近55年龙川县降水蒸发差的变化特征

曾思亮,曾钦文,林珊珊,吴嘉研

(广东省龙川县气象局,广东 龙川 517300)



近55年龙川县降水蒸发差的变化特征

曾思亮,曾钦文,林珊珊,吴嘉研

(广东省龙川县气象局,广东 龙川 517300)

利用龙川国家基本气象站1961—2015年降水蒸发差资料,应用线性趋势分析、Morlet小波分析等方法,分析龙川县近55 a来降水蒸发差的变化特征、变化周期及其影响因子,为龙川县农业生产、水资源调度、防旱减灾提供科学指引。

气候学；降水蒸发差；线性趋势；小波分析；龙川县

降水蒸发差代表一地降水量与蒸发量的差值,客观地反映了一地从大气层中获得的可用水资源情况[1-3]。周连童等研究了华北地区降水、蒸发和降水蒸发差的时空变化特征,表明降水蒸发差可定义为区域可利用水资源量[4]；吴初梅等研究了蒸发量季节变化与干旱发生的关系,表明降水蒸发差可以真实地反映一地农业干旱发生的实际情况[5],因此,加强对降水蒸发差的变化特征研究,可以充分了解一地可利用水资源的时间变化特征,进一步掌握农业干旱的发生规律和发展趋势。龙川县位于粤东北山区,属中亚热带季风气候,农业产值占比重,农业用水需求量大,但常受干旱灾害的影响。本文综合应用线性趋势分析[6-8]、Morlet小波分析等方法[9-10],分析龙川县近55 a来降水蒸发差的年代、年、季变化特征、变化周期及其影响因子[11-12],为龙川县农业生产、水资源调度、防旱减灾提供科学指引[13-14],充分发挥气象为农服务效益和气象防灾减灾效益。

1 资料来源

本文利用龙川国家基本气象站1961—2015年的降水、蒸发资料计算降水蒸发差,并对降水蒸发差按年代、年、季进行时间序列分析,其中降水资料为 20:00 时—次日20:00资料,春夏秋冬4季按3—5月、6—8月、9—11月及12—次年2月划分。

2 降水蒸发差变化趋势

2.1年代际变化趋势

对1961—2015年龙川县降水蒸发差资料进行年代际分析,发现近55 a龙川县降水蒸发差年代际变化呈单峰型(表1),20世纪60年代至20世纪80年代呈增加趋势,20世纪90年代至2015年呈减少趋势；最大值为20世纪80年代的400.82 mm,最小值为20世纪60年代的209.88 mm,两者相差190.94 mm。

表1 1961—2015年龙川县降水蒸发差年代际变化 mm

2.2 年变化趋势

对1961—2015年龙川县降水蒸发差资料进行线性趋势分析(如图1所示),发现近55 a龙川县降水蒸发差呈微弱增加趋势,年递增率为1.046 mm/a,相关系数为0.047,未通过α=0.05的显著性水平检验；降水蒸发差的年际变化较大,最大值为1983年的1 201 mm,最小值为1963年的-410.1 mm,两者相差1 611.1 mm；从图1的7 a滑动平均曲线可知,1961—1985年整体呈较明显递增趋势,1986—2015年呈增减相间的波动趋势。

图1 1961—2015年龙川县降水蒸发差年际变化

2.3季变化趋势

对1961—2015年龙川县春夏秋冬4季的降水蒸发差资料进行线性趋势分析(如图2所示),发现近55 a来春季和夏季的降水蒸发差较多,分别为315.04 mm、184.26 mm,可利用水资源相对丰富；秋季和冬季的降水蒸发差较少,分别为-123.03 mm、-33.05 mm,较容易发生干旱；春季、夏季和冬季的降水蒸发差呈微弱递增趋势,递增率分别为1.667 mm/a、0.412 mm/a和0.851 mm/a,相关系数分别为0.115、0.033和0.102,均未能通过α=0.05的显著性检验,可见春季、夏季和冬季的降水蒸发差增加趋势不明显；秋季的降水蒸发差呈递减趋势,递减率为-1.884 mm/a,相关系数为0.197,通过了α=0.05的显著性检验,可见龙川县秋季的降水蒸发差减少趋势是较为明显的,也表明秋季发生干旱的风险在不断增大,这就要求龙川县在引种秋季作物时要注意选育抗旱性好的品种。

图2 1961—2015年龙川县春(a)、夏(b)、秋(c)、冬(d)四季降水蒸发差线性趋势

3 周期分析

对1961—2015年龙川县降水蒸发差资料进行Morlet小波分析并利用MATLAB软件绘图,发现近55 a龙川县降水蒸发差存在以下变化周期(如图3所示)：1961—1985年存在8 a左右的变化周期；1986—2015年存在多种周期并存的现象,主要有1986—2002年的4 a左右周期和1996—2007年的7 a左右周期；可见1986年后降水蒸发差变化的不确定性在不断加大,这就要求龙川县要充分发挥辖区内水库特别是枫树坝水库在春夏季的蓄水防旱作用,做好水资源的科学调度工作,确保秋冬季农业生产用水。

4 影响因子分析

分析1961—2015年龙川县降水量、蒸发量、相对湿度、日照时数、总云量、低云量、水汽压、平均风速、平均气温等气象因子与降水蒸发差的相关关系(如表2所示),发现降水蒸发差与降水量、相对湿度、总云量、低云量、水汽压呈正相关,并全部通过α=0.01的显著性检验；降水蒸发差与蒸发量、日照时数呈负相关,并全部通过α=0.001的显著性检验；降水蒸发差与平均风速、平均气温相关性不明显。

图3 1961—2015年龙川县降水蒸发差小波分析

表2 1961—2015年龙川县气象因子与降水蒸发差的相关关系

5 结语

1) 近55 a龙川县降水蒸发差年代际变化呈单峰型,20世纪80年代为峰值期。降水蒸发差年递增率为1.046 mm/a,其中1961—1985年整体呈较明显递增趋势,1986—2015年呈增减相间的波动趋势。

2) 近55 a龙川县春季和夏季降水蒸发差分别为315.04 mm/a、184.26 mm/a,可利用水资源相对丰富；秋季和冬季降水蒸发差分别为-123.03 mm/a、-33.05 mm/a,较容易发生干旱；春季、夏季、冬季降水蒸发差年变化趋势不明显,秋季降水蒸发差呈较明显的递减趋势,递减率为-1.884 mm/a,秋季发生干旱的风险在不断增大。

3) 1961—1985年降水蒸发差存在8年左右的变化周期；1986—2015年存在多种变化周期并存的现象,主要有1986—2002年的4年左右周期和1996—2007年的7年左右周期。

4) 近55 a龙川县降水蒸发差与降水量、相对湿度、总云量、低云量、水汽压呈显著正相关；降水蒸发差与蒸发量、日照时数呈显著负相关。

5) 龙川县在引种秋季作物时要注意选育抗旱性好的品种, 同时，要充分发挥辖区内水库特别是枫树坝水库在春夏季的蓄水防旱作用,做好水资源的科学调度工作,确保秋冬季农业生产用水。

[1] 郭志萍,赖毅明,马祖胜.紫金县1961—2010年降雨和蒸发量的变化特征[J].广东气象,2012,34(6):26-28．

[2] 周武.阳江地区54年来降雨量和蒸发量的变化特征[J].广东气象,2009,31(1):42-44．

[3] 吴文娟,王刚,黄丕新,等.近50a海口市降水量与蒸发量变化[J].气象研究与应用,2009,30(1):19-22．

[4] 周连童,黄荣辉.华北地区降水、蒸发和降水蒸发差的时空变化特征[J].气候与环境研究,2006,11(3):280-295．

[5] 吴初梅,何鹏,戴平凤.蒸发量季节变化特点与干旱发生关系的初步分析[J].气象研究与应用,2008,29(3):8-11．

[6] 谢龙生,周伟导,潘光跃.广东省汛期暴雨特征分析[J].广东水利水电,2011(11):45-48．

[7] 陈其幸.北江流域石角站洪峰流量演变规律分析[J].广东水利水电,2013,6(6):31-34．

[8] 陈艳芳,韩学军,汤超莲.粤北地区蒸发量时空分布及年际变化分析[J].广东气象,2005(1):11-13．

[9] 魏凤英.现代气候统计诊断预测技术[M].北京:气象出版社,2007∶18-20，36-41，99-104．

[10] 刘建梅.韩江下游径流周期变化特征的小波分析[J].广东水利水电,2007(1):59-62．

[11] 孙卫国,程炳岩,郭渠.华北地区降水蒸发差与西太平洋副热带高压的关系[J].中国农业气象,2010,31(1):41-47．

[12] 林正扬,唐海荣.永兴1981-2010年蒸发特征及其影响因子相关性分析[J].气象研究与应用,2012,33(4):27-31．

[13] 林旭钿,陈芷菁.东江流域水资源调度效果分析[J].广东水利水电,2005(5):49-51．

[14] 黄焕坤.飞来峡水利枢纽建设管理对北江流域生态文明的效应分析[J].广东水利水电,2013(9):70-71．

(本文责任编辑 王瑞兰)

Variation Characteristics of Difference between Precipitation and Evaporation over the Past 55 Years in Longchuan

ZENG Siliang，ZENG Qinwen，LIN Shanshan，WU Jiayan

(Meteorological Bureau of Longchuan County，Guangdong Province， Longchuan 517300，China)

With the data of differences between precipitation and evaporation at a national basic weather station in Longchuan for 1961-2015 and the techniques of linear trend analysis，wavelet analysis, the characteristics and cycle of variation and the impact factor of difference between precipitation and evaporation over the past 55 years in the county are analyzed，which provides scientific guidance for agricultural production，water resource scheduling and drought relief.

climatology, difference between precipitation and evaporation, linear trend, wavelet analysis, Longchuan County

2016-05-19;

2016-06-28

曾思亮(1986),男,本科,助理工程师,从事天气预报及气象服务等工作。

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