1958—2013年沽源縣蒸發量變化特征分析

韓桂娥+崔婷茹+楊矛

摘要 利用1958—2013年沽源縣小型蒸發皿蒸發量觀測資料，通過線性傾向估計對沽源縣蒸發量變化特征進行變化趨勢分析。結果表明，沽源縣蒸發量年內呈顯著的單峰型分布，5月蒸發量最大；四季當中，夏季蒸發量最大，春季略少于夏季。各月、四季及年蒸發量均呈減小趨勢，5月蒸發量減少最顯著，占全年的31.7%；春季蒸發量減小趨勢最明顯，為-48.0 mm/10年；年蒸發量減少速率為-92.7 mm/10年。年代變化特征明顯，總體呈逐年代下降趨勢。影響蒸發量減少的主要原因是風速的減小。

關鍵詞 蒸發量；變化特征；河北沽源；1958—2013年

中圖分類號 P468.02 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）10-0219-02

蒸發是地表熱量平衡和水量平衡的組成部分，也是水循環中受土地利用和氣候變化影響最直接的一項，同時蒸發也是熱能交換的重要因子[1]。進行蒸發量變化的研究，對深入了解氣候變化、探討水分循環變化規律具有十分重要的意義。據政府間氣候變化專門委員會（IPCC）最新報告，在過去100年中，全球氣溫平均上升了（0.6±0.2）℃。因此，人們預期，全球變暖可能會使大氣變干，導致陸地水體蒸發量上升。而實際結果卻與此相反，許多地區的蒸發皿蒸發量呈顯著下降趨勢。小型蒸發皿觀測的蒸發量雖比自然水體蒸發量偏大，但二者之間仍有很好的相關性，經折減系數換算后，仍能代表天然水體的蒸發量。沽源縣地處內蒙古高原南緣，平均海拔1 536 m，處于溫帶半干旱大陸性季風氣候區。通過對沽源縣氣象局小型蒸發皿蒸發量觀測資料的分析，研究不同時段的變化特征，以了解壩上地區氣候變化情況。

1 資料與方法

1.1 資料來源及處理

沽源縣氣象站1958年建站開始業務運行，2014年根據上級業務部門要求取消了小型蒸發的觀測，故選取沽源縣氣象站1958—2013年56年間各月、年小型蒸發皿蒸發量資料，資料序列完整。以3—5月為春季、6—8月為夏季、9—11月為秋季、12月至翌年2月為冬季。小型蒸發皿為口徑20 cm、高約10 cm的銅質圓盆，口緣距地高度70 cm。

1.2 分析方法

1.2.1 氣候傾向率。氣象要素的趨勢變化通過氣候傾向率表述[2-3]。氣象要素的氣候趨勢用一元線性回歸方程表示，即：X=a0+a1t，其中t為年份的時間序列號，a0是常數，a1是回歸系數。當a1為正（負）時，表示要素在計算時間段內呈線性增加（減少），a1值的大小反映了氣象要素上升或下降的速率，a1×10（每10年的要素變化）即為所求氣候傾向率。

1.2.2 氣候趨勢系數。為研究氣象要素在氣候變化中升降的定量程度，并對其進行統計檢驗，計算氣候趨勢系數r。當r為正（負）時，表示該要素在計算時間段內呈線性增加（減少）趨勢，r符合自由度為n-2的t分布，從而可以檢查氣候變化趨勢是否有意義，還是一種隨機振動。由于r是無量綱，其大小可以比較不同氣象要素的長期變化趨勢大小，適合對大范圍氣象要素場進行長期趨勢的空間分布特征研究。

2 沽源縣蒸發量分布及變化特征分析

2.1 月分布及變化特征

2.1.1 月蒸發量分布特征。從圖1可以看出，沽源縣月蒸發量呈明顯的單峰型分布，最大值出現在5月，蒸發量為293.6 mm，占全年蒸發量的18.2%；最小值出現在1月，蒸發量僅19.7 mm，4月和7月蒸發量相當，3月和10月蒸發量接近。各月平均蒸發量134.3 mm，4—9月蒸發量均高于平均值，1—3月、10—12月均低于平均值。1—5月，蒸發量急速上升，直線斜率71.351，增加速率最大是在3—5月；5—12月，蒸發量穩步直線下降，直線斜率-37.997，1—5月蒸發量增加速率是5—12月蒸發量減少速率的近2倍。

2.1.2 月蒸發量變化特征。由表1可以看出，各月蒸發量均呈減少趨勢，5月減少最多，氣候傾向率為-29.38 mm/10年，占全年減少量的31.7%；其次是6月和4月，4—6月的減少量占全年減少量的68.8%。蒸發量減少最不明顯的是8月，10年減少值不足1 mm。4—6月、9—10月的趨勢系數均通過了P=0.001顯著性檢驗；11月通過了P=0.01的檢驗，12月通過了P=0.05的檢驗。

2.2 季分布及變化特征分析

由圖2可以看出，沽源縣四季蒸發量，夏季最大為630.5 mm，占全年蒸發量的39.1%；春季略次之，為590.8 mm，占全年蒸發量的36.7%；再次是秋季，為309.3 mm，不足夏季的1/2，占全年蒸發量的19.2%；冬季最小，為81.2 mm，僅占全年蒸發量的5%。1958—2013年的56年中，有15年是春季蒸發量大于夏季，大多出現在60—70年代。同時，四季蒸發量均呈減少趨勢，其中春季蒸發量傾向率為-48.048 mm/10年，減少最為顯著；其次為夏季，秋季較夏季次之，蒸發量傾向率為 -19.268 mm/10年；春、夏、秋3季趨勢系數均通過了P=0.001的顯著性檢驗；冬季蒸發量比較穩定，傾向率僅為 -3.691 mm/10年，趨勢系數通過了P=0.05的顯著性檢驗。

2.3 年際分布及變化特征

1958—2013年沽源縣多年平均蒸發量1 611.7 mm，1960年蒸發量最大，為2 063.0 mm；2010年蒸發量最小，為1 266.9 mm，二者相差796.1 mm。1958—1978年，僅有5年蒸發量略低于平均值；80年代，蒸發量在平均線上下小幅波動；90年代以后，蒸發量常年低于平均值，1990—2013年，僅有2年的蒸發量略高于平均值；2010—2013年蒸發量更是遠離平均線（圖3），平均蒸發量1 338.4 mm，較平均值偏小273.3 mm。1958—2013年蒸發量傾向率-92.691 mm/10年，趨勢系數-0.764，通過了P=0.001的極顯著性檢驗。

2.4 蒸發量年代際分布及變化特征

從表2可以看出，各年代際蒸發量呈逐年代下降趨勢[4]。20世紀80年代之前，各年代蒸發量均高于平均值，距平為正；80年代蒸發量接近平均值略偏低；90年代及之后，蒸發量距平為負，蒸發量最少是2011—2013年（1 362.3 mm），較最多的1958—1960年偏少495.4 mm。70年代蒸發量較60年代減少了169.3 mm，減幅最大；其次是2011—2013年，較00年代減少了98.3 mm；再次是90年代，較80年代減少了95.5 mm。

3 影響蒸發量的氣象因子

蒸發量的大小主要取決于溫度高低，其次還與風速呈正相關，與濕度呈負相關。一年四季中，夏季溫度最高，所以蒸發量最大；春季溫度略高于秋季，但春季風速最大、濕度最小，有利于蒸發，故其蒸發量遠高于秋季，和夏季蒸發量接近；冬季是冰面蒸發，其蒸發量值最小。

分析表明，沽源縣氣溫呈上升趨勢，但蒸發量呈下降趨勢，說明造成蒸發量呈減少趨勢的不是溫度因素。各要素線性回歸計算結果表明，沽源縣1959—2013年平均風速氣候傾向率 -0.496 m/（s·10年），趨勢系數0.92，通過了P=0.001極顯著檢驗，說明風速減弱顯著；日照氣候傾向率-6.839 h/10年，通過P=0.05的檢驗；氣溫日較差氣候傾向率-0.161 ℃/10年，趨勢系數通過了P=0.05的檢驗。蒸發量與風速相關系數為0.749 2，通過了P=0.001極顯著檢驗，說明沽源縣蒸發量與風速呈顯著正相關，其減少是由于風速減弱所致。蒸發量與氣溫日較差相關系數為0.334 8，通過了P=0.05的檢驗，呈正相關，所以氣溫日較差的減小也是導致蒸發量減少的因素；蒸發量與日照相關系數為0.128 8，呈正相關，通過了P=0.05的檢驗，說明日照的減少也影響了蒸發量的減少。

4 結論

（1）沽源縣蒸發量年內呈單峰型分布，5月為最大峰值，1月最小。一年四季中，夏季最大，春季略少于夏季，秋季不足夏季的1/2，冬季為冰面蒸發，只占全年蒸發量的5%。1958—2013年，沽源縣年平均蒸發量1 611.7 mm。

（2）各月及四季、年蒸發量均減少，各月中5月蒸發減少最顯著；四季中春季減少最多，其次是夏季、秋季，冬季減少不明顯；年蒸發量氣候趨勢率 -92.691 mm/10年，減少顯著。

（3）造成蒸發量減少的主要原因是沽源縣風速減弱。另外，也與氣溫日較差、日照減少有關。

5 參考文獻

[1] 阿布都克日木·阿巴司.英吉沙縣1965—2009年蒸發量變化特征及原因分析[J].沙漠與綠洲氣象，2011，5（6）：46-49.

[2] 許麗景，李海川.滄州市近40年蒸發量變化特征分析[J].安徽農業科學，2013，41（21）：9032-9034.

[3] 劉英，周忠文，張永霞.環縣近60年蒸發量變化特征及影響因子分析[J].中國農學通報，2015，31（29）：206-211.

[4] 劉學鋒，于長文，任國玉.河北省近40年蒸發皿蒸發量變化特征及影響因素初探[J].干旱區地理，2007（4）：507-512.