影响一般气象站蒸发量的主要气象因子分析

薛淑琴 赵晓英

摘要  对影响锡林郭勒盟6个一般气象站20 cm直径小型蒸发皿蒸发量相关气象因子进行分析。选取锡林郭勒盟6个一般气象站30年（1981—2010年）日平均气温、日平均风速、日照时数、日平均相对湿度，运用相关分析、逐步回归等数理统计方法，建立一般气象站蒸发量计算的多元线性回归模型方程。结果表明，日蒸发量与日均气温、日均风速和日照时数呈显著正相关，与日均相对湿度呈负相关。采用6个一般气象站2011—2012年逐日观测数据回代蒸发经验公式，得出日平均蒸发估算值是实际蒸发量的0.9倍，说明此经验公式配上适当的修正系数，适用于锡林郭勒盟一般气象站停止小型蒸发观测后蒸发量的理论估算值计算，为地方气象服务提供了依据。

关键词蒸发量;气象因子;相关系数;回归分析

中图分类号：P426.2文献标识码：A文章编号：2095-3305（2019）03-076-02

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2019.03.031

蒸发是自然界水循环过程中的一个重要基本环节[1]，既是地表热量平衡、水量平衡的组成部分，又是决定天气与气候条件的重要因子[2]。蒸发量一直是水资源评价、水文研究、水利工程设计和气候区划的重要参考指标，可以作为一个地区评判干旱级别的参考依据，为今后综合评述某一地区气候特点，恢复生态环境对比数据提供依据。因此进行蒸发量的研究，对深入了解气候变化规律及探讨气候变化的原因具有十分重要的意义。按照中国气象局业务规定，自2014年1月1日起全国一般气象站停止小型蒸发观测。为满足今后社会经济发展对气象服务的需求，为地方政府引进重大建设项目提供资料的完整性，弥补一般气象站在蒸发量停止观测后资料的空缺，深入了解和分析蒸发量对内蒙古地区开展相关研究意义重大[3]。为此，笔者主要分析了影响蒸发量的相关气象要素，研究出一般气象站蒸发量的计算经验公式。

1资料与方法

选用锡林郭勒盟的乌拉盖、苏尼特右旗、镶黄旗、正镶白旗、太仆寺旗、正蓝旗6个一般气象站30年（1981—2010年）日均气温、日均风速、日均相对湿度、日照时数观测资料，运用相关分析研究影响一般气象站蒸发量的气象因子的相关性，通过运用逐步回归剔除影响不大的因子，建立一般气象站蒸发量计算的多元线性回归模型方程，回代2011—2012年气象资料确定修正系数，运用经验公式对2013年蒸发量进行检验。

2结果与分析

2.1影响蒸发的气象因素

影响蒸发的因素有温度、湿度、液体的表面积、液体表面上方的空气流动速度、光照强度等，通常情况下：温度越高，蒸发越快;液体面积越大，蒸发速度越快，气象上小型蒸发量是固定20 cm口径的蒸发量，故不考虑表面积的影响;空气流动速度快，通风好，蒸发就越快。因此，该研究把气温、风速、日照、相对湿度纳为影响蒸发量变化的主要因子，其他气象要素也有一定影响，但在以后运用过程中会逐步完善。

2.2相关系数的计算

利用SPSS软件建立蒸发量与气温、相对湿度、日照时数、风速的相关系数矩阵，求得五者间的相关系数（表1）。

以上系数均通过0.05显著水平检验。从日蒸发量与影响因素的相关分析可以看出，日蒸发量与日均气温、日均风速和日照时数呈显著正相关，与日均相对湿度呈负相关。其中日蒸发量与日平均气温相关系数最大，其次为日照时数，与日均风速相关系数最小。

2.3建立多元线性回归模型

利用SPSS软件能够很好地进行线性回归分析的复杂计算。设因变量为日蒸发量（y），自变量（x）为各气象因子，并分别做各因子与y的散点图（图1），基本都在-2～2区间内，二者符合线性规律，故对y进行多元线性回归分析 （表2） 。

利用偏回归系数，建立自变量各气象因子（x）与因变量日蒸发量（y）的多元回归方程：

对上述方程进行多元回归的假设性检验。首先，对方程的拟合度进行检验。用SPSS软件做出自变量因子的R值为0.972，此值几乎接近于1，说明方程的拟合度很好。其次，对回归方程进行F检验，设显著性水平α=0.05，P值=0<α=0.05，由此可知建立的线性回归方程是显著的。最后，对方程的系数进行t检验。由表2可知，Sig.=0<0.05，说明方程系数间存在显著性关系。

对上述方程未进行最优子集的最终选择，但该模型符合假设性检验指标，对日蒸发量有一定的预报意义。

2.4回归模型方程的检验

为进一步说明模型方程的有效性，选取锡林郭勒盟6个一般站2011—2012年逐日日均气温（x1）、日均风速（x2）、日照时数（x3）作为自变量，代入多元线性回归模型中，计算出理论日蒸发量值求取年蒸发量，并与实际测得的年蒸发量值相比较，得出年平均蒸发估算值是实际蒸发值的0.9倍。通过对逐日蒸发量实际测量值与多元线性回归模型计算结果对比得知，日蒸发量较小时次模拟数值与实况有出入，出现正负偏差，这可能与导致日蒸发量小的影响气象因子相对复杂有关，日蒸发量较大时次模拟效果较好。统计结果表明，日蒸发量越大，拟合值的合格率最高，模拟效果越好。另外，研究结果显示在建立回归模型前引进的气象因子存在一定的局限性，导致模型预报有偏差，但总体效果尚好，方法可行。对于蒸发过程中所涉及的各种相关气象要素，在今后的研究中有待进一步探讨。

為了证明经验公式的可用性，利用锡林郭勒盟6个一般站2013年逐日数据资料进行了检验（表3），平均拟合率达到96%，只有个别蒸发量存在一定差值，其中不排除人为操作因素而引起的日照和实测蒸发量观测存在的误差，因此回归模型方程信用程度仍然是很高的。

3结论与讨论

自2014年1月1日起全国一般观测站停止蒸发观测，而当地气象服务中要经常使用年蒸发量，经过研究分析计算出一般气象站年蒸发量，使气象部门摆脱了在为地方服务中不能提供蒸发数据的尴尬局面。该研究可以应用到实际工作中，也可用于尚未设置蒸发观测项目的区域自动站蒸发量的计算，对于气象部门使用连续、有效的蒸发气象数据起到订正和“补缺”的作用，也为水利和环境部门研究水、陆面蒸发等领域提供科学依据[4]。通过以上分析得出结果如下：

（1）蒸发与各气象要素存在密切关系，通过逐步剔除不显著因子，确定主要相关因子，表明日蒸发量与日均气温、日均风速和日照时数呈正相关，与日均相对湿度呈负相关。

（2）通过SPSS软件计算各统计数值建立起多元线性回归模型，此经验公式配上适当的修正系数，适用于锡林郭勒盟6个一般气象站停止小型蒸发观测蒸发量的理论估算值计算，为地方气象服务提供依据。另外，此回归模型所引进的气象因子存在一定的局限性。导致模型预报有偏差，但总体效果尚好，方法可行。对于蒸发过程中所涉及的各种相关气象要素，在今后的研究中有待进一步探讨。

参考文献

[1] 胡微.浅谈特殊雨情下E-601型蒸发器的蒸发量计算[J].陕西水利，2011（5）：45-46.

[2] 杨秀芹.蒸发皿蒸发量变化及其研究进展[J].地球物理学进展，2008（5）：1494-1498.

[3] 杨晶，董祝雷，孟玉婧.内蒙古小型与E601型蒸发皿蒸发量折算系数分析[J].内蒙古气象，2018（5）：33-36.

[4] 段旭.预报因子选取及方程建立人机交互平台[J].气象，2010，36（11）：120-125.

责任编辑：郑丹丹