基于氣象因素的遼寧省阜新市參考作物騰發量的敏感性

李波　王溥澤　遲道才等

摘要：基于遼寧省阜新市近15年的氣象觀測資料，利用敏感系數法分別分析了阜新市多年日平均參考作物騰發量（ET0）對各氣象因素的敏感性，探討了阜新地區不同季節ET0的主要氣象影響因素。結果表明：氣溫、太陽輻射、ET0多年平均變化均呈現拋物線形，最大值均出現在夏季；ET0對太陽輻射的正敏感性最大，對水汽壓的負敏感性最大；阜新地區參考作物騰發量最大值為4.6 mm。

關鍵詞：阜新市；騰發量；敏感系數法；Penman-Monteith公式；氣象因素

中圖分類號： S163+.4 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2015）03-0281-03

區域參考作物騰發量對于氣象變量的敏感性研究可為農作物騰發量的精確估算、在假定氣候條件下農作物耗水量的預測提供參考，從而為農業灌溉提供依據[1-4]。參考作物騰發量（ET0）的敏感性分析是研究氣象變量對ET0變化的影響程度，國內外學者關于不同地區的氣象因素對于作物騰發量的影響作了許多研究。研究結果表明，氣象因素對地區參考作物騰發量的影響是很明顯的，比如佟玲等研究了石羊河流域氣候變化對ET0的影響，得出當地ET0與平均相對濕度相關性最好[5]；曹紅霞等研究得出，風速和日照時數的減少趨勢是引起關中地區ET0降低的主要原因[6]；張瑞美等研究了ET0與氣象因素間的關系，得出ET0與“溫度因子”的關系最強[7]；李天軍等研究表明，相對濕度為關中地區ET0最敏感的氣象因素[8]。目前國內外學者對區域參考作物騰發量對氣象變量敏感性問題的研究多采用敏感曲線法[9-11]，該方法簡單、精確，但須要分析的數據較多、研究時域較長、區域面積較大。近年來出現了敏感系數法[3]，該方法使用方便、精度高且能滿足大時空跨度分析的要求。目前，遼寧省阜新地區正大力發展農業節水灌溉，相關指導合理灌溉的基礎理論很缺乏，有關阜新地區ET0對氣象變量敏感性的研究也很少。

因此，本研究基于阜新地區連續15年的實測氣象數據，采用基于Penman-Monteith（P-M）模型的敏感系數法，分析阜新市ET0對各氣象因素的敏感性，并計算阜新地區的參考作物騰發量，以期為遼西北半干旱地區的農業灌溉提供理論依據。

1 遼寧省阜新地區的氣象變化趨勢

1.1 遼寧省阜新地區氣象資料

阜新市位于遼寧省的西北部，總面積10 445 km2，其中耕地面積為2 887.44 km2，占總耕地面積的62%；阜新市多年平均降水量503.4 mm；阜新市屬于低山丘陵區，海拔高度 48.5～831.4 m，海拔最高點為西北部的烏蘭木圖山，最低點為東南部的十家子鄉南甸子村。

氣象資料主要采用阜新市氣象站的1999—2013年的日氣象數據。所提取的氣象數據主要有降水量、平均風速、平均氣溫、平均水汽壓、平均相對濕度、日照時數等。研究中用到的太陽輻射是通過P-M公式，用日照時數等其他數據換算得到的[4]。

1.2 阜新地區氣象因素的變化規律

阜新市多年日平均氣溫、多年日平均風速、多年日平均相對濕度、多年日平均太陽輻射的變化規律如圖1所示。由圖1-a可知，阜新市全年氣溫變化呈拋物線形，最高氣溫出現在7月，達到了25 ℃；最低氣溫在1月、12月出現，一般在 -14 ℃ 左右。由圖1-b可知，阜新市春季風速較大，進入4月風速出現峰值，達到了4.5 m/s；然而，隨著氣溫的不斷升高，風速逐漸下降，到8月出現“峽谷”；該地區春季風速受季風氣候影響較大，在夏、秋、冬3個季節風速相對較為平穩，基本保持在2～3 m/s。從圖1-c中可見，平均相對濕度的變化表現為1個波峰、1個波谷，主要原因是春季受到季風影響，水汽散發較快，造成相對濕度較低，最低點達到了30%；進入夏季后，受氣溫升高、降水較多、風速平穩等多方面影響，使相對濕度出現峰值，達到了80%。圖1-d中太陽輻射與氣溫的變化規律基本保持一致，然而太陽輻射的峰值出現在6月，比氣溫峰值提前1個月，可以看出，太陽輻射最大值為 15 MJ/（m2·d），最小值在1 MJ/（m2·d）左右。

2 遼寧省阜新地區參考作物騰發量的變化趨勢

從圖4可以看出，太陽輻射與水汽壓在5—9月對ET0影響最大，太陽輻射起正作用，水汽壓起負作用。風速與氣溫的敏感系數較為接近，在進入夏季的6月、7月、8月這3個月間風速的影響小于水汽壓對ET0影響。

4 結論

總體上看，阜新市參考作物騰發量對氣溫、風速、太陽輻射和水汽壓4個主要氣象變量的敏感性，隨著時間的變化而出現較為規律的變化。（1）阜新市全年氣溫、太陽輻射、參考作物騰發量變化均呈現拋物線形，最大值均出現在夏季；風速在春季出現峰值，夏、秋、冬3季風速較穩，維持在2～3 m/s；相對濕度在春季、夏季分別出現波谷、波峰，最大值為80%，最小值為30%。（2） 騰發量總體上呈現拋物線形，峰值出現于5月，最大值為4.6 mm/d，最小值為0.8 mm/d。（3）從多年日平均氣象因素的敏感系數來看，氣溫敏感系數（STA）變化趨勢呈現“W”形，但是氣溫敏感系數全年浮動在-0.03～005，變輻較小；太陽輻射敏感系數（SRN）變化趨勢呈拋物線形，在夏季達到峰值，最大值為1.5；水汽壓敏感系數（Sea）在全年均為負數，7月出現波谷，對ET0起很大的負作用。太陽輻射是對阜新市ET0最有正影響的氣象因素，水汽壓是對ET0最有負影響的氣象因素。從各氣象因素敏感系數的多年日平均來看，太陽輻射與水汽壓在5—9月中對ET0影響最大，太陽輻射起正作用，水汽壓起負作用。風速與氣溫的敏感系數較為接近，在進入夏季的6月、7月、8月這3個月間風速的影響小于水汽壓對ET0影響。

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