河北省近40年蒸发皿蒸发量变化特征及影响因素初探

利用河北省区域1963-2003年50个站蒸发皿蒸发量资料,分析了蒸发量变化及影响因素。结果表明:近40年来河北省区域平均年和四季蒸发量变化,由60、70年代偏多转为80、90年代偏少,转折年均在70年代末和80年代初。春、夏季蒸发量减少趋势明显,分别为-31.3、-27.4mm/10 a,年蒸发量的减少主要是由春、夏季减少所致;对蒸发量的空间分析表明,区域内94%的站点呈减少趋势,70%站点减少趋势显著,减少速率最大区域在冀中南部东部区域,减少速率在-100mm/10 a以上;蒸发量变化与各要素相关分析表明,蒸发量变化与日照时数、低云量、气温日较差相关显著,而日照时数、低云量、气温日较差与太阳辐射大小关系密切,因此,太阳辐射是影响蒸发量变化的主要因素,同时平均风速的减少对蒸发量的减少也起着重要作用。     

甘肃省不同气候区蒸发量变化特征及其影响因子研究

蒸发量是研究水分平衡和气候变化的一个非常重要的参数。众多研究普遍认为,近几十年来,国内外大部分区域蒸发量总体上呈下降趋势,且认为太阳总辐射、净辐射、日照时数以及风速的减小是造成蒸发下降的主要原因。研究也发现,在不同的区域,因地形、地理位置以及气候的差异,蒸发量的变化趋势、变化幅度和主要影响因子也存在差异。利用甘肃省4个不同气候区代表站1970—2007年的实测气象资料,分析了近38 a来各站潜在蒸发量及20 cm蒸发皿蒸发量的变化特征,同时,通过分析各站主要气象要素的变化特征,探讨了影响各站蒸发量变化的主要气象因子。结果表明,与国内外大多数区域不同,近38 a来,甘肃省4个不同气候区代表站的蒸发皿蒸发量均呈增加趋势,且从暖干区向冷湿区,蒸发皿蒸发量依次由明显的增加趋势逐渐转变为不变或微弱的增加趋势;位于亚热带湿润区的文县和暖干区的敦煌站潜在蒸发量均呈下降趋势;位于高寒湿润区的玛曲站,潜在蒸发量表现为微弱的上升趋势;中温带干旱区马鬃山站潜在蒸发量表现为明显的上升趋势;各气候区中蒸发的影响因子有所不同,但无论是干旱区还是湿润区,动力因子——风速的显著减小是导致潜在蒸发量显著减少的最重要原因,而热力因子是影响蒸发皿蒸发量的主要因子。     

石羊河流域1961-2005年蒸发皿蒸发量变化趋势及原因初探

 利用1961—2005年石羊河流域上、中、下游当地气象站的逐月20 cm口径蒸发皿蒸发量、平均气温、平均相对湿度、降水量、平均风速、日照时数、最高气温和最低气温资料,研究了近45 a石羊河流域蒸发皿蒸发量变化趋势及原因。结果表明,45 a来,石羊河流域及上、下游年蒸发皿蒸发量呈上升趋势,中游年蒸发皿蒸发量呈下降趋势,上游上升趋势最明显。四季中,春、秋、冬季蒸发皿蒸发量呈上升趋势,上升最明显的是冬季,其次为秋季,春季变化不明显,夏季蒸发皿蒸发量变化呈下降趋势。石羊河流域在不同时段不同区域年蒸发皿蒸发量都存在明显的6～7 a周期和1～2 a的短周期,并都发生了突变。相关系数法分析表明,影响石羊河流域及中、下游年蒸发皿蒸发量变化的主要影响因子是相对湿度和降水,上游的主要影响因子是相对湿度和气温。四季中,春季的主要影响因子是相对湿度和降水;夏季影响石羊河流域及上、中蒸发皿蒸发量变化的主要因子是相对湿度和气温,下游的主要影响因子是相对湿度和降水;秋季影响石羊河流域及中、下游蒸发皿蒸发量变化的主要影响因子是相对湿度和气温日较差,上游其主要影响因子是相对湿度和降水;冬季的主要影响因子是气温和相对湿度。影响年以及春、夏、秋最显著的因子是相对湿度,冬季最显著的影响因子是气温。     

1961-2010年武威市气温日较差变化趋势及影响因子分析

利用1961-2010年武威市5个气象站逐日地面最高气温、最低气温及年平均气温、日照时数、蒸发量、降水量、相对湿度、平均风速等观测资料,运用趋势系数法系统分析了该区域近50年气温日较差的时空分布及强度特征,采用多元线性回归中的标准化回归系数分析了影响气温日较差的气象因子。结果表明：受天气系统、地形地貌以及海拔等影响,武威市气温日较差低海拔地区大于高海拔地区。各地年、年代气温日较差总体呈减小趋势,民勤县、古浪县的减小趋势尤为显著,年平均气温日较差的时间序列存在着6～8年的准周期变化;各季节气温日较差变化趋势不太一致,总体上呈减小趋势;月气温日较差变化也存在差异,除天祝藏族自治县外,3月和9月为两个低谷,4-6月和10月为两个高峰。年气温日较差极大值和极小值均呈减小趋势。年最高、最低气温均呈升高趋势,年气温日较差与年最高、最低气温呈相反的变化趋势,最低气温的快速升高和最高气温的缓慢升高是气温日较差减小的直接原因,最低气温显著升高的季节气温日较差的减小趋势更大。影响武威市气温日较差的主要因子是蒸发量、平均气温、平均风速、日照时数,关联性最强的是蒸发量,其次是平均气温,其中气温日较差与日照时数、蒸发量、相对湿度以及平均风速呈正相关,与平均气温和降水量呈负相关。影响各地气温日较差的主要因子有所不同。     

巴丹吉林沙漠周边地区近50 a来气候变化特征

 利用巴丹吉林沙漠周边9个气象站的1960—2009年逐月平均气温、平均最高气温、平均最低气温、降水量、平均相对湿度和日照时数及1960—2008年逐月平均风速的观测资料,运用线性回归、滑动平均和Mann-Kendall突变检验分析了该区近50 a来气候变化特征。结果表明,近50 a来,巴丹吉林沙漠周边地区年平均气温以0.40 ℃/10a的速率显著升高;四季平均气温的升高亦很显著,以冬季的升温速率最大;年、季节平均最高气温和平均最低气温均呈显著升高趋势;年、季平均日较差则显著减小,且以最低气温的升温速率大于最高气温的升温速率为特点。年降水量以0.87 mm/10a的速率呈不显著增加趋势;各季节降水量变化略有差异且均不显著,春季降水量略有减少,夏、秋和冬季略有增加。湿润指数的变化不明显,总体来看,年和冬季湿润指数略有增大,春、夏和秋季湿润指数略有减小。年日照时数以34.8 h/10a的速率显著增加,各季节日照时数亦均有增加趋势,其中春季增加最为明显。年平均风速以-0.092 m·s-1·(10a)-1的速率呈显著减小趋势;各季节平均风速均显著减小,以冬季的减小速率最大。     

腾格里沙漠周边地区1960-2012年气候变化特征

根据腾格里沙漠周边地区9个气象站点1960-2012年逐月平均气温、平均最高气温、平均最低气温、降水量、平均相对湿度、日照时数和平均风速的观测资料,利用线性回归、滑动平均和Mann-Kendall突变检验分析了该区1960-2012年气候变化特征。结果表明:1960-2012年,腾格里沙漠周边地区年平均气温以0.34 ℃/10a的速率呈显著上升的趋势,并于1989年发生显著突变;从季节变化来看,冬季升温幅度最大,达0.52 ℃/10a;年平均最高、最低气温均呈显著上升的趋势,但是年平均最低气温的升温速率0.44 ℃/10a明显大于最高气温升温速率0.25 ℃/10a,增暖的不对称性导致年平均气温日较差以0.18 ℃/10a的速率显著减小。年降水量以1.08 mm/10a的速率增加,但变化趋势不显著,四季降水量均有不同程度的增加;湿润指数的变化亦不显著,年、春季、夏季和秋季湿润指数均有减小趋势,冬季湿润指数有增加趋势;年、季平均风速皆呈显著减小的趋势,年平均风速减小的速率为0.15 m·s^-1·(10a)^-1,日照时数以5.6 h/10a的速率呈不显著的增加趋势,各季节日照时数有不同的变化趋势,春季和夏季日照时数呈增加趋势,而秋季和冬季的日照时数呈减小趋势。     

影响西藏地区蒸发皿蒸发量的主要气象因素分析

蒸发是水循环中受下垫面状况和气候变化影响最为直接的气候因子,同时也是地面热量平衡和水分平衡的重要组成部分．因此,对青藏高原蒸发量及其影响因素的研究对于分析青藏高原的气候变化及热量收支平衡具有重要的意义．本研究在分析青藏高原西藏地区蒸发皿蒸发量时间与空间分布格局及变化趋势的基础上,进一步对影响蒸发的气温、风速、日照时数、相对湿度的长期变化趋势及其与蒸发量的关系进行了分析,其结果表明：西藏地区存在“蒸发悖论”现象,即在气温升高的背景下（0．03℃／a）,蒸发皿蒸发量呈下降趋势（-1．98mm／a）．西藏地区年平均蒸发量及变化趋势的空间差异性比较大,年平均蒸发潜力变化范围从1400～2600mm、变化趋势从-16～20mm／a不等;整个西藏地区蒸发量与气温的相关关系显著,气温是影响蒸发的主要因素．各因素对蒸发皿蒸发量的影响程度排序为：气温〉风速〉日照时数．相对湿度对蒸发皿蒸发量的影响不显著．在月尺度上气温是蒸发皿蒸发量变化的决定因素,但从年尺度分析结果看,风速和日照时数对于蒸发皿蒸发量的影响是导致蒸发皿蒸发量减少的主要原因．此外,由于下垫面条件及区域气候条件的不同,各因素对蒸发皿蒸发量影响程度的空间差异性很大．西藏地区蒸发皿蒸发量的减少意味着区域水循环速度的变慢,由此对于全球水气循环造成的影响需要进一步的研究．     

近50年来西北半干旱区气候变化特征

选用西北半干旱区33个气象站1951-2004年温度、降水、相对湿度、风速、蒸发量等气象观测资料,分析主要气候要素变化规律,揭示了近50年来西北半干旱区气候变化的一些新特征.结果表明,西北半干旱区降水量近50年来年际变化趋势除个别地方外绝大多数地区呈下降趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率在-59.168～-1.143 mm/10 a之间,秋季降水量减少最多,春季次之,而夏季部分地区和冬季大部分地区降水量呈略增趋势.降水量存在3年、6～8年的周期振荡特征,3年周期振荡在1962-1966年为中心的局部时段内最强,之后逐渐减弱.6～8年振荡在1980-1985年为中心的局部时段内最强.气温距平呈上升趋势,气温距平变化曲线线性拟合倾向率在0.074～0.507 ℃/10 a之间,大部分地区呈先降后升型,转型时间为20世纪60年代后期至70年代前期.冬季气温增高最多,秋季、春季次之,夏季陕、甘、宁交界区及陇中地区气温增高而其余地区气温距平略呈下降趋势.相对湿度近50年来年呈波动变化.平均风速近50年来年际变化趋势除个别地方略增外,其余各地均呈下降趋势.蒸发量近50年来年际变化趋势除个别地方呈上升趋势外,其余各地蒸发量呈下降趋势.     

东江流域蒸发皿蒸发量及其影响因子的变化特征分析

分析了东江流域1961-2003年蒸发皿蒸发量及其影响因子的趋势变化和突变变化,结果表明:东江流域年蒸发量减少趋势显著,一年中,春季、前汛期、后汛期的蒸发量减少趋势显著,秋季蒸发量减少,但不显著;年蒸发量的突变发生在1981年;秋香江口以下和东江三角洲的年蒸发量减少趋势显著,秋香江口以上有增加趋势,但不显著;全年和各季的蒸发皿蒸发量与日照时数、温度、风速的偏相关系数为正,与相对湿度的为负;日照时数、风速显著减少,突变分别发生在1981年和1982年;气温显著增加,突变发生在1987年;相对湿度显著减少,突变发生在1986年:蒸发皿蒸发量出现减少趋势的原因主要是日照时数的减少,其次是风速减小.     

中国西北干旱区地-气温差变化成因分析

利用1961—2000年中国西北干旱区49个气象台站百叶箱气温、0 cm地温、降水和近地层风速月平均资料,以及NCEP/NCAR再分析月平均资料,分析了我国西北干旱区地-气温差变化的原因。结果表明,20世纪后40 a西北干旱区冬季地-气温差呈减小趋势,其可能原因是20世纪80年代后全球进一步变暖,西北干旱区对流层中层高度场升高、气温升高,风场易出现反气旋式环流距平,寒潮活动减少,近地层风速减弱使得气温增暖高于地温。而春初对流层中层高度场偏低时,气温偏低,降水偏多,风场易出现气旋式环流距平,近地层风速减弱使得气温增暖低于地温,所以春初地-气温差呈上升趋势。     

近50年中国蒸发皿蒸发量变化

Trends in pan evaporation are widely relevant to the hydrological community as indicators of hydrological and climate change. Pan evaporation has been decreasing in the past few decades over many large areas with differing climates globally. This study analyzes pan evaporation data from 671 stations in China over the past 50 years in order to reveal the trends of it and the corresponding trend attribution. Mann-Kendall test shows a significant declining trend in pan evaporation for most stations, with an average decrease of 17.2 mm/10a in China as a whole, the rate of decline was the steepest in the humid region (29.7 mm/10a), and was 17.6 mm/10a and 5.5 mm/10a in the semi-humid/semi-arid region and arid region, respectively. Complete correlation coefficients of pan evaporation with 7 climate factors were computed, and decreases in diurnal temperature range (DTR), SD (sunshine duration) and wind speed were found to be the main attributing factors in the pan evaporation declines. Decrease in DTR and SD may relate to the increase of clouds and aerosol as well as the other pollutants, and decrease in wind speed to weakening of the Asian winter and summer monsoons under global climate warming.     

Trend in pan evaporation and its attribution over the past 50 years in China

Trends in pan evaporation are widely relevant to the hydrological community as indicators of hydrological and climate change. Pan evaporation has been decreasing in the past few decades over many large areas with differing climates globally. This study analyzes pan evaporation data from 671 stations in China over the past 50 years in order to reveal the trends of it and the corresponding trend attribution. Mann-Kendall test shows a significant declining trend in pan evaporation for most stations, with an average decrease of 17.2 mm/10a in China as a whole, the rate of decline was the steepest in the humid region (29.7 mm/10a), and was 17.6 mm/10a and 5.5 mm/10a in the semi-humid/semi-arid region and arid region, respectively. Complete correlation coefficients of pan evaporation with 7 climate factors were computed, and decreases in diurnal temperature range (DTR), SD (sunshine duration) and wind speed were found to be the main attributing factors in the pan evaporation declines. Decrease in DTR and SD may relate to the increase of clouds and aerosol as well as the other pollutants, and decrease in wind speed to weakening of the Asian winter and summer monsoons under global climate warming.     

东江流域实际蒸发量与蒸发皿蒸发量的对比分析

利用东江流域1956-2003年的水文、气象资料,用趋势线分析、集对分析和方差分析方法对年实际蒸发量和年蒸发皿蒸发量的变化特征及其与气象因子的关系进行对比分析,揭示其相同与相异之处.结果表明:实际蒸发量与蒸发皿蒸发量都有减少的趋势,但蒸发皿蒸发量减少的趋势显著,实际蒸发量减少的趋势不显著;两者都在20世纪90年代出现最小值;实际蒸发量与蒸发皿蒸发量存在不确定相关关系和弱的负相关关系.温度与实际蒸发量、蒸发皿蒸发量都为不确定相关关系;风速与蒸发皿蒸发量为正相关,与实际蒸发量为不确定相关关系;随降水量的变化,两种蒸发量的变化相反,即一个增加而另一个减小:随日照时数的变化,趋势线分析与集对分析都反映出两者有相反的变化,通过年景分析,随日照时数的增加,蒸发皿蒸发量增加,实际蒸发量先增加后减小.年日照时数偏多、降水量偏少时,蒸发皿蒸发量显著偏多;年日照时数为中等、降水量偏多时,实际蒸发量最大,但没有达到显著水平.     

基于析因数值实验方法的蒸发皿蒸发归因研究

蒸发皿蒸发是唯一可长时间大范围观测的潜在蒸发,其准确估算和长时间序列趋势变化归因分析,对变化环境下干旱研究、水文过程理解分析与预估具有重要意义。本文筛选出416个具有连续观测的气象台站资料,率定了PenPan模型中适合模拟中国20 cm口径（D20）蒸发皿蒸发的风速函数,发展了基于去趋势法的析因数值实验归因法,对比了此方法与常用的偏导归因法在1960-2014年、1960-1993年（“蒸发悖论”时段）及1993-2014年（“蒸发悖论”消失）蒸发皿蒸发趋势变化的归因结果。结果表明,使用新率定的风速函数f_q(u₂)=3.977×10^-8(1+0.505u₂)能更准确模拟中国D20蒸发皿蒸发;相较于偏导归因法结果,析因数值实验法也能对蒸发皿蒸发趋势变化进行定量归因分析,且归因结果略优于偏导归因法结果;此外,可利用析因数值实验法的基准态信息来对偏导归因法结果进行校正,从而更准确地对蒸发皿蒸发趋势变化进行归因分析,加深对蒸发皿蒸发趋势变化的理解,为水文水循环研究准确分析提供保障。     

1960 年以来新疆地区蒸发皿蒸发与实际蒸发之间的关系

利用中国新疆地区1960-2005 年109 个设有蒸发皿蒸发观测的常规气象站资料, 并结 合不同驱动场和不同陆面模式的模拟结果, 对蒸发皿蒸发及模拟的实际蒸发的年、各个季节 的变化及其它们的相互联系进行了详细的分析和讨论。结果发现, 在过去的46 年里, 年蒸发 皿蒸发总体上都表现为明显的下降趋势, 而实际蒸发在总体上显著上升, 与蒸发皿蒸发的变 化趋势相反。在80 年代中后期, 蒸发皿蒸发、实际蒸发和降水的转折点(1986 年) 一致, 进 一步说就是无论在转折点的前后, 降水增加的转折性变化与模拟的实际蒸发的转折性增加变 化一致, 而与蒸发皿蒸发减小的转折性变化相反, 这表明, 在新疆地区, 蒸发皿蒸发和实际 蒸散之间具有相反的变化关系, 这支持Brutsaert and Parlange 提出的蒸发皿蒸发和实际蒸散 之间具有互补相关关系(变化趋势相反) 的理论。分析气温、降水、湿度、云量和日照时数等 环境变量的变化趋势发现： 降水、云量等表征大气中水分特征的变量表现为明显的上升趋势, 这也间接的证明了蒸发皿蒸发和实际蒸散之间存在相反的关系, 而与各个环境变量之间相关 系数的分析则表明, 气温日较差、风速、低云量和降水是与蒸发皿蒸发和实际蒸发关系最紧 密的环境因子, 它们的变化可能是导致蒸发皿蒸发和蒸散量变化的原因。     

1960-2005年新疆地区蒸发皿蒸发与实际蒸发之间的关系

Pan evaporation,an indictor of potential evaporation,has decreased during the last several decades in many parts of the world;the trend is contrary to the expectation that the increase of actual evaporation will accompany global warming,known as the pan evaporation paradox.What is the essential relationship between pan evaporation and actual evaporation? This is still an uncertain problem.In this paper,the trends of pan evaporation and actual evaporation are investigated using observational data and observation-constrained simulation results using NCAR Community Land Model(CLM) in Xinjiang from 1960 to 2005.Our analysis suggests that the decreasing trend of annual pan evaporation accompanies the increasing trend of annual actual evaporation,the tendencies of them both have statistical significance(at 99% level and at 95% level,respectively).We also find that there is the same turning point in precipitation,pan evaporation and actual evaporation of 1986,and either before the point or after,pan evaporation has inverse trend comparing with actual evaporation and precipitation.The above analysis indicates that pan evaporation and actual evaporation have complementary relationship.These results support the issue of evaporation paradox described by Brutsaert and Parlange(1998) and suggest that decrease of pan evaporation indicates an increase of actual evaporation in Xinjiang in the past half century.The correlation analysis shows that diurnal temperature range(DTR),wind speed,low cloud cover and precipitation are the most likely driving forces for the reduced pan evaporation and the ascending actual evaporation.     

Comparison of pan evaporation and actual evaporation estimated by land surface model in Xinjiang from 1960 to 2005

Pan evaporation,an indictor of potential evaporation,has decreased during the last several decades in many parts of the world;the trend is contrary to the expectation that the increase of actual evaporation will accompany global warming,known as the pan evaporation paradox.What is the essential relationship between pan evaporation and actual evaporation? This is still an uncertain problem.In this paper,the trends of pan evaporation and actual evaporation are investigated using observational data and observation-constrained simulation results using NCAR Community Land Model(CLM) in Xinjiang from 1960 to 2005.Our analysis suggests that the decreasing trend of annual pan evaporation accompanies the increasing trend of annual actual evaporation,the tendencies of them both have statistical significance(at 99% level and at 95% level,respectively).We also find that there is the same turning point in precipitation,pan evaporation and actual evaporation of 1986,and either before the point or after,pan evaporation has inverse trend comparing with actual evaporation and precipitation.The above analysis indicates that pan evaporation and actual evaporation have complementary relationship.These results support the issue of evaporation paradox described by Brutsaert and Parlange(1998) and suggest that decrease of pan evaporation indicates an increase of actual evaporation in Xinjiang in the past half century.The correlation analysis shows that diurnal temperature range(DTR),wind speed,low cloud cover and precipitation are the most likely driving forces for the reduced pan evaporation and the ascending actual evaporation.     

1960-2009年横断山区潜在蒸发量时空变化

以横断山区20 个气象站1960-2009 年逐日气象数据为基础,应用1998 年FAO 修正的Penman-Monteith 模型分析了横断山区潜在蒸发量的变化,在ArcGIS 环境下通过样条插值法分析了潜在蒸发量变化的时空分异,并对影响潜在蒸发量变化的气象因素进行了讨论,结果表明：年潜在蒸发量自20 世纪60 年代中期以来呈波动减小趋势,20 世纪80 年代中期之后减小趋势更加明显,2000-2009 年呈增加趋势。潜在蒸发量的年际变化倾向率为-0.17 mm a^-1,从空间分布来看,北部、中部、南部都呈减少趋势,倾向率由北向南逐渐减小。从季节来看,秋季和冬季潜在蒸发量呈增加趋势,春季和夏季呈减小趋势,春季减小趋势大于夏季,秋季增加趋势大于冬季。气温上升、风速和日照时数的降低是横断山区潜在蒸发量减少的主导因素,风速和日照时数的下降导致春季和夏季潜在蒸发量减小,气温上升导致秋季和冬季潜在蒸发量增加。     

1960-2009年新疆渭干河流域蒸发皿蒸发量变化特征

根据新疆气象局地面观测资料,整理出渭干河流域1960-2009年蒸发皿蒸发量资料,运用线性趋势估计、距平与累积距平、滑动t检验、小波分析、灰色预测等方法,对蒸发皿蒸发量的变化趋势、周期特征、突变特征及未来趋势进行了分析。结果表明:①50年来,渭干河流域蒸发皿蒸发量有升有降,总体上呈波动式减少的趋势,其变化倾向率为-19.72 mm/10a,通过了0.05的显著性检验。累积距平曲线的变化趋势显示,年蒸发皿蒸发量以1987年和2004年为转折点,前期偏多,中期偏少,后期偏多。②年蒸发皿蒸发量在1987年发生了由多到少的突变,在2004年发生了由少到多的突变,突变类型比较复杂,是均值突变和转折突变两种突变类型的组合。③蒸发皿蒸发量在50a的时间序列中存在8a、17a和20a的周期。在8a的时间尺度上,年蒸发皿蒸发量序列经历了7个偏多期和6个偏少期;在17a的时间尺度上,经历了2个偏多期和2个偏少期;在20a的时间尺度上,经历了1个偏少期和2个偏多期。④利用建立的灰色预测GM(1,1)模型对渭干河流域蒸发皿蒸发量进行了预测,发现模型的可靠性高,预测结果准确,年蒸发皿蒸发量在未来3年将出现增加的趋势。