敦煌地区水面蒸发量时间演变研究

2017-04-27张审问

中国水利 2017年7期

关键词：河水库蒸发量年际

张审问

（甘肃省水利厅信息中心，730000，兰州）

敦煌地区水面蒸发量时间演变研究

张审问

（甘肃省水利厅信息中心，730000，兰州）

水面蒸发量；特征；时间演变；敦煌

敦煌位于甘肃省河西走廊最西端，地处甘肃、青海、新疆三省（自治区）的交汇处，总面积3.12万km2，其中绿洲面积1 400 km2，仅占总面积的4.5%，境内有库姆塔格沙漠和鸣沙山沙漠，特殊的地理环境使敦煌成为河西走廊沙尘天气的高发区。

敦煌以 “敦煌石窟”“敦煌壁画”闻名天下。得益于当地降水少、空气相对湿度较小，开凿于崖壁上的莫高窟洞窟基本可以保持恒湿的状态，洞窟内的壁画可以保存很长的时间。伴随着以全球变暖为主要特征的气候变化，势必会影响水文循环的降水、水汽输送及蒸散发等环节，将会对文物的保存产生影响。因此，开展水文要素变化特征研究，加强应对气候变化的举措，对于世界文化遗产的保护具有十分重要的意义。

一、水面蒸发量时间演变特征

根据1980—2014年敦煌国家基准气候站、党河水库水文站水面蒸发量系列资料，分析探讨敦煌地区水面蒸发量的演变情况。

1.年水面蒸发量的年际演变规律

点绘两站历年水面蒸发量散点图，见图1。

图1 敦煌、党河水库两站水面蒸发量年际变化

图1表明，两站年蒸发量在1980—2001年间呈递增趋势，2001年以后递减趋势明显。两站年蒸发量年际变化趋势同步，1980—2014年间总体呈明显递减趋势，由此说明35年间敦煌地区水面蒸发量呈递减趋势。

敦煌站蒸发量数值较党河水库站要大，说明城区蒸发大于乡村，这种现象符合城市“热岛效应”与“狭管效应”原理。

敦煌站蒸发量在1980—1985年呈短暂下降趋势，在1986—1993年基本平稳，在1994—2001年上升趋势明显，2002年发生突变，由高于2 500 mm降至2 000 mm附近，至2014年基本维持平稳状态。

党河水库站1980—1989年蒸发量基本稳定，1990—2001年上升趋势明显，2002年起基本是逐年下降，2009年后又基本维持平稳状态。

2.月平均水面蒸发量的年际变化规律

分别计算两站 1980—2001年、2002—2014年两个时段的1—12月各月月蒸发量平均值，绘制月平均蒸发量分布图，见图2、图3。

敦煌站 1980—2001年、2002—2014年1月的月平均蒸发量比较接近，2002—2014年2—4月、10—12月的月平均蒸发量较1980—2001年要大，2002—2014年5—9月的月平均蒸发量较 1980—2001年要小很多。也就是说，敦煌站1月水面蒸发量相对稳定；2—4月、10—12月蒸发量有增加趋势，但增幅很小；5—9月蒸发量呈递减趋势，且减幅较大。

党河水库站2002—2014年1—12月的月平均蒸发量较1980—2001年小，且5—9月蒸发量减幅比其余月份大，说明党河水库站各月蒸发量呈递减趋势。

以上分析表明，敦煌城区5—9月水面蒸发量呈大幅度递减趋势，其余月份略有增加趋势。农村地区各月水面蒸发量皆呈递减趋势，5—9月递减趋势尤甚。

图2 敦煌站月平均水面蒸发量年际变化

图3 党河水库站月平均水面蒸发量年际变化

二、影响水面蒸发量时间演变的因素分析

众所周知，影响水面蒸发量的因素较多，如太阳辐射、风速、空气湿度、温度、气压等，在不同地区，影响水面蒸发量的主要因素可能不同。

1.气温与日照对水面蒸发量的影响

巴金、王秀琴利用1954—2009年敦煌国家基准气候站的气温、降水量、日照时数资料，分析了敦煌年平均气温、降水量、日照时数变化特征，初步探讨了敦煌干旱化气候特征以及对敦煌莫高窟文物的影响。结果表明：气温变化逐年升高，降水量总体呈增加趋势，日照时数变化相对稳定且略有增多趋势。

刘普幸、张锐、吴三雄利用敦煌气象站1952—2005年气温和降水的观测资料分析表明：54年来敦煌绿洲年平均气温总体呈上升趋势，其变化倾向率为0.173℃/10a，并以冬季增暖最显著、最低气温增温最突出，其变化倾向率分别为0.384℃/10a、0.331℃/10a，对全年气温变化的贡献最大。年平均降水量则在波动中微有增加，其变化倾向率为2.398 mm/10a，且以夏季增湿最多，冬季略有减少，气候变化具有明显的区域特征。

上述研究资料表明，近50多年来，敦煌地区气温与全球气候变化特征一致，总体呈上升趋势，日照时数也有增多趋势。按照常理，水面蒸发量应与气温、日照成正相关关系，敦煌地区水面蒸发量的多年递减趋势说明气温与日照不是影响该地区水面蒸发量的主要因素。

2.风速对水面蒸发量的影响

高振荣、邵亮、李光林根据敦煌国家基准气候站1951年1月至2009年2月地面观测资料，利用要素时间演变序列分析了近60年来敦煌沙尘天气的时间演变特征。分析表明：敦煌地区沙尘天气呈明显的递减趋势，年大风日数减少、平均风速减小是沙尘天气减少的主要气象原因。

张莉、丁一汇、任国玉也认为沙尘源区平均风速和大风日数的长期下降导致北方沙尘天气生成所必需的起沙动力条件弱化，是导致沙尘日数减小的关键因素。

以上研究成果表明，敦煌地区近60年来平均风速和大风日数减少趋势明显。水面风速越大，携带走水面上的水汽就越多，有利于水分子逸出水面，因此风速越大，水面蒸发量应越大，风速与水面蒸发呈正相关关系。由此可以断定，风速减小是敦煌地区水面蒸发量多年递减的主要因素。