新疆艾比湖流域潛在蒸散變化特征與成因

蒲 強

（新疆維吾爾自治區水文局，新疆 烏魯木齊 830000）

潛在蒸散量能夠對作為生產潛力和水分循環以及氣候干旱程度的參數做出準確的評價，特別是在干旱和半干旱地區應用的比較廣泛。新疆艾比湖流域由于當地氣候的變化和土地的不科學開發，導致艾比湖水位和面積以及水質都發生了嚴重惡化?，F階段，艾比湖流域出現了水源短缺和生態惡化的情況，嚴重影響了當地農業和工業的發展。本文主要對新疆艾比湖流域徑流和的氣候要素變化進行研究，并集中研究時間的變化趨勢，利用傳統的研究方式不能對氣象因子之間的影響程度進行量化的分析，因此，利用輻射校正具體模型來計算ET，并利用氣候傾向率以及Mann-Kendall檢驗的方法對ET0進行分析；利用Morlet小波分析來研究ET0周期變化規律，并利用通徑分析中敏感性指標分析來研究ET0。

1 流域概況

艾比湖流域位于我國西北干旱地區，是新疆第一大鹽水湖。艾比湖流域的三面都有高山環繞，中部地區為平原，因此，艾比湖為封閉式的湖泊。由于氣候的原因導致流域內的生態環境非常的脆弱，流域內的水汽直接受到氣候變化的影響。由于流域內降水稀少且陽光充足，并且對大風天氣，導致流域內的蒸散量在逐漸不斷的加劇。本文研究的主要區域屬于溫帶大陸性氣候，每日的平均氣溫在7～9℃，年平均降水量在90 mm，年平均蒸發量高于3791 mm，年日照為2800 h。

2 資料和方法

2.1 數據來源

氣象數據來源為中國氣象數據共享網站，結合艾比湖流域1960~2015年期間6個氣象站的相關數據，其中包括：降水量、最高氣溫、最低氣溫以及流域內相對濕度、風速、大氣壓強以及日照對數。季節的劃分主要根據的是氣象學的相關標準，3到5月為春季，6到8月為夏季，9到10月為秋季，12月到次年2月為冬季[1]。

2.2 研究方法

2.2.1 小波分析

在小波分析的過程中要將時間和頻率作為獨立的變量，并在時間和頻率上對一維信號進行展開，這樣能夠更加清楚的對時間序列不同時域內的頻率特點充分的體現出來，并可以清楚地反映出存在差異頻率的時間分布特點。利用小波函數來分析潛在蒸散量的周期性變化規律。從小波函數計算的數據可知，小波系數的數值能夠直接反應出不同時間段的一個時間尺度的強弱分布特點，小波的方差則可以體現出能量根據時間尺度分布的特點。

2.2.2 通徑分析

通徑分析是一種多元的統計技術，主要是通過對自變量和因變量中的系數進行分解，分解為能夠直接作用和進行間接作用的代數和，以此來研究不同變量間的相互關系以及自變量對因變量產生的具體作用方式和程度。這種統計和計算的方式在實際的統計過程中不會受到自變量間度量單位以及變異程度的影響，能夠充分保證數據的準確性，為研究得出可靠的結果提供有效的保障。由于潛在蒸散量受到不同氣象因子的共同影響，并且不同的氣象因子之間還具有一定的關聯性，因此，在實際的研究過程中并不能對單個因子對潛在蒸散量的影響程度進行肯定，利用通徑分析方法能夠有效的解決研究中遇到的這個問題。本文主要運用的是利用SPSS19.0，并利用痛徑分析和指標敏感性分析定量研究不同氣象因子對潛在蒸散量影響的程度。

3 結果分析

3.1 艾比湖流域潛在蒸散量的年際和年代際變化

表1為艾比湖流域年以及季節潛在蒸散量的年代際變化情況。從表中可以看出，艾比湖流域潛在蒸散量主要表現特征為歲年代逐漸的遞減的特征。其中在1960年以后潛在蒸散量的值是最高的階段，為1021.7 mm；2000年至2015年間蒸散量的值為最低，為899.6mm。每十年為正距平，并分別比年均值要高出65.6 mm、55.2 mm、12.7 mm；從90年代以后數值轉為負距平，并比年均值要低40.6 mm、56.7 mm。在夏季和春季兩個季節中的變化數值和年均值的變化情況大體上一致，都是隨著年代的增加蒸散量出現逐漸遞減的趨勢。春季和冬季潛在蒸散量從1960~1990年之間呈現出逐年遞減的趨勢，從2000年以后蒸散量就出現上升的趨勢。

表1 艾比湖流域年及季節蒸散量變化 單位：mm

圖1為艾比湖流域中潛在蒸散量的年際變化情況?？梢钥闯鰪?0世紀60年代到2015年艾比湖流域的年蒸散量的平均值在956.1 mm，最小值在1993年，蒸散量為821.8 mm；最大值在1963年，蒸散量為1130.9 mm，極差為308.8 mm，年際差異很大。通過多項式進行擬合充分表明了艾比湖流域的年蒸散量在20世紀60年代到60年代末期、20世紀90年代至2015年分別呈現出了先上升然后下降的趨勢，并且在2000年之后蒸散量減緩的趨勢逐漸的變小。年蒸散量的氣候傾向率在-28.87 mm每10年，（MK檢驗Z=-5.32，p<0.001）并呈現出顯著下降的趨勢[2]。年蒸散量的氣候傾向率為-10.1 mm每10年，并逐漸呈現變化減少的趨勢（p<0.01）。從這些數據中可以看出艾比湖流域潛在的蒸散量具體的變化特征和新疆大對數地區的變化情況具有一致性，并且下降的幅度顯著加大。

圖1 艾比湖流域中潛在蒸散量的年際變化情況

3.2 新疆艾比湖流域蒸散量的季節性變化

通過分析可以得出，這四個季節的蒸散量在夏季時為最高，且平均值在519.8 mm；其次是在春季，平均值是260.6 mm；秋季為165.5 mm；冬季為10.1 mm，這四個季節的蒸散量分別占全年的54%、26%、16%、和2%。這可以充分的說明在夏季和春季對整年的蒸散量值貢獻量是最大的，占全年的80%以上，并且各個季節的潛在蒸散量是隨著年份的增加逐漸出現下降的趨勢[4]。

3.3 艾比湖流域潛在蒸散量變化的成因分析

通過通徑分析的方法對潛在蒸散量和氣象因子進行分析后，并找出相應的共線性變量，包括降水和風速以及相對濕度和平均氣溫等，將影響不明顯的因素進行排除，然后建立起最優的方程。從相關的數據可以看出，風速是影響其非常重要的因素，相對濕度和降水以及凈輻射和最高氣溫對潛在蒸散量影響依次減弱。凈輻射與降水和潛在蒸散量的關系較大，主要是通過風速和相對濕度來間接進行影響的[3]。因此，可以得出不同的氣象因子之間是存在相互制約和影響的關系的，影響艾比湖流域的重要氣象因子是風速和相對濕度，并且能夠同其他的影響因子進行綜合的作用。

4 結語

根據艾比湖流域的地理位置可以得出，風速是影響其潛在蒸散量的最主要的因子，艾比湖流域植被的覆蓋率在不斷的增加，有效地增加了流域內地表的粗糙程度，這使得風速在傾向率呈現逐年減小的趨勢，蒸散量也在逐漸的減小。艾比湖的平均氣溫呈現逐漸上升的趨勢，使水汽循環的速度加大，但是氣溫的敏感性在降低，因此，風速減少超過了溫度升高對潛在蒸散量的影響，從而導致該地區潛在蒸散量呈現下降的趨勢。

[1]李艷紅,楚新正,金海龍.新疆艾比湖流域水文特征分析 [J].水文,2006，26(5):68-71.

[2]阿迪來&#；烏甫,玉蘇甫&#；買買提，玉素甫江&#；如素力，等.2000-2014年艾比湖流域地表Ea與Ep時空分布特征及成因 [J].中國水土保持科學，2017，15(4):60-67.

[3]譚嬌，丁建麗，董煜，等.新疆艾比湖綠洲潛在蒸散量年代際變化特征[J].農業工程學報，2017，33(5):143-148.

[4]秦鵬，劉強.艾比湖流域潛在蒸散量時空變化特征[J].中國農村水利水電，2017(6):111-117.