1958—2013年沽源县蒸发量变化特征分析

韩桂娥+崔婷茹+杨矛

摘要 利用1958—2013年沽源县小型蒸发皿蒸发量观测资料，通过线性倾向估计对沽源县蒸发量变化特征进行变化趋势分析。结果表明，沽源县蒸发量年内呈显著的单峰型分布，5月蒸发量最大；四季当中，夏季蒸发量最大，春季略少于夏季。各月、四季及年蒸发量均呈减小趋势，5月蒸发量减少最显著，占全年的31.7%；春季蒸发量减小趋势最明显，为-48.0 mm/10年；年蒸发量减少速率为-92.7 mm/10年。年代变化特征明显，总体呈逐年代下降趋势。影响蒸发量减少的主要原因是风速的减小。

关键词 蒸发量；变化特征；河北沽源；1958—2013年

中图分类号 P468.02 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）10-0219-02

蒸發是地表热量平衡和水量平衡的组成部分，也是水循环中受土地利用和气候变化影响最直接的一项，同时蒸发也是热能交换的重要因子[1]。进行蒸发量变化的研究，对深入了解气候变化、探讨水分循环变化规律具有十分重要的意义。据政府间气候变化专门委员会（IPCC）最新报告，在过去100年中，全球气温平均上升了（0.6±0.2）℃。因此，人们预期，全球变暖可能会使大气变干，导致陆地水体蒸发量上升。而实际结果却与此相反，许多地区的蒸发皿蒸发量呈显著下降趋势。小型蒸发皿观测的蒸发量虽比自然水体蒸发量偏大，但二者之间仍有很好的相关性，经折减系数换算后，仍能代表天然水体的蒸发量。沽源县地处内蒙古高原南缘，平均海拔1 536 m，处于温带半干旱大陆性季风气候区。通过对沽源县气象局小型蒸发皿蒸发量观测资料的分析，研究不同时段的变化特征，以了解坝上地区气候变化情况。

1 资料与方法

1.1 资料来源及处理

沽源县气象站1958年建站开始业务运行，2014年根据上级业务部门要求取消了小型蒸发的观测，故选取沽源县气象站1958—2013年56年间各月、年小型蒸发皿蒸发量资料，资料序列完整。以3—5月为春季、6—8月为夏季、9—11月为秋季、12月至翌年2月为冬季。小型蒸发皿为口径20 cm、高约10 cm的铜质圆盆，口缘距地高度70 cm。

1.2 分析方法

1.2.1 气候倾向率。气象要素的趋势变化通过气候倾向率表述[2-3]。气象要素的气候趋势用一元线性回归方程表示，即：X=a0+a1t，其中t为年份的时间序列号，a0是常数，a1是回归系数。当a1为正（负）时，表示要素在计算时间段内呈线性增加（减少），a1值的大小反映了气象要素上升或下降的速率，a1×10（每10年的要素变化）即为所求气候倾向率。

1.2.2 气候趋势系数。为研究气象要素在气候变化中升降的定量程度，并对其进行统计检验，计算气候趋势系数r。当r为正（负）时，表示该要素在计算时间段内呈线性增加（减少）趋势，r符合自由度为n-2的t分布，从而可以检查气候变化趋势是否有意义，还是一种随机振动。由于r是无量纲，其大小可以比较不同气象要素的长期变化趋势大小，适合对大范围气象要素场进行长期趋势的空间分布特征研究。

2 沽源县蒸发量分布及变化特征分析

2.1 月分布及变化特征

2.1.1 月蒸发量分布特征。从图1可以看出，沽源县月蒸发量呈明显的单峰型分布，最大值出现在5月，蒸发量为293.6 mm，占全年蒸发量的18.2%；最小值出现在1月，蒸发量仅19.7 mm，4月和7月蒸发量相当，3月和10月蒸发量接近。各月平均蒸发量134.3 mm，4—9月蒸发量均高于平均值，1—3月、10—12月均低于平均值。1—5月，蒸发量急速上升，直线斜率71.351，增加速率最大是在3—5月；5—12月，蒸发量稳步直线下降，直线斜率-37.997，1—5月蒸发量增加速率是5—12月蒸发量减少速率的近2倍。

2.1.2 月蒸发量变化特征。由表1可以看出，各月蒸发量均呈减少趋势，5月减少最多，气候倾向率为-29.38 mm/10年，占全年减少量的31.7%；其次是6月和4月，4—6月的减少量占全年减少量的68.8%。蒸发量减少最不明显的是8月，10年减少值不足1 mm。4—6月、9—10月的趋势系数均通过了P=0.001显著性检验；11月通过了P=0.01的检验，12月通过了P=0.05的检验。

2.2 季分布及变化特征分析

由图2可以看出，沽源县四季蒸发量，夏季最大为630.5 mm，占全年蒸发量的39.1%；春季略次之，为590.8 mm，占全年蒸发量的36.7%；再次是秋季，为309.3 mm，不足夏季的1/2，占全年蒸发量的19.2%；冬季最小，为81.2 mm，仅占全年蒸发量的5%。1958—2013年的56年中，有15年是春季蒸发量大于夏季，大多出现在60—70年代。同时，四季蒸发量均呈减少趋势，其中春季蒸发量倾向率为-48.048 mm/10年，减少最为显著；其次为夏季，秋季较夏季次之，蒸发量倾向率为 -19.268 mm/10年；春、夏、秋3季趋势系数均通过了P=0.001的显著性检验；冬季蒸发量比较稳定，倾向率仅为 -3.691 mm/10年，趋势系数通过了P=0.05的显著性检验。

2.3 年际分布及变化特征

1958—2013年沽源县多年平均蒸发量1 611.7 mm，1960年蒸发量最大，为2 063.0 mm；2010年蒸发量最小，为1 266.9 mm，二者相差796.1 mm。1958—1978年，仅有5年蒸发量略低于平均值；80年代，蒸发量在平均线上下小幅波动；90年代以后，蒸发量常年低于平均值，1990—2013年，仅有2年的蒸发量略高于平均值；2010—2013年蒸发量更是远离平均线（图3），平均蒸发量1 338.4 mm，较平均值偏小273.3 mm。1958—2013年蒸发量倾向率-92.691 mm/10年，趋势系数-0.764，通过了P=0.001的极显著性检验。

2.4 蒸发量年代际分布及变化特征

从表2可以看出，各年代际蒸发量呈逐年代下降趋势[4]。20世纪80年代之前，各年代蒸发量均高于平均值，距平为正；80年代蒸发量接近平均值略偏低；90年代及之后，蒸发量距平为负，蒸发量最少是2011—2013年（1 362.3 mm），较最多的1958—1960年偏少495.4 mm。70年代蒸发量较60年代减少了169.3 mm，减幅最大；其次是2011—2013年，较00年代减少了98.3 mm；再次是90年代，较80年代减少了95.5 mm。

3 影响蒸发量的气象因子

蒸发量的大小主要取决于温度高低，其次还与风速呈正相关，与湿度呈负相关。一年四季中，夏季温度最高，所以蒸发量最大；春季温度略高于秋季，但春季风速最大、湿度最小，有利于蒸发，故其蒸发量远高于秋季，和夏季蒸发量接近；冬季是冰面蒸发，其蒸发量值最小。

分析表明，沽源縣气温呈上升趋势，但蒸发量呈下降趋势，说明造成蒸发量呈减少趋势的不是温度因素。各要素线性回归计算结果表明，沽源县1959—2013年平均风速气候倾向率 -0.496 m/（s·10年），趋势系数0.92，通过了P=0.001极显著检验，说明风速减弱显著；日照气候倾向率-6.839 h/10年，通过P=0.05的检验；气温日较差气候倾向率-0.161 ℃/10年，趋势系数通过了P=0.05的检验。蒸发量与风速相关系数为0.749 2，通过了P=0.001极显著检验，说明沽源县蒸发量与风速呈显著正相关，其减少是由于风速减弱所致。蒸发量与气温日较差相关系数为0.334 8，通过了P=0.05的检验，呈正相关，所以气温日较差的减小也是导致蒸发量减少的因素；蒸发量与日照相关系数为0.128 8，呈正相关，通过了P=0.05的检验，说明日照的减少也影响了蒸发量的减少。

4 结论

（1）沽源县蒸发量年内呈单峰型分布，5月为最大峰值，1月最小。一年四季中，夏季最大，春季略少于夏季，秋季不足夏季的1/2，冬季为冰面蒸发，只占全年蒸发量的5%。1958—2013年，沽源县年平均蒸发量1 611.7 mm。

（2）各月及四季、年蒸发量均减少，各月中5月蒸发减少最显著；四季中春季减少最多，其次是夏季、秋季，冬季减少不明显；年蒸发量气候趋势率 -92.691 mm/10年，减少显著。

（3）造成蒸发量减少的主要原因是沽源县风速减弱。另外，也与气温日较差、日照减少有关。

5 参考文献

[1] 阿布都克日木·阿巴司.英吉沙县1965—2009年蒸发量变化特征及原因分析[J].沙漠与绿洲气象，2011，5（6）：46-49.

[2] 许丽景，李海川.沧州市近40年蒸发量变化特征分析[J].安徽农业科学，2013，41（21）：9032-9034.

[3] 刘英，周忠文，张永霞.环县近60年蒸发量变化特征及影响因子分析[J].中国农学通报，2015，31（29）：206-211.

[4] 刘学锋，于长文，任国玉.河北省近40年蒸发皿蒸发量变化特征及影响因素初探[J].干旱区地理，2007（4）：507-512.