近55年龍川縣降水蒸發差的變化特征

曾思亮,曾欽文,林珊珊,吳嘉研

(廣東省龍川縣氣象局,廣東 龍川 517300)

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近55年龍川縣降水蒸發差的變化特征

曾思亮,曾欽文,林珊珊,吳嘉研

(廣東省龍川縣氣象局,廣東 龍川 517300)

利用龍川國家基本氣象站1961—2015年降水蒸發差資料,應用線性趨勢分析、Morlet小波分析等方法,分析龍川縣近55 a來降水蒸發差的變化特征、變化周期及其影響因子,為龍川縣農業生產、水資源調度、防旱減災提供科學指引。

氣候學；降水蒸發差；線性趨勢；小波分析；龍川縣

降水蒸發差代表一地降水量與蒸發量的差值,客觀地反映了一地從大氣層中獲得的可用水資源情況[1-3]。周連童等研究了華北地區降水、蒸發和降水蒸發差的時空變化特征,表明降水蒸發差可定義為區域可利用水資源量[4]；吳初梅等研究了蒸發量季節變化與干旱發生的關系,表明降水蒸發差可以真實地反映一地農業干旱發生的實際情況[5],因此,加強對降水蒸發差的變化特征研究,可以充分了解一地可利用水資源的時間變化特征,進一步掌握農業干旱的發生規律和發展趨勢。龍川縣位于粵東北山區,屬中亞熱帶季風氣候,農業產值占比重,農業用水需求量大,但常受干旱災害的影響。本文綜合應用線性趨勢分析[6-8]、Morlet小波分析等方法[9-10],分析龍川縣近55 a來降水蒸發差的年代、年、季變化特征、變化周期及其影響因子[11-12],為龍川縣農業生產、水資源調度、防旱減災提供科學指引[13-14],充分發揮氣象為農服務效益和氣象防災減災效益。

1 資料來源

本文利用龍川國家基本氣象站1961—2015年的降水、蒸發資料計算降水蒸發差,并對降水蒸發差按年代、年、季進行時間序列分析,其中降水資料為 20:00 時—次日20:00資料,春夏秋冬4季按3—5月、6—8月、9—11月及12—次年2月劃分。

2 降水蒸發差變化趨勢

2.1年代際變化趨勢

對1961—2015年龍川縣降水蒸發差資料進行年代際分析,發現近55 a龍川縣降水蒸發差年代際變化呈單峰型(表1),20世紀60年代至20世紀80年代呈增加趨勢,20世紀90年代至2015年呈減少趨勢；最大值為20世紀80年代的400.82 mm,最小值為20世紀60年代的209.88 mm,兩者相差190.94 mm。

表1 1961—2015年龍川縣降水蒸發差年代際變化 mm

2.2 年變化趨勢

對1961—2015年龍川縣降水蒸發差資料進行線性趨勢分析(如圖1所示),發現近55 a龍川縣降水蒸發差呈微弱增加趨勢,年遞增率為1.046 mm/a,相關系數為0.047,未通過α=0.05的顯著性水平檢驗；降水蒸發差的年際變化較大,最大值為1983年的1 201 mm,最小值為1963年的-410.1 mm,兩者相差1 611.1 mm；從圖1的7 a滑動平均曲線可知,1961—1985年整體呈較明顯遞增趨勢,1986—2015年呈增減相間的波動趨勢。

圖1 1961—2015年龍川縣降水蒸發差年際變化

2.3季變化趨勢

對1961—2015年龍川縣春夏秋冬4季的降水蒸發差資料進行線性趨勢分析(如圖2所示),發現近55 a來春季和夏季的降水蒸發差較多,分別為315.04 mm、184.26 mm,可利用水資源相對豐富；秋季和冬季的降水蒸發差較少,分別為-123.03 mm、-33.05 mm,較容易發生干旱；春季、夏季和冬季的降水蒸發差呈微弱遞增趨勢,遞增率分別為1.667 mm/a、0.412 mm/a和0.851 mm/a,相關系數分別為0.115、0.033和0.102,均未能通過α=0.05的顯著性檢驗,可見春季、夏季和冬季的降水蒸發差增加趨勢不明顯；秋季的降水蒸發差呈遞減趨勢,遞減率為-1.884 mm/a,相關系數為0.197,通過了α=0.05的顯著性檢驗,可見龍川縣秋季的降水蒸發差減少趨勢是較為明顯的,也表明秋季發生干旱的風險在不斷增大,這就要求龍川縣在引種秋季作物時要注意選育抗旱性好的品種。

圖2 1961—2015年龍川縣春(a)、夏(b)、秋(c)、冬(d)四季降水蒸發差線性趨勢

3 周期分析

對1961—2015年龍川縣降水蒸發差資料進行Morlet小波分析并利用MATLAB軟件繪圖,發現近55 a龍川縣降水蒸發差存在以下變化周期(如圖3所示)：1961—1985年存在8 a左右的變化周期；1986—2015年存在多種周期并存的現象,主要有1986—2002年的4 a左右周期和1996—2007年的7 a左右周期；可見1986年后降水蒸發差變化的不確定性在不斷加大,這就要求龍川縣要充分發揮轄區內水庫特別是楓樹壩水庫在春夏季的蓄水防旱作用,做好水資源的科學調度工作,確保秋冬季農業生產用水。

4 影響因子分析

分析1961—2015年龍川縣降水量、蒸發量、相對濕度、日照時數、總云量、低云量、水汽壓、平均風速、平均氣溫等氣象因子與降水蒸發差的相關關系(如表2所示),發現降水蒸發差與降水量、相對濕度、總云量、低云量、水汽壓呈正相關,并全部通過α=0.01的顯著性檢驗；降水蒸發差與蒸發量、日照時數呈負相關,并全部通過α=0.001的顯著性檢驗；降水蒸發差與平均風速、平均氣溫相關性不明顯。

圖3 1961—2015年龍川縣降水蒸發差小波分析

表2 1961—2015年龍川縣氣象因子與降水蒸發差的相關關系

5 結語

1) 近55 a龍川縣降水蒸發差年代際變化呈單峰型,20世紀80年代為峰值期。降水蒸發差年遞增率為1.046 mm/a,其中1961—1985年整體呈較明顯遞增趨勢,1986—2015年呈增減相間的波動趨勢。

2) 近55 a龍川縣春季和夏季降水蒸發差分別為315.04 mm/a、184.26 mm/a,可利用水資源相對豐富；秋季和冬季降水蒸發差分別為-123.03 mm/a、-33.05 mm/a,較容易發生干旱；春季、夏季、冬季降水蒸發差年變化趨勢不明顯,秋季降水蒸發差呈較明顯的遞減趨勢,遞減率為-1.884 mm/a,秋季發生干旱的風險在不斷增大。

3) 1961—1985年降水蒸發差存在8年左右的變化周期；1986—2015年存在多種變化周期并存的現象,主要有1986—2002年的4年左右周期和1996—2007年的7年左右周期。

4) 近55 a龍川縣降水蒸發差與降水量、相對濕度、總云量、低云量、水汽壓呈顯著正相關；降水蒸發差與蒸發量、日照時數呈顯著負相關。

5) 龍川縣在引種秋季作物時要注意選育抗旱性好的品種, 同時，要充分發揮轄區內水庫特別是楓樹壩水庫在春夏季的蓄水防旱作用,做好水資源的科學調度工作,確保秋冬季農業生產用水。

[1] 郭志萍,賴毅明,馬祖勝.紫金縣1961—2010年降雨和蒸發量的變化特征[J].廣東氣象,2012,34(6):26-28．

[2] 周武.陽江地區54年來降雨量和蒸發量的變化特征[J].廣東氣象,2009,31(1):42-44．

[3] 吳文娟,王剛,黃丕新,等.近50a海口市降水量與蒸發量變化[J].氣象研究與應用,2009,30(1):19-22．

[4] 周連童,黃榮輝.華北地區降水、蒸發和降水蒸發差的時空變化特征[J].氣候與環境研究,2006,11(3):280-295．

[5] 吳初梅,何鵬,戴平鳳.蒸發量季節變化特點與干旱發生關系的初步分析[J].氣象研究與應用,2008,29(3):8-11．

[6] 謝龍生,周偉導,潘光躍.廣東省汛期暴雨特征分析[J].廣東水利水電,2011(11):45-48．

[7] 陳其幸.北江流域石角站洪峰流量演變規律分析[J].廣東水利水電,2013,6(6):31-34．

[8] 陳艷芳,韓學軍,湯超蓮.粵北地區蒸發量時空分布及年際變化分析[J].廣東氣象,2005(1):11-13．

[9] 魏鳳英.現代氣候統計診斷預測技術[M].北京:氣象出版社,2007∶18-20，36-41，99-104．

[10] 劉建梅.韓江下游徑流周期變化特征的小波分析[J].廣東水利水電,2007(1):59-62．

[11] 孫衛國,程炳巖,郭渠.華北地區降水蒸發差與西太平洋副熱帶高壓的關系[J].中國農業氣象,2010,31(1):41-47．

[12] 林正揚,唐海榮.永興1981-2010年蒸發特征及其影響因子相關性分析[J].氣象研究與應用,2012,33(4):27-31．

[13] 林旭鈿,陳芷菁.東江流域水資源調度效果分析[J].廣東水利水電,2005(5):49-51．

[14] 黃煥坤.飛來峽水利樞紐建設管理對北江流域生態文明的效應分析[J].廣東水利水電,2013(9):70-71．

(本文責任編輯 王瑞蘭)

Variation Characteristics of Difference between Precipitation and Evaporation over the Past 55 Years in Longchuan

ZENG Siliang，ZENG Qinwen，LIN Shanshan，WU Jiayan

(Meteorological Bureau of Longchuan County，Guangdong Province， Longchuan 517300，China)

With the data of differences between precipitation and evaporation at a national basic weather station in Longchuan for 1961-2015 and the techniques of linear trend analysis，wavelet analysis, the characteristics and cycle of variation and the impact factor of difference between precipitation and evaporation over the past 55 years in the county are analyzed，which provides scientific guidance for agricultural production，water resource scheduling and drought relief.

climatology, difference between precipitation and evaporation, linear trend, wavelet analysis, Longchuan County

2016-05-19;

2016-06-28

曾思亮(1986),男,本科,助理工程師,從事天氣預報及氣象服務等工作。

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