气象因子对辽河流域蒸散发的影响研究

蒋 迪，信永达

（1.吉林松辽工程监理监测咨询有限公司，吉林 长春 130021；2.松辽水利水电开发有限责任公司，吉林 长春 130021）

0 引言

作为能量平衡的重要环节，同时又是水文循环的重要组分，地表蒸散连接土壤-植被-大气，不仅是生态系统内部循环的纽带和通道，也决定着水资源的配置与再分布[1，2]。了解地表蒸散特征及演变规律不仅可以阐释区域水文循环规律[3]，还有对当地水资源合理配置及精准农业等工程的实施提供科学依据。

流域蒸散受多种因素影响，在研究实践中发现其中最重要的两类因素之一为气象因子[4]。辽河流域作为我国重要的经济基地和农业生产地区，水资源相对短缺，供需矛盾日益突出。了解辽河流域蒸散发与气候条件的关系，有助于深入了解流域水循环状况，为水资源合理配置、洪旱灾害成因分析，以及发展精准农业提供科学依据。

本文根据以往辽河流域区域气候特征和遥感影像数据，应用回归分析方法，研究降水、气温、风速等气象因子与蒸散发的关系，为评价流域内蒸散量的影响因素提供参考。

1 研究区域

辽河，全长为1 430 km，流域面积为22.9万km2，是中国东北地区南部最大河流。辽河流经河北、内蒙古、吉林、辽宁四省（区），在辽宁盘山县流入渤海。按照水系，可将辽河流域分为西辽河流域、东辽河流域、太子河流域和浑河流域进行研究。

2 数据来源及分析方法

气象数据来自中国气象网，由国家科学数据中心发布的中国地面气候资料日值数据集（V3.0）。本文利用研究区内共16个气象站点的2000—2020年每年8月的日均气温、降水量和风速数据。蒸散数据选择2000—2020年（8月）MOD16A2月蒸发（ET）生长季的遥感数据究，空间分辨率为0.05°×0.05°、轨道号为H26V04和H27V04，探索研究辽河流域的地表蒸散特征。采用MRT工具，对影像数据进行拼接、影像投影、提取波段及重采样等处理。之后对各气象因子与蒸散的关系进行回归分析。回归分析是在基于研究现象和相关分析的基础上，对自变量x和因变量y的变动趋势之间拟合数学模型进行数量推算的统计分析方法。

3 研究结果

3.1 生长季降水与各流域段蒸散的关系

基于基础降雨和蒸散数据，拟合得到各研究区域8月份平均降水量与蒸散量的线性回归方程如表1所示。

研究区生长季多年平均降水量依次排序为西辽河流域＜东辽河流域＜太子河流域＜辽河中游流域。西辽河、东辽河流域蒸散量随着降水量的增加而减小，降水量每增加1 mm，蒸散量分别减小0.049 0和0.040 8 mm/d；辽河中游、太子河流域蒸散量随着降水量的增加而增加，降水每增加1 mm，蒸散量分别增加0.023 0和0.014 0 mm/d。研究分区降水量和蒸散量的关系影响着辽河流域整体，加之受其他地区影响，辽河流域蒸散量随着降水量的增加而减小，降水每增加1 mm，蒸散量减小0.001 3 mm/d。

总体上看，降水和蒸散之间的回归关系虽然相对较离散，但趋势是明显的。各子流域蒸散量是随着降水量的变化而呈现或增加或减少的趋势的。在东辽河与西辽河这样的降水量较少的地区，下垫面对于雨水的利用，某种程度上要大于水分的蒸腾效能，因此，在月均降雨量小于150 mm时，由于入渗作用和作物吸收，地表蒸腾反而不会随降雨量的增加而增加。当月均降雨量大于150 mm时，流域的蒸散量才会呈现正增长，如太子河流域及辽河中游段。

3.2 气温与各流域段蒸散的关系

基于基础气温和蒸散数据，拟合得到各研究区域8月份平均降水量与蒸散量的线性回归方程如表2所示。

研究区生长季多年平均气温依次排序为西辽河＜东辽河＜辽河中游＜太子河，其流域蒸散量随着气温的增加而增加，气温每增加1℃，蒸散量分别增加2.500 0，1.130 0，0.850 0，6.770 0 mm/d；研究分区气温和蒸散量的关系严重影响着辽河流域整体，加之其他地区影响，导致辽河流域蒸散量随着气温的增加而增加，气温每增加1℃，蒸散量增加5.730 0 mm/d。

可见，气温与流域蒸散显示出了强的相关关系，不论是各支流还是全流域的整体结果均显示出温度和蒸散量的正相关关系，与前人研究相符[5]。在全球气候变化的背景下，温度作为最重要的指示因子，会在很大程度上影响地表蒸散，甚至打破地表蒸散的稳定状态。

3.3 风速与各流域段蒸散的关系

基于基础风速和蒸散数据，拟合得到各研究区域8月份平均风速与蒸散量的线性回归方程如表1所示。

表1 各研究区域2000—2020年8月各气象因子与蒸散的回归方程

研究区生长季多年平均风速依次排序为辽河中游＜太子河＜西辽河＜东辽河，最高为1.62 m/s，最低为1.09 m/s。显然，各流域风速之间存在差异性，从而导致风速和蒸散之间的关系不尽相同。不仅如此，风速和蒸散量之间存在密切相关性，所以研究风速和蒸散量之间的关系尤为重要。西辽河、太子河流域蒸散量随着风速的增加而增加，风速每增加1 m/s，蒸散量分别增加3.750 0和11.640 0 mm/d；辽河中游、东辽河流域蒸散量随着风速的增加而减小，风速每增加1 m/s，蒸散量分别减小8.290 0和13.700 0 mm/d。研究分区风速和蒸散量的关系严重影响着辽河流域整体，加之其他地区影响，导致辽河流域蒸散量随着风速的增加而增加，风速每增加1 m/s，蒸散量增加5.460 0 mm/d。

风速对蒸散有着一定的影响。辽河流域地表蒸散随风速的增加而增加，但各子流域的规律则不尽相同。原因可能是地表覆被类型和地形起伏引起的。西辽河、太子河流域蒸散量随着风速的增加而增加，西辽河与太子河流域地势起伏相对较小，而地表覆被中多以农田草地为主，更容易受到风力扰动的影响，因此，风速越高，蒸散量越大。而东辽河的特点是地势相对起伏，且地表覆被中森林占比较高，可以有效地降低风速，减缓风力对地表蒸散的扰动效应。辽河中游段虽处于平原区，但大多处于城市区和近郊区，虽然植被类型中森林占比较少，但是人类建筑如同森林一样，也减少了风力对于地表蒸散的扰动。所以在这两个地区，蒸散量与风速关系不成正相关。辽河流域整体上显示地表蒸散与风速正相关。

4 结语

本文基于气象数据和蒸散发数据，利用回归分析，研究了西辽河流域、东辽河流域、太子河流域和辽河中游流域在生长季降水、气温、风速等气象因子与各流域段蒸散的关系，构建了回归方程，形成了拟合点位图，拟合精度较好论述了各分流域及辽河整体流域的气候因素与蒸发量的变化程度，可为辽河流域蒸散的准确估算提供依据。