1983～2013年洛寧縣蒸發量變化特征及原因分析

摘要利用洛寧縣1983～2013年小型蒸發皿蒸發量資料，采用氣候傾向率及相關分析方法，對蒸發量的年、季、月變化趨勢、變化特征等氣候變化進行了比較全面的分析。結果表明，近31年洛寧縣蒸發量呈總體下降趨勢，其中秋季蒸發量的減少對全年蒸發量的下降影響最大；不同季節蒸發皿蒸發量變化趨勢不同；影響蒸發量的主要氣候因子是云量、日照、風速，其中蒸發量與日照、風速呈正相關，與云量呈負相關。

關鍵詞洛寧縣；蒸發量；變化特征；影響因子；相關性

中圖分類號S162文獻標識碼A文章編號0517-6611（2015）26-189-03

AbstractBy using annual pan evaporation data of Luoning County from 1983 to 2013， adopting correlation analysis and climate tendency rate， the annual， seasonal， monthly variation trend and variation characteristics of evaporation was comprehensively analyzed. The results showed that in Luoning County， nearly 31 years of evaporation decreased， and the decrease of the amount of the fall had the greatest impact on the annual evaporation； the change trend of the evaporation in different seasons is different； the main climate influencing evaporation include cloudiness， sunshine， wind speed， evaporation is positively correlated with sunshine and wind speed， negatively correlated with cloudiness.

Key wordsLuoning County； Evaporation； Change characteristics； Influencing factor； Correlation

收稿日期20150714蒸發既是地表熱量平衡的組成部分，又是水量平衡的組成部分，是水循環中最直接受土地利用和氣候變化影響的一項。反過來，蒸發又可以對空氣濕度、氣溫等氣象要素起到調節作用。因此，進行蒸發量變化的研究，對深入了解氣候變化規律及對未來水資源的規劃設計和開發利用具有重要的參考價值[1-4]。故縣水庫位于河南省洛寧縣故縣鎮、黃河支流洛河中游，距洛陽市165 km。水庫自20世紀90年代初投入使用，以防洪為主，兼有灌溉、發電和工業供水等綜合效益。但隨著城區供水任務增大，洛陽市現有供水能力已不能滿足需要，需要增加新的供水水源，故縣水庫水質優良已成為洛陽水源地的唯一選擇。洛陽市政府計劃投資16.65億元修建故縣水庫引水工程，2015年年底前將開工建設，預計2016年9月底前可建成并投入運行，引水工程可以提高供水質量，提升群眾飲水安全水平，有利于改善用水結構，優化水資源配置，可以為洛陽市長遠發展提供供水保障。因此對該區域蒸發量變化的研究對深入了解氣候變化規律和原因，進一步探討氣候變化對水平衡和水循環要素的影響具有重要意義[5]。

隨著氣象事業的發展和觀測資料的不斷累積，許多國內外研究者利用多年觀測資料來研究蒸發量的變化特征以及影響因子[6-11]。如Peterson等[6]利用美國和前蘇聯1950～1990年的觀測資料，發現蒸發量呈穩定下降趨勢，并得出了低云量的增加是促使蒸發量減少的論斷；Liu等[7]依據我國85個氣象站50年的蒸發量觀測資料，分析得出了除東北地區之外，蒸發量均有明顯的下降趨勢，并認為太陽輻射是影響蒸發量變化的重要因素；安月改等研究發現蒸發量的下降與平均風速存在正相關[9]，風速是影響年蒸發量下降的主要因子[10]，蒸發量與大氣相對濕度的相關性最好[11]。筆者在此利用洛寧縣1983～2013年蒸發量觀測資料，用氣候變化速率的分析方法來分析蒸發量的變化特征，探討主要的氣象因子對蒸發量變化的影響，以期更好地了解洛寧當地的氣候變化情況，為相關研究提供參考。

1資料與方法

1.1研究區概況洛寧縣位于河南省洛陽市西部（34°05′～34°38′N、111°08′～111°49′ E），洛河中游，最高海拔為2 103 m，年平均氣溫13.7 ℃，日照時數2 217.6 h，年平均無霜期216 d，年降水量 600～800 mm。 總土地面積2 306 km2，共有人口46萬，是河洛文化的發祥地，境內有標志中華文明淵源的“洛出書處”、“倉頡造字臺”、“伶倫制管”等眾多歷史文化遺存，是中華文明之源、文字之源、音樂之源。

1.2資料選取洛寧縣1974年從老站遷到現址，一直使用小型蒸發，小型蒸發皿口徑20 cm，放在距地70 cm的位置[12]173。因此，資料有一定的延續性和使用價值，在此選用近31年（1983～2013年）的觀測資料，包括蒸發量、日照時數、溫度、云量、風速、降水量、相對濕度等氣象要素，并對它們進行分析。四季的劃分是采用氣象學上的標準，即春季（3～5月）、夏季（6～8月）、秋季（9～11月），冬季（12月～次年2月）。

1.3分析方法利用線性方程Y=ax+b（x=1，2，…，n）表示氣象要素的變化率，其中，Y為氣象要素x的擬合值；a為氣候傾向率，表示氣象要素的變化率。運用Excel進行圖表繪制和基本的數據統計，運用SPSS10.0進行Pearson相關性分析。

2蒸發量變化特征分析

2.1年變化從年蒸發量變化曲線（圖1）可以看出，近31年洛寧縣蒸發量總的趨勢是下降的，下降趨勢不太明顯，比較緩和，其氣候變化速率為-40.53 mm/10a；年最大蒸發量出現在1986年，為1 439.7 mm，年最小蒸發量出現在2000年，為968.2 mm，年最大與最小相差471.5 mm，31年平均蒸發量為1 128.7 mm。從時間段來分析，1984～1986年蒸發量是明顯的上升趨勢，1986～1989和2004～2009年蒸發量則是明顯的下降趨勢，最為平穩的是1989～2003年，總體上雖然呈上升趨勢，但比較緩和。由此看來，1986～1989和2004～2009年蒸發量的下降趨勢對全年的影響是比較明顯的。

圖11983～2013年洛寧縣小型蒸發皿年平均蒸發量變化2.2季變化1983～2013年洛寧四季平均蒸發量為128.6 mm，其中，春季蒸發量為386.3 mm，占全年的34.2%，夏季蒸發量為401.3 mm，占全年的35.6%，秋季蒸發量為201.0 mm，占全年的17.8%，冬季蒸發量為139.9 mm，占全年的12.4%。蒸發量的季節分布不均衡，其中春季和夏季蒸發量比較大，占全年的69.8%，秋季次之，冬季的蒸發量為一年中最少。

從洛寧春、夏、秋、冬四季蒸發量變化曲線（圖2）可以看出，除春季蒸發量變化趨勢為上升外，其余三季蒸發量變化趨勢均為下降，其中夏季和冬季的線性變化趨勢比較平緩，秋季的下降趨勢比較明顯。春、夏、秋、冬四季的氣候變化率分別為6.82、-1.65、-16.40、-8.30 mm/10a。由此看來，秋季蒸發量的減少對全年蒸發量的下降影響最大。

2.3月變化從圖3可以看出，1983～2013年洛寧縣小型蒸發皿逐月平均蒸發量在年內呈波狀分布，其中蒸發量最大

3蒸發量與影響因子的相關性分析

試驗證明，蒸發量速率決定蒸發面的性質、大小、蒸發面上空氣的溫度、相對濕度、風速、氣壓、蒸發體的溫度以及所含雜質的多少等[12]174。因此要測定自然條件下的蒸發是十分復雜而困難的。它既有氣象因素，也有非氣象因素。氣象因素主要包括空氣溫度、日照時數、氣溫日較差、相對濕度、降水量、水汽壓、風速、氣壓等。在此選擇了日照時數、平均風速、總云量、氣溫、相對濕度、降水量6個氣象要素來分析對蒸發量的影響。

3.1日照時數的影響經計算，近31年洛寧日照時數呈現顯著的下降趨勢，氣候傾向率為-58.40 h/10a，與蒸發量的氣候變化趨勢一致；從各個季節來分析，春、夏、秋、冬各季日照時數的氣候傾向率分別為16.80、-23.75、-31.20、-17.62 h/10a，除春季日照時數變化趨勢為上升外，其他各季日照時數變化趨勢均為下降趨勢，其中秋季和夏季下降明顯。從表1可看出，日照時數和蒸發量的相關系數為正，也就是說日照時數越大，蒸發量就越大，其中在冬季，日照時數和蒸發量的相關系數最大，為0.796 4，其次為春季（0.779 2），相關系數最小的是夏季，為0.548 8，全年為0.647 4，均通過了0.01的顯著性檢驗。由此推斷，洛寧縣日照時數的下降引起了蒸發量的下降，是影響蒸發量下降的主要因子之一。

3.2總云量的影響一般來講，云量增加可以減低日間太陽輻射的到達，日照時數就減少，從而引起蒸發減少，它和蒸發是負相關。經計算，近31年洛寧縣總云量呈現上升趨勢，氣候傾向率為33.46成/10a，與蒸發量的氣候變化趨勢相反。春、夏、秋、冬各季總云量的氣候傾向率分別為-0.08、7.17、9.30、15.19 成/10a，除春季的總云量變化趨勢為微弱的下降趨勢外，其他各季均為上升趨勢，其中冬季的上升趨勢比較明顯。從表1可見，總云量與蒸發量的相關系數無論是在全年還是四季均為負值，其中冬季的相關系數是-0.800 0，為最大，其次為秋季（-0.695 6），相關系數最小的是全年，為-0.412 9，均通過了0.01顯著性檢驗。

隨著社會的發展，多年的城市化進程，空氣中大氣凝結核濃度增加，從而有利于云的形成，云量的增多進一步再影響日照時數和蒸發量。從洛寧縣近31年資料分析，總云量的增多是影響蒸發量減少的另一個重要因素之一。

3.3風速的影響風速是影響蒸發速率的重要動力因子，風速大時，湍流加強，干濕空氣交換加快，水面蒸發加大[13]。根據計算，近31年洛寧縣平均風速呈現下降趨勢，氣候傾向率為-0.10 m/（s·10a）；從季節分析，春、夏、冬季平均風速均是下降趨勢，與全年的趨向相一致，氣候傾向率分別為-0.17、-0.01、-0.03 m/（s·10a），秋季的平均風速呈現上升趨勢，氣候傾向率為0.03 m/（s·10a）。從表1可以看出，洛寧縣全年及四季平均風速與蒸發量均呈正相關，年相關系數為0.607 0，通過了0.01顯著性檢驗。從四季分析，春季的相關系數為0.537 1，冬季的相關系數為0.482 1，均通過了0.01顯著性檢驗；而夏季和秋季的相關系數分別為0.246 6、0.264 7，均未通過檢驗。由此可見，風速也是影響蒸發量減少的主要因素之一。

3.4氣溫的影響經計算，近31年洛寧縣平均氣溫呈現上升趨勢，氣候傾向率為4.80 ℃/10a，四季的平均氣溫均呈現上升趨勢，氣候傾向率分別為29.23、30.00、10.88、8.18 ℃/10a，春季和夏季的平均氣溫上升明顯，秋季和冬季的平均氣溫上升不太明顯。從表1可以看出，氣溫與蒸發量的相關系數為正值，表示氣溫越高，蒸發量越大，但僅春季和夏季的相關系數通過了0.01顯著性檢驗，全年和秋冬季均未通過檢驗。所以，洛寧縣蒸發量下降，氣溫不是影響因素之一。

3.5相對濕度的影響經計算，近31年來洛寧縣相對濕度呈現下降趨勢，氣候傾向率為-34.58 %/10a；從季節來看，四季的平均相對濕度均呈現下降趨勢，氣候傾向率分別為-14.24、-6.57、-7.65、-6.11%/10a，其中春季相對濕度下降明顯。從表1可看出，相對濕度與蒸發量的相關系數為負值，表示是負相關，即相對濕度越大，蒸發量越小，其中年和秋季相關系數未通過檢驗，春季和冬季相關系數通過0.01檢驗，夏季相關系數通過0.05檢驗。洛寧縣無論是全年還是四季相對濕度均是下降趨勢，但蒸發量卻也是下降趨勢。所以，相對濕度也不是影響蒸發量下降的因素之一。

3.6降水量的影響通過查閱相關資料表明降水與蒸發量不呈相關關系，但降水量的多少有時也會影響蒸發量的大小，降水量越大，蒸發量就越小，反之就越大[14]。經計算，近31年洛寧縣年降水量呈現明顯的下降趨勢，年氣候傾向率為-43.28 mm/10a，春季、夏季、秋季、冬季的氣候傾向率也為下降趨勢，氣候傾向率分別為-8.32、-26.00、-7.56、-1.41 mm/10a，其中夏季下降明顯。由表1可見，降水量與蒸發量呈負相關，降水量在夏季和冬季與蒸發量的相關系數比較大，相關性較好，均通過了0.01顯著性檢驗，而春秋季的相關系數分別為-0.387 3、-0.380 7，均通過了0.05顯著性檢驗，全年的相關系數最差，未通過檢驗。

43卷26期田新芳等1983～2013年洛寧縣蒸發量變化特征及原因分析4結論

（1）1983～2013年洛寧縣平均蒸發量呈現下降趨勢，下降趨勢不太明顯，比較緩和，其氣候變化速率為-40.53 mm/10a，其中1986～1989和2004～2009年蒸發量的下降趨勢對全年的影響是比較明顯的。從季節看，除春季蒸發量變化趨勢為上升外，其余3個季節蒸發量變化趨勢均為下降，其中秋季的下降趨勢比較明顯，因此，秋季蒸發量的減少對全年蒸發量的下降影響最大。

（2）1983～2013年洛寧縣蒸發量變化和年日照時數呈明顯的正相關，年日照時數的下降，引起了蒸發量的下降，是影響年蒸發量下降的主要因子之一。蒸發量變化和年總云量呈明顯的負相關，年總云量的增多是影響蒸發量減少的另一個重要因素之一。蒸發量變化和年平均風速呈正相關，年平均風速的下降，引起了蒸發量的下降，是影響年蒸發量下降的主要因子之一。蒸發量變化與氣溫、相對濕度、降水量相關性不大。

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