新疆艾比湖流域潜在蒸散变化特征与成因

蒲 强

（新疆维吾尔自治区水文局，新疆 乌鲁木齐 830000）

潜在蒸散量能够对作为生产潜力和水分循环以及气候干旱程度的参数做出准确的评价，特别是在干旱和半干旱地区应用的比较广泛。新疆艾比湖流域由于当地气候的变化和土地的不科学开发，导致艾比湖水位和面积以及水质都发生了严重恶化。现阶段，艾比湖流域出现了水源短缺和生态恶化的情况，严重影响了当地农业和工业的发展。本文主要对新疆艾比湖流域径流和的气候要素变化进行研究，并集中研究时间的变化趋势，利用传统的研究方式不能对气象因子之间的影响程度进行量化的分析，因此，利用辐射校正具体模型来计算ET，并利用气候倾向率以及Mann-Kendall检验的方法对ET0进行分析；利用Morlet小波分析来研究ET0周期变化规律，并利用通径分析中敏感性指标分析来研究ET0。

1 流域概况

艾比湖流域位于我国西北干旱地区，是新疆第一大盐水湖。艾比湖流域的三面都有高山环绕，中部地区为平原，因此，艾比湖为封闭式的湖泊。由于气候的原因导致流域内的生态环境非常的脆弱，流域内的水汽直接受到气候变化的影响。由于流域内降水稀少且阳光充足，并且对大风天气，导致流域内的蒸散量在逐渐不断的加剧。本文研究的主要区域属于温带大陆性气候，每日的平均气温在7～9℃，年平均降水量在90 mm，年平均蒸发量高于3791 mm，年日照为2800 h。

2 资料和方法

2.1 数据来源

气象数据来源为中国气象数据共享网站，结合艾比湖流域1960~2015年期间6个气象站的相关数据，其中包括：降水量、最高气温、最低气温以及流域内相对湿度、风速、大气压强以及日照对数。季节的划分主要根据的是气象学的相关标准，3到5月为春季，6到8月为夏季，9到10月为秋季，12月到次年2月为冬季[1]。

2.2 研究方法

2.2.1 小波分析

在小波分析的过程中要将时间和频率作为独立的变量，并在时间和频率上对一维信号进行展开，这样能够更加清楚的对时间序列不同时域内的频率特点充分的体现出来，并可以清楚地反映出存在差异频率的时间分布特点。利用小波函数来分析潜在蒸散量的周期性变化规律。从小波函数计算的数据可知，小波系数的数值能够直接反应出不同时间段的一个时间尺度的强弱分布特点，小波的方差则可以体现出能量根据时间尺度分布的特点。

2.2.2 通径分析

通径分析是一种多元的统计技术，主要是通过对自变量和因变量中的系数进行分解，分解为能够直接作用和进行间接作用的代数和，以此来研究不同变量间的相互关系以及自变量对因变量产生的具体作用方式和程度。这种统计和计算的方式在实际的统计过程中不会受到自变量间度量单位以及变异程度的影响，能够充分保证数据的准确性，为研究得出可靠的结果提供有效的保障。由于潜在蒸散量受到不同气象因子的共同影响，并且不同的气象因子之间还具有一定的关联性，因此，在实际的研究过程中并不能对单个因子对潜在蒸散量的影响程度进行肯定，利用通径分析方法能够有效的解决研究中遇到的这个问题。本文主要运用的是利用SPSS19.0，并利用痛径分析和指标敏感性分析定量研究不同气象因子对潜在蒸散量影响的程度。

3 结果分析

3.1 艾比湖流域潜在蒸散量的年际和年代际变化

表1为艾比湖流域年以及季节潜在蒸散量的年代际变化情况。从表中可以看出，艾比湖流域潜在蒸散量主要表现特征为岁年代逐渐的递减的特征。其中在1960年以后潜在蒸散量的值是最高的阶段，为1021.7 mm；2000年至2015年间蒸散量的值为最低，为899.6mm。每十年为正距平，并分别比年均值要高出65.6 mm、55.2 mm、12.7 mm；从90年代以后数值转为负距平，并比年均值要低40.6 mm、56.7 mm。在夏季和春季两个季节中的变化数值和年均值的变化情况大体上一致，都是随着年代的增加蒸散量出现逐渐递减的趋势。春季和冬季潜在蒸散量从1960~1990年之间呈现出逐年递减的趋势，从2000年以后蒸散量就出现上升的趋势。

表1 艾比湖流域年及季节蒸散量变化 单位：mm

图1为艾比湖流域中潜在蒸散量的年际变化情况。可以看出从20世纪60年代到2015年艾比湖流域的年蒸散量的平均值在956.1 mm，最小值在1993年，蒸散量为821.8 mm；最大值在1963年，蒸散量为1130.9 mm，极差为308.8 mm，年际差异很大。通过多项式进行拟合充分表明了艾比湖流域的年蒸散量在20世纪60年代到60年代末期、20世纪90年代至2015年分别呈现出了先上升然后下降的趋势，并且在2000年之后蒸散量减缓的趋势逐渐的变小。年蒸散量的气候倾向率在-28.87 mm每10年，（MK检验Z=-5.32，p<0.001）并呈现出显著下降的趋势[2]。年蒸散量的气候倾向率为-10.1 mm每10年，并逐渐呈现变化减少的趋势（p<0.01）。从这些数据中可以看出艾比湖流域潜在的蒸散量具体的变化特征和新疆大对数地区的变化情况具有一致性，并且下降的幅度显著加大。

图1 艾比湖流域中潜在蒸散量的年际变化情况

3.2 新疆艾比湖流域蒸散量的季节性变化

通过分析可以得出，这四个季节的蒸散量在夏季时为最高，且平均值在519.8 mm；其次是在春季，平均值是260.6 mm；秋季为165.5 mm；冬季为10.1 mm，这四个季节的蒸散量分别占全年的54%、26%、16%、和2%。这可以充分的说明在夏季和春季对整年的蒸散量值贡献量是最大的，占全年的80%以上，并且各个季节的潜在蒸散量是随着年份的增加逐渐出现下降的趋势[4]。

3.3 艾比湖流域潜在蒸散量变化的成因分析

通过通径分析的方法对潜在蒸散量和气象因子进行分析后，并找出相应的共线性变量，包括降水和风速以及相对湿度和平均气温等，将影响不明显的因素进行排除，然后建立起最优的方程。从相关的数据可以看出，风速是影响其非常重要的因素，相对湿度和降水以及净辐射和最高气温对潜在蒸散量影响依次减弱。净辐射与降水和潜在蒸散量的关系较大，主要是通过风速和相对湿度来间接进行影响的[3]。因此，可以得出不同的气象因子之间是存在相互制约和影响的关系的，影响艾比湖流域的重要气象因子是风速和相对湿度，并且能够同其他的影响因子进行综合的作用。

4 结语

根据艾比湖流域的地理位置可以得出，风速是影响其潜在蒸散量的最主要的因子，艾比湖流域植被的覆盖率在不断的增加，有效地增加了流域内地表的粗糙程度，这使得风速在倾向率呈现逐年减小的趋势，蒸散量也在逐渐的减小。艾比湖的平均气温呈现逐渐上升的趋势，使水汽循环的速度加大，但是气温的敏感性在降低，因此，风速减少超过了温度升高对潜在蒸散量的影响，从而导致该地区潜在蒸散量呈现下降的趋势。

[1]李艳红,楚新正,金海龙.新疆艾比湖流域水文特征分析 [J].水文,2006，26(5):68-71.

[2]阿迪来&#；乌甫,玉苏甫&#；买买提，玉素甫江&#；如素力，等.2000-2014年艾比湖流域地表Ea与Ep时空分布特征及成因 [J].中国水土保持科学，2017，15(4):60-67.

[3]谭娇，丁建丽，董煜，等.新疆艾比湖绿洲潜在蒸散量年代际变化特征[J].农业工程学报，2017，33(5):143-148.

[4]秦鹏，刘强.艾比湖流域潜在蒸散量时空变化特征[J].中国农村水利水电，2017(6):111-117.