遼寧省潛在蒸散時空變化特征與成因

曹永強, 李維佳

遼寧師范大學城市與環境學院,大連 116029

氣候變化已導致全球的氣溫、降水和蒸散量發生顯著變化[1]。百年來,我國均溫約升高0.5—0.8℃。由于氣溫的不穩定上升,地區間降水的波動性較大[2],潛在蒸散量(potential evapotranspiration,ET0)也隨之發生變化,潛在蒸散量是指在水分充分供給的條件下,區域下墊面的最大蒸散量,并且作為地表水循環和全球能量平衡中的一個關鍵環節,其時空演變特征是表征水文資源和生態環境對全球變化響應的重要指標[3]。另外,潛在蒸散量也是擬定農作物灌溉制度的基本依據,對于預測分析氣候演變對農作物的影響、作物對水分的需求量以及農業干濕狀況的分布情況具有十分重要意義[4]。

近年來,國內外專家學者在潛在蒸散量演變因子與驅動機制等方面有了不少研究,其中美國[5]、泰國[6]和印度[7]等國家的研究表明,由于日照時數和風速的減少,ET0整體上表現為遞減趨勢；Mcvicar等[8]認為在分析ET0的變化趨勢時,應考慮溫度、日照時數、大氣濕度和風速等氣象因子；Chattopadhyay[9]和Peterson等[10]認為美前蘇聯、美國和印度等地區ET0降低主要是因為日照時數的減少與北半球空氣濕度的增加；而Roderick[11]等人認為新西蘭和澳大利亞ET0的減少是因為南半球氣溶膠濃度與云量的增加。我國許多專家學者在對區域間ET0變化成因與特征的分析上做了大量工作。相關研究表明,中國ET0的空間區域分布特征差異顯著：陳莉等[12]認為東北地區ET0的特點為東南較多西北較少,且隨著緯度的增加ET0遞減特征顯著；劉憲鋒等[2]研究發現西北地區全年及各季影響ET0變化的主導因素為風速,但風速在不同季節、不同區域的影響范圍有所差異；王瓊等[13]通過對南方長江流域ET0評估發現,在季節上除秋季增加趨勢比較明顯外,其他各季均表現為不同程度的減小趨勢；謝平等[14]認為西南地區ET0對氣候影響因素的敏感程度從大到小分別為：溫度、相對濕度、太陽輻射、風速,相對濕度為高敏感因子,但對ET0的影響低于太陽輻射量和溫度。

遼寧省東西和南北的寬度基本一致,總面積為14.8萬km2,位于亞歐大陸東岸,是我國重要的經濟強省。遼寧省的農業發展程度趨于領先地位,現代農業也逐漸成為了發展規劃的重中之重,但同時也是受農業氣象災害與洪澇災害影響最嚴重、災害發生最頻繁的地區之一[15],潛在蒸散量異常變化會影響一個地區的水熱平衡和氣候的干濕狀況,導致水資源短缺、水庫和灌溉缺水變化,從而誘發洪澇或干旱等氣象災害,嚴重威脅著作物生長。另外,從氣候方面來說,遼寧省因常年受副熱帶高氣壓帶的影響,形成了典型的溫帶大陸性季風氣候,蒸散量作為氣候響應及水分循環中不可或缺的部分顯得尤為重要。鑒于以往研究均局限于氣溫與降水的變化趨勢及特征分析,鮮有對遼寧省蒸散發時空變化特征與成因及時空特征背景下的驅動機制分析的深入探討。故此,在已有研究成果的基礎上,本文分析遼寧省潛在蒸散時空變化特征及變化成因,以期為水資源管理部門提供參考依據。

1 數據來源與研究方法

1.1 研究區概況與數據來源

遼寧省位于我國東北南部,瀕臨黃海、渤海,與山東半島隔渤海海峽,38°43′—43°26′N、118°53′—125°46′E之間。全省有14個地級市,其中沈陽市為省會, 遼寧省同時也是國家區域中心城市,地級市下屬的市轄區為57個。遼寧省夏季溫和多雨、冬季寒冷而少雨,且日照時數長。研究區內近50年(1966—2015年)平均氣溫2—10℃,年均降水量500—1000 mm,且降雨年際間與年內差異性顯著,致使遼寧省地區旱澇災害頻發,不僅如此,由于省內的工業化城市較多,工業生產需水量巨大,這樣就導致地表供水量增加,遼寧省缺水現象持續惡化。

本文所用的氣象數據來源于遼寧省23個氣象站點的氣象資料。氣象數據來源于國家氣象數據平臺[16](http://data.cma.cn/)提供的逐日氣象數據集,包括降雨、平均風速、平均氣溫、平均相對濕度、日照時數、最高氣溫、最低氣溫、平均氣壓、平均水氣壓。經過數據的準確性與質量篩查后,選出數據較完整的23個氣象站點(圖1),對于其中不完整的數據采用該日前后兩天的平均值代替。

圖1 氣象站點分布圖Fig.1 Weather station distribution map

1.2 研究方法

1.2.1 潛在蒸散

采用FAO推薦的Penman-Monteith方法計算ET0,該方法兼顧了作物生理特征及空氣動力學參數變化適用于不同地區估算蒸散量,且精度較高且計算誤差小,是目前廣泛認可并應用的公式之一。但此方法不足之處在于其形式復雜,參數較多,我國目前能提供如此詳細數據的氣象站點相對較少且時間序列參差不齊,研究區域可選取的氣象站點具有一定局限性。

(1)

(2)

式中,ET0為逐日作物蒸散量(mm),采用Penman-Monteith公式計算；Δ為飽和水汽壓與溫度關系曲線的斜率值(kpa/℃)；Rn為作物表面的凈輻射量(MJ/m2)；其中,Rso為晴天輻射(MJ m-2d-1)；n為實際日照時數(h),N為最大日照時數(h)；Tmax、Tmin分別為絕對溫標的最高和最低氣溫(K)；γ是濕度計常數(kPa/℃)；T為日平均氣溫(K)；u2為2m高處風速(m/s)；G為土壤熱通量(MJ m-2d-1),日土壤熱通量非常小,往往可以忽略,計算中按0處理；es為空氣飽和水汽壓(kPa)；ea為實際水汽壓(kpa/℃)。

1.2.2 偏相關檢驗

偏相關系數(Partial correlation coefficient)是多元回歸分析中,在消除其他因素影響的條件下,計算的某兩個變量之間的相關系數。本文采用SPSS軟件遼寧省近50年的23個氣象監測站點的潛在蒸散和氣象因子年平均值進行偏相關檢驗。

1.2.3 變化趨勢分析

利用最小二乘法建立年平均ET0與時間的一元線性方程,用于分析遼寧省近50年(1966—2015年)ET0線性變化特征。方程的線性擬合斜率k表示年平均ET0的變化趨勢,即正值表示年平均潛在蒸散呈逐次遞增,負值則代表逐次降低。

1.2.4 數據處理與圖像分析方法

反距離權重法(IDW)是基于GIS平臺的一種運用最普遍的插值方法,該方法假定氣象站點的氣象因子數值不存在潛在的全局趨勢,只用局部因子就能夠很好的預估未知值,相對于傳統插值方法精度較高[17- 18]。本文利用反距離權重插值法來實現遼寧省潛在蒸散量的空間變化趨勢。

曼-肯德爾法(Mann-Kenddall)是一種非參數統計檢驗方法。該方法借助Matlab軟件的程序編寫對序列數據進行計算,得到UF與UB兩條曲線,并用于檢驗序列的變化趨勢。若UF或UB的值大于0,則表示序列呈上升趨勢,小于0則表示序列呈下降趨勢。當UF與UB兩條曲線出現交點時,且交點在臨界值之間則表示該時刻為突變開始時刻[19]。本文運用曼-肯德爾法對遼寧省潛在蒸散量時間變化趨勢進行分析,得到潛在蒸散在研究時段內的突變點時刻。

2 結果與分析

2.1 年平均潛在蒸散空間分布

圖2 遼寧省潛在蒸散空間分布Fig.2 The spatial distribution of ET0 in Liaoning

根據公式(1)計算得出遼寧省地區近50年各站點平均潛在蒸散量為453—1043 mm,如圖2所示,從大的范圍來看,總體上表現為由東向西逐漸增大的趨勢,且中部地區平均潛在蒸散量在東西方向上的變化較大,東部和西部地區在東西方向上的變化較小。從局部范圍上來看,潛在蒸散量高值區主要分布在遼寧省西北部,大致為927—1043 mm,其中高值區朝陽、彰武的潛在蒸散量最大,分別為1043.58 mm和975.08 mm,這主要是由于彰武和朝陽臨近內蒙古科爾沁草原的沙緣地帶,屬季風邊緣帶,風沙大、日照強烈且雨水稀少,因此潛在蒸散量大。潛在蒸散量低值區主要分布在遼寧省東部,年平均潛在蒸散量大致為453—526 mm,其中低值區寬甸和清原地區潛在蒸散量最小,分別為453.10 mm和497.52 mm,這可能是因為寬甸和清原地區瀕臨黃、渤二海,空氣相對濕度大,降水偏多,因此潛在蒸散量較少。

圖2將潛在蒸散量與地形條件相結合可知,由于丘陵山地地區海拔較高,大氣透明度較大,使該地區光照充足、空氣稀薄、輻射強烈,東北部低山區和西部山地丘陵區地勢較高的地方氣候條件與中部遼河平原區有很大不同,因此會導致區域內水分盈虧量隨海拔發生變化,潛在蒸散量也隨之變少。在遼寧省的丘陵和山地地區隨著海拔高度的變化,日照時數和太陽輻射在區域分布上的影響顯著超過了地理緯度因子的影響。而中部為遼河平原區,除上述的影響因子之外,該區同時也是玉米集中的種植區域,是遼寧省主要產糧基地,在農作物的生長期時,由于充分的日照以及降水和此時的作物系數都達到最大,導致遼寧中部地區年平均潛在蒸散量值較大。

2.2 四季平均潛在蒸散空間分布

全省范圍內,夏季各氣象監測站點的潛在蒸散量平均值最高,為244 mm,其次是春季232 mm和秋季163 mm,冬季最低為77 mm,分別占全年的34%、32%、23%和11%(圖3)。夏季的潛在蒸散量最高值出現在朝陽,為397 mm；冬季的潛在蒸散量最低值出現在清原,為47 mm。

春季,遼寧省潛在蒸散量總體上表現為由東向西呈逐漸增加的趨勢,一般變化范圍為134—375 mm,其中,西北部潛在蒸散量較高,一般為322—375 mm,最高值出現在朝陽375 mm,由于朝陽市獨特的地理位置和氣候條件,使其光熱資源十分充足,而降水量稀少,尤其是在春季,日均溫增減幅度較大,春旱時段干旱顯著,且該時段內溫度偏高,導致土壤水分蒸發量嚴重,大部分地區出現輕度至中度干旱[20],因此在農業上要做好春旱的防御工作；東部地區潛在蒸散量較低,一般為134—172 mm,最低值出現在寬甸,為134 mm,東部地區總體潛在蒸散量變化范圍較小。

夏季,各個站點總體潛在蒸散量比春季略高,總體表現為由東南向西北逐漸增加的趨勢,并且東部地區在東西方向上的變化較小,而西北部地區變化較大。其中,東部潛在蒸散量較低,變化范圍一般為155—175 mm,最低值出現在寬甸,為155 mm；西部潛在蒸散量的變化范圍一般為231—388 mm,最高值出現在朝陽,其次是彰武,分別為397 mm和388 mm。在夏季,遼寧西部和北部地區季氣候特點為氣溫偏高,日照偏少,大部分地區降水偏少,降水時空分布極其不均勻,部分地區伏旱較重,因此潛在蒸散量較大,該氣象條件對作物生長有利有弊,應改變農業種植結構,合理利用水資源[21]。

圖3 季節平均潛在蒸散空間分布Fig.3 The spatial distribution of seasonal ET0

秋季,潛在蒸散量總體呈現由中部地區向四周逐漸遞減趨勢,并且北部有向彰武地區延伸的趨勢,最高值出現在沈陽,為372 mm,最低值出現在朝陽,為90 mm。由于遼寧省中部地區在秋冬季節城市熱島效應顯著[22],特別是沈陽、鞍山和本溪等中部地區的城市群是我國傳統的重工業基地,使得遼寧省中部地區比四周氣溫高,因此潛在蒸散量大。

冬季,各個站點整體和其他季節相比其潛在蒸散量最小,總體表現為由東北向西南逐漸增加的趨勢,并且整個遼寧省的在東西方向上的變化范圍較小,變化范圍一般為47—113 mm,其中,最低值出現在清原,為47 mm,最高值出現在大連,為113 mm。冬季遼寧省平均氣溫具有南高北低、從沿海向內陸逐漸降低的趨勢,因此處于南部地區的大連市相比遼寧其他地區冬季溫度偏高,且受到海洋氣候影響相對濕潤,因此潛在蒸散量較大[23]。

2.3 年際平均潛在蒸散空間分布

1966—2015年遼寧省潛在蒸散量的空間分布如圖4,總體來看,遼寧省潛在蒸散量存在明顯的地區之間的差別,空間分布整體呈現自東向西逐漸遞增的規律；從年際變化來看,西北部地區潛在蒸散量大致呈逐年減少趨勢變化,東部地區各年代際的變化不大。

20世紀60—70年代潛在蒸散量的平均值在近50年中最大,其變化范圍一般為471—1117 mm,年平均為730 mm,潛在蒸散量高于1000 mm的范圍較大,隨后縮小,直到20世紀70—80年代高值范圍又略有擴大,其變化范圍為445—1067 mm,年平均為714 mm,但潛在蒸散量仍小于20世紀60—70年代,與其相比減少了3.8%；遼寧省西北部地區20世紀90年代至21世紀初的變化范圍為442—1031 mm,年平均715 mm,在2005年之后高于1000 mm的范圍又開始縮小,21世紀初潛在蒸散量年平均值與其他各年代際相比最低。潛在蒸散量與所在緯度地區的降水量、溫度、日照和風速等因素有直接關系,遼寧省地處中高緯,從潛在蒸散量逐漸減少的趨勢可以很好的反映氣候變化這一現象,但是由于不同地區對氣候變化的響應存在差異,因此,潛在蒸散量的變化程度也各不相同,這與吳霞等[4]的研究結果較為一致。

圖4 遼寧省不同年代際平均潛在蒸散空間分布Fig.4 The spatial distribution of ET0 in different decades in Liaoning

2.4 遼寧省潛在蒸散量時間演變趨勢

1966—2015年,整體上遼寧省年均潛在蒸散量以1.43 mm/a的速率減少,50年共減少71.5 mm,相對變化量為25.0%(圖5),減少趨勢分別通過了0.01和0.05的信度檢驗。王瓊、吳霞、尹云鶴等[4,13]的研究結果也得出近50年的潛在蒸散量呈下降趨勢。

整體看來,近50年遼寧省潛在蒸散量的變化趨勢基本呈現增減交替變化,變化率為1.43 mm/a,總體呈現顯著性下降趨勢變化,變化幅度在589—759 mm之間,其中最小值為589 mm,出現在2015年,最大值出現為759 mm,出現在1982年,該年9月份曾出現雨量多、強度大的連續陰雨天氣過程,因此該年潛在蒸散量相對較大。此后,潛在蒸散量雖呈現增減交替變化,但整體呈下降趨勢,潛在蒸散量的時間變化主要反映了氣象因素對其的影響,其變化趨勢完全是氣候自然波動影響的結果。結合圖6,利用Mann-Kendall方法對遼寧省近50年平均潛在蒸散量進行分析,由UF曲線可見,1966—2015年遼寧省潛在蒸散量呈明顯的下降趨勢,并且1993—1999年和2007年以后這種趨勢大大超過0.05臨界線(-1.96),表明遼寧省潛在蒸散量的下降趨勢是十分顯著的,也有文獻表明,中國年平均潛在蒸散量的變化在90年代初期也發生了明顯的趨勢轉折[24],與本文所得結論相一致；根據UF和UB曲線交點的位置,確定遼寧省蒸散量在2003年存在下降趨勢突然增大的現象。然而,對1986—1995年內潛在蒸散量增大的趨勢,M-K檢驗并未檢測到突變點。

圖5 遼寧省年平均潛在蒸散時間變化趨勢Fig.5 The temporal change trend of ET0 in Liaoning

圖6 1966—2015年年平均潛在蒸檢驗結果 Fig.6 The statistical results of ET0 in Mann-Kendall test from 1966 to 2015圖中UF、UB為自定義變量其中UF為標準正態分布,UBk=-UFk(k=n,n-1,…,1),UB1=0

對近幾個年代的潛在蒸散量分別做線性回歸(表1),發現遼寧省范圍內除20世紀80—90年代潛在蒸散量呈上升趨勢外,其余各年代均呈下降趨勢。通過氣象因子排序及偏相關系數檢驗得到,該下降與上升趨勢主要受最高氣溫、最低氣溫和風速影響較大,與引言中各位專家研究結果相一致。

表1 各年代平均蒸散量變化趨勢與偏相關系數較高的前三個氣象因子

2.5 各站點平均蒸散量時間變化趨勢

對遼寧省23個氣象站點1966—2015年平均潛在蒸散量進行線性變化趨勢分析,利用方程的斜率k表示年平均潛在蒸散量的演變趨勢,其空間分布特征如圖7所示。在遼寧省23個氣象站點中,有21個站點潛在蒸散量呈減少趨勢(k≤0),占研究站點總數的91.3%,并且k值在-1.84— -0.88之間的站點分布范圍最為廣泛；其中,k值在-0.88—0.09之間的站點較為廣泛,并且分布特征比較分散；在0.09—1.05范圍內的站點數最少,占研究站點總數的8.7%。

圖7 各氣象站點平均潛在蒸散線性變化空間分布Fig.7 The meteorological stations ET0 linear change of spatial distribution

當k值大于0時,遼寧省潛在蒸散量在時間變化趨勢上的呈遞增趨勢,小于0時,呈遞減趨勢變化,并且|k|越大,遞增(或遞減)率越高。從整體上看(圖7),除阜新和岫巖外,整個遼寧省地區k值基本都為負值,說明遼寧省大部分區域的潛在蒸散量呈減少趨勢,并且k值范圍在-3.77—-2.81之間的站點主要分布于遼寧西北地區,潛在蒸散量呈減少趨勢,其遞減率最大,表明遼西北地區潛在蒸散量下降趨勢最為明顯；k值在-2.81—-1.84之間的站點比較分散,主要分布于北部、中部和南部；k值在-1.84—0.88之間的站點相對較集中,主要分布在北部與東部地區,此范圍內的地區中章黨k值為-1.48,下降趨勢在此范圍內最為明顯,k值最小出現在寬甸,為-0.927,遞減率最小；遼寧省南部和北部部分地區的k值在-0.88—0.09范圍內；在0.09—1.05區間內的研究站點僅為2個,分別是阜新和岫巖,潛在蒸散量呈遞增趨勢變化。同時,對各站點潛在蒸散量的線性變化趨勢進行顯著性檢驗,空間分布如圖7所示。通過0.1顯著性檢驗的站點共15個,占研究站點總數的65.2%；并且,這15站點全部通過了0.05顯著性檢驗；其次,通過0.01顯著性檢驗的站點有13個,占研究站點總數的56.5%；未通過檢驗的站點有8個,占研究站點總數的34.8%。總得來說,遼寧省年平均潛在蒸散量大體呈遞減趨勢變化,且遞減趨勢顯著。

2.6 潛在蒸散量變化原因分析

對遼寧省1966—2015年各氣象站點潛在蒸散量和氣象因子年平均值進行偏相關檢驗分析,各氣象因子的偏相關性系數分布有明顯的地區差異,潛在蒸散量與各氣象因子偏相關系數絕對值大小依次為日最高氣溫(PTmax)、日最低氣溫(PTmin)、日照時數(Pn)、平均風速(Pv)和相對濕度(PRH),其偏相關系數的遼寧省平均值分別為0.698、0.627、0.473、0.358和-0.246,這說明遼寧省潛在蒸散量與日最高氣溫、日最低氣溫、日照時數、平均風速呈正相關,與相對濕度呈負相關,這與韋振鋒[25]研究陜西省潛在蒸散量的研究結果相一致,潛在蒸散量與前5個因子(日最高氣溫、日最低氣溫、日照時數、平均風速和相對濕度)的偏相關系數空間分布見圖8。

圖8 氣象因子的偏相關系數空間分布Fig.8 Spatial distribution of partial correlation coefficient of meteorological factors

在全省范圍內,PTmax主要由南向北逐漸遞增的趨勢分布,除北部零星地區PTmax較高外,其余地區一般低于0.8；其中,遼南沿海地區PTmax較低,變化幅度在0.54—0.59之間,說明遼寧沿海地區的潛在蒸散量受日最高氣溫的變化與內陸地區相比影響較小,并且最高氣溫對潛在蒸散量的影響在不同站點差異是較大的。

第二因素為日最低氣溫的偏相關性系數大致呈現由東南向西北逐漸遞減的態勢分布,變化幅度一般為0.45—0.76,其中北部與西北部地區PTmin值相對較高,一般大于0.74；遼東南地區的丹東、莊河和大連PTmin相對較低,PTmin分別為0.45、0.46和0.47。

全省范圍內,Pn的空間分布特征與PTmax和PTmin相反,主要呈現由東南向西北逐漸遞減的態勢分布,并且各站點之間Pn值總體差距不大,除遼南有零星地區Pn較高以外,其余地區Pn的變化幅度范圍在0.37—0.47,其中大連地區最高,為058,桓仁最小,為0.37；遼南地區的潛在蒸散量受日照時數影響大,不僅因為與其他地區相比緯度較低,當地風速、溫度和氣溶膠濃度也會間接改變日照時數的增減來影響潛在蒸散量[26]。

Pv的空間分布規律與前三個因子有所區別,除遼西北和遼東南零星地區的Pv低于0.3以外,其余地區變化范圍基本在0.31—0.48之間,大連最低,為0.21,最高的是桓仁,為0.48。

PRH的空間分布規律與PRH相似,不同的是PRH在遼寧北部地區向中部延伸出一片狹長的低值區,PRH整體為負值,說明與潛在蒸散量呈負相關,其中最大值出現在阜新,為-0.03,最小值出現在大連,為0.42。

綜上分析來看,潛在蒸散量的變化雖然與日最高、最低氣溫相關性最大,但是不能視為蒸發量是單純隨著溫度升降來變化的,而是由多個氣象因子綜合作用的結果。其中,風速作為動力因子,其值的大小是蒸發過程中水汽輸送的主要條件。近30年來年東北三省年平均地面風速呈逐漸遞減,平均每10年減小0.23 m/s[27]。遼寧省的地面風速下降導致氣流交換速度變慢,蒸發面的水汽不易被帶到大氣中,最終導致潛在蒸散量減小,也是“蒸發悖論”的主要原因。太陽輻射作為熱力因子是潛在蒸散量的能量來源,本文選擇日照時數作為輻射的代表量,遼寧省日照時數的減少,導致潛在蒸散量下降,這是由于日照時數減小使得蒸發面接受的輻射能量減少,水分子動能減弱,水汽的擴散能力也就相應減弱,蒸發量下降,從而出現“蒸發悖論”現象,這與Michael等[28]的研究結果相近。相對濕度是指某一地區的濕潤或干燥程度,在氣候變暖背景下,隨著降水減少和氣溫升高,中國東北地區呈現暖干化趨勢[29],從本文的研究成果來看,相對濕度與潛在蒸散量呈負相關,說明遼寧省暖旱化趨勢使得大氣變干,促進潛在蒸散量的增大,但是由于前四個主要因子與潛在蒸散量呈正相關,因此抵消了相對濕度對潛在蒸散量負面影響,使其總體呈顯著性下降趨勢變化。

該研究結果與第一節中謝平等[14]的結果大體趨于一致,并且與Thomas[30]的研究結果相符,他認為中國東北地區潛在蒸散量變化的主導因子為最高溫度,而本文研究認為導致遼寧省潛在蒸散量變化的主要氣象因子為日最高氣溫。

圖9 遼寧省日最高氣溫、日最低氣溫和日照時數變化趨勢Fig.9 The relative change trend of daily maximum temperature,daily minimum temperature and sunshine hour in Liaoning

分析遼寧省1966—2015年前三個主要氣象因子(日最高氣溫、日最低氣溫和日照時數)的時間變化趨勢(圖9),可知3個主要因子在近50年呈增減交替變化,日最高氣溫、日最低氣溫和日照時數距平百分率年平均值分別為0.15%、2.10%和0.12%,說明近50年日最低氣溫與同期平均狀態的偏離程度較大。日最低氣溫在20世紀60年代末到80世紀變化幅度大且變化相對頻繁,20世紀90年代以后變化基本穩定,而日最高氣溫和日照時數的變化幅度基本相似,3個因子整體看來在近50年是呈減少趨勢變化。前面分析可知,日最高氣溫、日最低氣溫和日照時數與潛在蒸散量呈正相關關系,因此日最高氣溫、日最低氣溫和日照時數的減少趨勢共同導致過去50年遼寧省潛在蒸散量整體上表現出減少的趨勢；而日最高氣溫與日最低氣溫在20世紀80年代中的明顯減小趨勢可能是引起遼寧省年平均潛在蒸散量在80年代存在下降速率突然增大現象的主要原因。

3 結論

(1)1966—2015年,遼寧省23個站點潛在蒸散量的平均值在453—1043 mm之間,表現出由東向西逐漸增大的趨勢,且中部地區平均潛在蒸散量在東西方向上的變化較大,東部和西部地區在東西方向上的變化較小,不同地區的潛在蒸散量有所差異。

(2)全省范圍內夏季潛在蒸散量最高、春季和秋季次之、冬季最低；各季節潛在蒸散量在空間分布上有所差異,春季和夏季在空間呈現東向西呈逐漸增加的趨勢,秋季則表現為由中部地區向四周逐漸遞減,冬季表現為由東北向西南逐漸增加的趨勢。近幾個年代際,平均潛在蒸散量西北部地區潛在蒸散量大致呈逐年減少趨勢變化,東部地區各年代際的變化不大,空間分布整體呈現自東向西逐漸遞增的規律。

(3)從時間上來看,1966—2015年,遼寧省潛在蒸散量變化趨勢基本呈現增減交替變化,總體呈現顯著性下降趨勢,Mann-Kendall方法的檢驗結果顯示中國年平均ET0的下降趨勢在1993—1999年和2007年以后存在下降速率突然增大的現象。然而,對1986—1995年內潛在蒸散量增大的趨勢,M-K檢驗并未檢測到突變點。

(4)遼寧省潛在蒸散量的變化主要與日最高氣溫、日最低氣溫、日照時數和平均風速呈正相關,和相對濕度呈負相關；并且,日最高氣溫、日最低氣溫和日照時數的減少趨勢共同導致過去50年遼寧省潛在蒸散量整體上表現出減少的趨勢。

基于氣象數據和Penman-Monteith(P-M)方法探究了遼寧省潛在蒸散量時空演變與成因分析,結果表明,遼寧省存在“蒸發悖論”現象,隨著進一步分析其“悖論”原因及規律,有助于揭示本地區潛在蒸散量的變化趨勢,從而對本地區地氣系統之間水分循環的變化產生更加深刻的理解,為氣候變化下本地區水資源規劃和管理提供科學依據。但是,本研究僅僅探究了潛在蒸散量的時空演變,氣候變化下的潛在蒸散量不僅僅體現在水資源的變化,更需要明細遼寧省水熱演變的機理與各影響要素的脅迫機制。在潛在蒸散量成因分析上,今后應結合下墊面要素等開展潛在蒸散量的機理研究。