汶上县近50年蒸发量及有效降水的变化特征

张 琦，杨 澜

1.山东省汶上县气象局，山东汶上 272500；2.石首市气象局，湖北石首 434400

降水是由云中水分以液态的形式降落到地面的，蒸发是由液态变为气态进入大气，因此降水和蒸发都是大气水循环的主要影响因素。正是由于降水和蒸发的相互作用，才使得大气水循环不断进行，从而对水资源的丰富程度、地下水资源的形成具有重要作用，进而影响生态环境变化和农业生产。

20世纪以来，全球气候呈变暖趋势。气候变暖对全球水循环产生了深刻影响。随着气温升高，气候异常，全球蒸发总量不断增加，致使大气水循环不断加剧。但经多数学者研究分析认为，中国蒸发皿蒸发量随着时间变化整体呈现出明显的减少趋势，其中湿润区减少速率最大，半湿润区其次，干旱区最小[1]，并存在年际变化规律和季节变化特征[2-3]，表现为20世纪80～90年代的蒸发皿蒸发量较60～70年代的蒸发皿蒸发量明显减少，蒸发皿蒸发量减少最多的季节为春季和夏季，其次为秋季和冬季[4]。同时，左洪超等[5]研究蒸发皿蒸发量的变化特征受大气相对湿度、日温差、风速、降水量、辐射等多种气象因子的影响。有研究认为，我国的降水量存在明显的年际、区域性和长期变化性，20世纪60年代以来呈现增长趋势，但增长趋势不明显，降水季节变化和影响主要以夏季降水量偏多，夏季环境影响较大[6-7]。

汶上县处于平原地带，属北温带大陆性季风湿润气候区，以农业生产为主要产业，分析汶上县蒸发量和降水量的变化特征，对农业生产、干旱洪涝等自然灾害防治、合理利用当地水资源及地区经济发展有着重要意义。

1 数据来源和方法

利用汶上县1961—2010年50年逐月的蒸发皿蒸发量和降水量资料，采用累计距平和线性回归等方法确定蒸发皿蒸发量和降水量的年际和季节特征，进而分析该区域气候的长期演变规律，对未来汶上县的气候变化和农业生产管理提供有力的依据。

2 结果与分析

2.1 蒸发量

2.1.1 蒸发量的年际变化 统计可知，汶上县1961—2010年蒸发皿蒸发量平均为1 719.3 mm，但整体呈明显减少的趋势，减少速率为-10.8 mm/10年。其中，年最大蒸发量为2 276.6 mm，出现在1961年，年最小蒸发量为1 250.2mm，出现在2009年。

由图1可知，1983年之前年蒸发量多数表现为正距平，仅1964年、1973年、1980年表现为负距平，其中1964年的年蒸发量最少，距平值为-24.52 mm；1983年之后年蒸发量多数表现为负距平，仅1988—1989年、1992年 表 现 为正距平，距平值分别为10.03 mm、1.32 mm、1.33 mm。由此可知，20世纪60年代至80年代初期表现为年蒸发量正距平，年蒸发量大于平均值，表明蒸发量偏多，80年代中期开始至21世纪00年代年平均蒸发量表现为负距平，蒸发量较前期明显减少。

图1 汶上县1961—2010年年平均蒸发量距平变化

2.1.2 蒸发量的季节变化 从蒸发量四季的变化趋势来看（图2），蒸发量的季节变化存在明显的规律特征。其中，春季（3—5月）平均蒸发量为543.4 mm，约占全年的31.6%，变化速率为-8.4mm/10年。

由 图2a可 知，20世 纪80年 代 初期前，春季蒸发量表现为正距平，仅1962、1963、1964、1973、1979、1980年为负距平，距平值分别为-29.2、-43.2、-33.5、-2.7、-3.9、-6.5 mm，尤其1963—1964年的春季蒸发量突变最为明显；20世纪80年代初期之后逐渐转为负距平，仅1994、2000、2001年为正距平，距平值分别为2.4、5.7、8.6 mm。由此可知，春季蒸发皿蒸发量有明显的下降趋势，且20世纪80年代至21世纪00年代较20世纪60～70年代的蒸发皿蒸发量明显减少。

由 图2b可 知，夏 季（6—8月）平均蒸发量为647.6 mm，约占全年的37.7%，变化速率为-13.7 mm/10年。20世纪80年代初期前，夏季蒸发量表现以正距平为主，仅1970、1971、1973、1980、1981年为负距平，距平值分别为-5.7、-9.2、-12.4、-18.3、-7.1 mm；20世纪80年代初期之后以为负距平为主，仅1984、1985、1986、1997、2002年为正距平，距平值分别为8.1、4.7、8.8、8.5 mm。可见，夏季蒸发皿蒸发量也表现为整体的下降趋势。

秋 季（9—11月）平 均 蒸 发 量 为343.5 mm，约占全年的20.0%。由图2c可知，秋季蒸发皿蒸发量整体呈现下降趋势，变化速率为-4.3 mm/10年。同样，自20世纪80年代初开始，蒸发量的距平值由正距平变为负距平，说明秋季蒸发皿蒸发量逐渐向小于年平均蒸发量的趋势变化。

冬季（12—翌年2月）平均蒸发量为172.3 mm，约占全年蒸发量的10.0%。由图2d可知，变化速率为-2.7 mm/10年，冬季蒸发皿蒸发量也呈下降趋势。

图2 汶上县1961—2010年各季平均蒸发量距平变化

由此看出，在一年四季中，春季和夏季蒸发量最多，其次为秋季，冬季蒸发量相对最少，且蒸发量的变化均呈现逐渐走低趋势。春季和夏季蒸发量的变化速率最为明显，所占比例最大，说明春、夏两季的蒸发量是致使年蒸发总量变少的主要影响季节，秋季和冬季相对影响较弱，且四季都表现在20世纪80年代初期后下降趋势明显，与其年际变化趋势较为一致，20世纪80年代至21世纪00年代的蒸发量较20世纪60～70年代明显减少。

2.2 降水量

2.2.1 降水量的年际变化 图3为汶上县1961—2010年年均降水量距平变化图。分析可知，汶上县1961—2010年的年平均降水量为641.3 mm，其中最大降水量为1 394.8 mm，出现在1964年，较年平均降水量偏多753.5 mm，最小降水量为285.6 mm，出现在1966年，较年平均降水量偏少355.7 mm。20世纪60～70年代平均降水距平值分别为1.79、0.98 mm，80年代平均降水距平值为-5.81 mm，90年代至21世纪00年代平均降水距平值分别为0.14、2.90 mm。由图3可知，年降水量的变化速率为-0.04 mm/10年，可见，降水量总体呈现略下降趋势，且整体存在弱波动状态，20世纪60～70年代、90年代至21世纪00年代为降水偏多期，20世纪80年代为降水偏少期。

图3 汶上县1961—2010年平均降水量距平变化

2.2.2 降水量的季节变化 从降水的四季变化规律来看（图4），汶上县1961—2010年的年平均降水量为641.3 mm，其中春季平均降水量为77.76 mm，较年平均降水量偏少563.54 mm，占全年平均降水量的12.1%。

由图4a可知，春季降水量增加速率为0.239 mm/10年，其中，春季降水量在20世纪60～70年代表现为负距平，在80～90年代初期与常年平均降水量持平，后期则呈现正距平，降水量趋于偏多，所以春季降水量整体呈略增加的趋势。

由图4b可知，夏季平均降水量为332.6 mm，较年平均降水量偏少308.7 mm，占全年的51.9%，夏季平均降水量整体呈现略下降趋势，减少速率 为-1.236 mm/10年。其 中，20世 纪60～80年代中期，夏季降水呈现出正距平，为降雨偏多期，80年代后期开始为负距平，为夏季降雨偏少期。由此可知，一年中夏季降水量对全年降水量的影响最大。

图4 汶上县1961—2010年各季平均降水量距平变化

图4c可以看出，秋季降水量整体呈现弱增加趋势，倾向率为0.89 mm/10年。秋季平均降水量为116.72 mm，较年平均降水量偏少524.58 mm，占全年的18.2%。20世纪60年至80年代初期，秋季降水呈现负距平，为降水偏少期，90年代初期开始秋季降水呈现正距平，为降水偏多期。

由图4d可知，冬季降水量只占全年的3.7%，平均为23.69 mm，较年平均降水量偏少617.61 mm，变化速率为0.151 mm/10年。具体来看，20世纪60年代至80年代初期，冬季降水距平为负距平，90年代初期开始冬季降水为正距平，由此可见，冬季降水呈现为先减少后增加的变化趋势。

综上所述，1961—2010年春、秋、冬季降水量均呈现略增加趋势，而夏季降水量呈现略减少趋势，但夏季的降水量在降水总量中所占比重最大，对降水总量影响最强，同时可看出，降水量变化趋势均在80年代表现为趋势变化转折期。

3 结论和讨论

（1）1961—2010年蒸发皿蒸发 量总体呈现下降趋势，变化速率为-10.8 mm/10年。一年四季中的蒸发皿蒸发量也均呈不断下降趋势，其中夏季蒸发量最多，占全年蒸发量的37.7%，其次为春季，蒸发量占全年蒸发量的31.6%，秋季、冬季蒸发量相对较少。春、夏两季是蒸发量减少的主要影响季节。

（2）蒸发皿四季蒸发量均表现在20世纪80年代初期后下降趋势明显，与年际变化趋势较为一致，80年至21世纪00年代的蒸发量较60～70年代明显减少。

（3）1961—2010年，降 水 量 总 体呈现略下降趋势，降水量变化速率为-0.04 mm/10年。一年四季中，春、秋、冬季的降水量均表现为略增加趋势，夏季降水量表现为略减少趋势，但夏季降水量所占比例为51.9%。由此说明，夏季降水量在年降水量中占主导地位，起决定性作用。

（4）20世纪60～70年 代、90年 代 至21世纪00年代为降水偏多期，20世纪80年代为降水偏少期，说明80年代为降水量变化的转折年代。