阿勒泰不同气候区蒸发量变化及影响分析

高建江

(新疆阿勒泰水文勘测局，新疆 阿勒泰 836500)



阿勒泰不同气候区蒸发量变化及影响分析

高建江

(新疆阿勒泰水文勘测局，新疆 阿勒泰 836500)

在研究气候变化及水分平衡过程中，蒸发量是一个关键性参数，在不同地域由于地理位置、气候条件等因素的差异，蒸发量也呈现出不同的变化趋势和变动幅度。从阿勒泰地区四个典型测站实测气象资料出发，分析蒸发量变化的一般趋势，并进行影响因子的探讨，结果表明，从暖干区向冷湿区，蒸发量从明显的增加趋势最后变为不变或微弱的增加趋势，这与国内外研究基本一致。

阿勒泰；蒸发量；变化及影响

蒸发是地表热量与水量平衡与否的反映，其是水循环中直接受到气候变化影响最大的因素。故而通过研究蒸发量变化，对进一步探析区域水分循环的变化规律，深入了解气候变化趋势有积极作用。蒸发量包括三种：蒸发皿蒸发量、潜在蒸发量和实际蒸发量。其中蒸发皿蒸发量反映了有限水面蒸发量，其可以和潜在蒸发量进行相互转换；而潜在蒸发量是当前气候条件下水分因子在最大能力作用下的散发过程，故而其为实际蒸发量的理论上限；将土壤水分、作物类型、作物生长状况等考虑进去的水分因子散发能力则为实际蒸发量，实际蒸发量受到环境、气候因子影响太大且很难准确把握和测算，所以测算实际蒸发量相当困难，需要搜集潜在蒸发量、土壤适度、植物状况、气象因子等信息进行综合估算。

纵观国内已有的研究文献，大多局限于研究实际蒸发量，而对蒸发皿蒸发量和潜在蒸发量的研究少之甚少，而且对不同气候区蒸发量变化趋势的对比及影响因子分析的相关研究较少。因此，笔者根据阿勒泰气候区划，选择了其四

个典型测站1998-2008的实测气象资料，其中布尔津是亚热带湿润区代表测站、克拉他什为高寒湿润区代表测站、阿勒泰为暖干带干旱区代表测站，而福海水文站则是中温带干旱区代表测站。笔者分析了各测站主要气象要素、潜在蒸发量变化趋势，研究了影响蒸发量变化的主要气候因子，进一步揭示了不同测站及不同气候区蒸发量变化所反映出的气候信号与规律，为区域合理灌溉制度的制定及水源的调配、干旱的监测等工作提供科学指导。

1 资料与方法

1.1 资料来源

笔者根据阿勒泰气候区划，选取了其四个典型测站1998-2015这18年资料，其中布尔津是亚热带湿润区代表测站、克拉他什为高寒湿润区代表测站、阿勒泰为暖干带干旱区代表测站，而福海水文站则是中温带干旱区代表测站。各测站气象数据见表1。

表1 代表站多年平均气象数据(1998-2015)

1.2 蒸发量计算方法

根据各种计算蒸发量的方法的适用范围，并结合阿勒泰气候区实际情况，笔者选用了以能量平衡和水汽扩散为基础理论的Penman2Monteith公式，这一公式也被认为是适用于任何气候区结果最为精确的蒸发量计算公式。

将表1相关数据带入上式中，可以得出布尔津测站：

其它测站：

式中：ET0为潜在蒸发量(mm/d)；Rn为参考作物表面净辐射(MJ/m2/d)；Rso为晴天辐射(MJ/m2d)；G为土壤热通量(MJ/m2/d)；γ为干湿表常数(Kpa.℃)；es为饱和水汽压(Kpa)；ea为实际水汽压(Kpa)；U2、U10为2 m和10 m处的平均风速(m/s)；Δ为饱和水汽压2温度曲线的斜率(Kpa.℃)；Tmax、Tmin为绝对温标的最高和最低气温(K)；n为实际日照时数(h)；N为最大日照时数(h)。

2 结果分析

2.1 各气候区蒸发量变化

经过计算可以发现各测站蒸发量变化趋势如下：随着日照时数的减少，温度也随之降低、湿度不断增大，蒸发量则依次减少。近年来，阿勒泰四个气候区测站蒸发量均在不断上升。其中暖干区(布尔津)蒸发量的上升最为明显，而福海站蒸发量上升幅度较小，但是通过了95%的显著性水平检验；克拉他什和阿勒泰站蒸发量上升趋势较弱，未通过显著性检验，这表明湿润区蒸发量基本围绕在平均值附近波动。

2.2 影响因子分析

能量供给条件和水汽输送条件是影响蒸发过程的两个重要条件。其中能量供给条件主要受到太阳净辐射、日照时数、温度等因子影响；而水汽输送条件主要受到饱和差及风速的影响较大。根据前人的研究结果，多种气象因子以非线性方式共同作用的结果便表现出不同的蒸发潜力，故而蒸发量与多种气候因子均存在相关关系。笔者选取了日照时数、净辐射、饱和差、风速、相对适度等5个因素进行了蒸发量影响分析，通过计算这5个气象因子的统计值与蒸发量之间的相关关系进行详细分析。

结合测站实际情况与气象资料的可获得性，笔者选取了温度、日照时数、净辐射及风速、饱和差、相对湿度等气候因子，通过计算各测站潜在蒸发量与实际蒸发量及其变动趋势，对影响蒸发量的主要气候因子与蒸发量之间的相关关系进行了计算与探讨(见表2)。

表2 各气象因子与蒸发量的相关系数表

由上表可知，蒸发量与日照时数、净辐射、饱和差及风速等因子存在相关关系，并且相关系数的取值随地域的变化而变化。在暖干区(布尔津)蒸发量与风速相关系数为0.98，相关性最好，而暖干区净辐射对蒸发量的影响不大。中温带干旱区(克拉他什)蒸发量与风速、饱和差相关性较为显著，且通过了α=0.01和α=0.05的显著性检验，与日照时数负相关；在湿润区(阿勒泰和福海站)蒸发量与风速相关系数取值最大，但是未通过显著性检验。各测站在1998-2008年以来，温度具有显著上升趋势，这与各区显著变暖有关，此外，各测站区域风速具有明显减小趋势，日照时数、净辐射及饱和差显著增大。

2.2.1 能量供给条件的影响

1)日照时数与净辐射的影响

日照时数往往通过直接影响净辐射而间接影响蒸发量，一般情况下，净辐射随着日照时数的增多而逐渐增大并被地面吸收，随着地面所吸收净辐射量的增大，地面温度不断提升，进而会产生较大的日较差，而这一过程会引起逐渐增大的蒸发量。可以通过eviews软件输入四个典型测站的基础数据得出日照时数与蒸发量之间的线性关系方程为：y=2.497 3x+2 256.8，其中x为自变量日照时数，y为因变量蒸发量。可见，日照时数与蒸发量呈正相关关系，即日照时数越多，蒸发量也就越大。

2)净辐射的影响

净辐射的量直接反映了日照时数的情况，日照时数越多则地面吸收的净辐射量越多，进而引起地面温度的不断上升，日较差增大，则蒸发量增大。从表2中的数据可以看出，四个典型测站净辐射与蒸发量之间均呈正相关关系，除布尔津之外，其余三个测站均通过了0.01显著性检验。

3)饱和差的影响

饱和差是空气的饱和水汽压与同等条件下实际水汽压之间的差值，其取值反映出水分子的蒸发能力，取值越大则蒸发能力越强。在表2中，福海水文站饱和差与蒸发量呈负相关关系，其余三个测站都为正相关，且通过了0.01显著性检验。

2.2.2 水汽输送条件

1)风速的影响

与其余因素不同的是，风速是一个反映大气运动的物理因子，大气的流动过程即为风，风速的大小对蒸发量的变动起着辅助性影响，在其余气象因子不变情况下，风速越大，单位时间内从水面进入空气的水分子就会越多，蒸发量也会越大。从表2相关系数可以看出，风速是影响四个典型测站蒸发量的主要因素，相关系数取值最大，且均通过了0.01显著性检验。

2)相对湿度的影响

由于蒸发过程是一个水分子在水面与空气之间不断运动和转换的动态过程，所以水分子的饱和程度对蒸发量起着决定性作用。而空气中相对湿度越大，则水分子越是饱和，从水面向空气中运动的水分子就会越少，蒸发量越少。从表2可以看出，四个典型测站相对湿度均与蒸发量呈负相关关系，也就是说相对湿度越大，蒸发量反而越小，相对湿度与蒸发量之间线性相关性较好，且均通过了0.01显著性检验。

3 结语

通过对阿勒泰不同通过气候区蒸发量变化的分析可以对该地区蒸发量的变动趋势及主要影响因素有一个大致了解，可以为进一步研究阿勒泰不同气候区蒸发情况及对当地气候的影响奠定基础，同时对阿勒泰地区水资源利用和水利水电工程效益的提升起到一定积极作用。由于可以获得的数据资料有限，本文只是选取了四个典型测站作为代表，但是阿勒泰不同地区气候条件各异，又岂能是四个测站可以穷尽的，此外，文章未将植被、径流等因素纳入分析范围，这是本文的一大遗憾。

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[2]王素萍.张存杰.甘肃省不同气候区蒸发量变化特征及其影响因子研究[J].中国沙漠.2010(3).

[3]禹东辉.嵩县近45a蒸发量变化特征及其影响因子研究[J].气象与环境科学.2011(9).

P332.2

B

1004-1184(2016)06-0095-02

2016-07-22

高建江(1969-)，男，湖北浠水人，工程师，主要从事水文勘测工作。