-0.72，表现为负相关，即水面蒸发量随着平均云量的增多而减小；再次是与日照时间，相关系数是0.59，表现为正相关。其余几项气象因素的相关性都不好，如与平均气压，相关系数为0.48，表现为正相关；与降水、平均相对湿度、平均风速、地面温度和平均水汽压相关性很长，相关系数小于0.3。

除了根据相关系数分析法来分析各种气象因素对水面蒸发量的影响程度外，还通过t检验(置信水平分别为0.05和0.01)来分析这些因素影响水面蒸发量的显著性程度。分析发现平均温度、平均云量和日照时间这三种气象因素对水面蒸发量的影响特别显著，平均气压对水面蒸发量的影响显著，而其余的气象因素，包括降水、平均相对湿度、平均风速、地面温度和平均水汽压对水面蒸发量的影响不显著，这与相关系数分析结果一致。