丹東地區(qū)參考作物騰發(fā)量演變規(guī)律及其氣候影響因素研究

關(guān)穎紅

（遼寧省東港市水利技術(shù)推廣中心 遼寧 東港 118300）

蒸發(fā)蒸騰是植物生長(zhǎng)的重要生理活動(dòng)之一，同時(shí)也是地球水文循環(huán)的重要組成部分，直接關(guān)系著地表能量與水量平衡[1]，落在地面的所有降水中，約有62%被蒸騰消耗掉了[2]。因此，它的精確計(jì)算對(duì)水資源的有效利用及水文研究有著重要意義，尤其對(duì)作物需水量的計(jì)算、灌溉制度的確定、干旱管理等有著顯著影響。近幾十年來(lái)，通過(guò)參考作物騰發(fā)量(ET0)計(jì)算實(shí)際作物騰發(fā)量進(jìn)而確定作物需水量的方法在國(guó)內(nèi)外受到廣泛關(guān)注，不少學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了深入研究并形成了諸多理論。其中，penman-montieth(P-M)公式被FAO推薦為計(jì)算 ET0的唯一標(biāo)準(zhǔn)公式[2～3]。

1 研究區(qū)概況

丹東市位于遼寧省東南部，地理坐標(biāo)東經(jīng)124°23′，北緯40°07′。屬暖溫帶亞濕潤(rùn)季風(fēng)型氣候，年平均雨量多在800mm～1200mm，占遼寧省降水量的70%，是我國(guó)北方雨量最多的地區(qū)。年平均氣溫南部在8℃～9℃，北部6℃～7℃，受季風(fēng)影響，季節(jié)變化明顯，四季分明，是東北地區(qū)最溫暖最濕潤(rùn)的地方，素有“北方江南”、“東北蘇杭”之稱。

2 材料與方法

本文利用丹東市4個(gè)氣象站1960年～2006年的逐日氣象資料，采用P-M公式計(jì)算各站逐日ET0，并對(duì)各站計(jì)算結(jié)果求平均得到丹東地區(qū)逐日ET0，再通過(guò)分類匯總得到整個(gè)地區(qū)逐月及逐年ET0，在此基礎(chǔ)上分析研究區(qū)不同時(shí)間尺度下ET0的演變特征，并對(duì)引起該變化的主要?dú)庀笥绊懸蛩剡M(jìn)行了探討，以期為研究丹東地區(qū)未來(lái)ET0的變化和用水管理提供依據(jù)。逐日ET0的計(jì)算公式如下[4]：

(1)ET0式中：ET0是參考作物騰發(fā)量，Rn是到達(dá)作物表面的凈輻射[MJ/(m2·d)]，G是土壤熱通量 [MJ/(m2·d)]，T是作物冠層2m高處的空氣溫度(℃)，U2是作物冠層2m高處的風(fēng)速 (m/s)，ea是飽和水汽壓(kPa)，ed是實(shí)際水汽壓(kPa)，Δ是水汽壓對(duì)溫度的斜率(kPa/℃)，γ 是干濕球常數(shù)。

采用M-K秩次相關(guān)法對(duì)丹東市ET0及各氣象因素的變化趨勢(shì)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，其有關(guān)理論參見文獻(xiàn)[5]；對(duì)于ET0變化的影響因素分析，采用基于偏導(dǎo)數(shù)的敏感性分析法。其計(jì)算公式如下[3,6]：

(2)式中：SXi為參數(shù) Xi的敏感系數(shù)(無(wú)量綱)。SXi取正值表明ET0隨著Xi的增加而增加，反之則表明ET0隨著Xi的增加而減?。粅SXi|越大表明Xi變化對(duì)ET0的影響越大，反之亦然。

氣象要素及ET0的變化趨勢(shì)用一次線性方程表示，即[7]

(3)式中：xi為氣象要素的擬合值，10a1為氣候傾向率，表示氣象要素每10年的變化率。氣候傾向率描述的是序列的升降程度，其小于0說(shuō)明研究對(duì)象在統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)呈下降趨勢(shì)，反之呈增長(zhǎng)趨勢(shì)[8]。

3 結(jié)果與分析

3.1 ET0年際變化特征

圖1 丹東地區(qū)年均日ET0年際變化及其累計(jì)距平曲線

圖2 各站點(diǎn)及全區(qū)平均ET0年際變化曲線

圖3 丹東地區(qū)ET0月際變化情況

表1 各站點(diǎn)及全區(qū)逐月日ET0變化的氣候傾向率 /mm·(10y)

表2 各站點(diǎn)及全區(qū)平均各氣象因子變化的氣候傾向率（1960年～2006年） /mm·(10y)

表3 各站點(diǎn)及全區(qū)年均日ET0與各氣象因子的相關(guān)系數(shù)及敏感系數(shù)

丹東地區(qū)年均日ET0年際變化及其累計(jì)距平曲線如圖1。全區(qū)ET0總體上緩慢減少，但趨勢(shì)不明顯（P=0.783），最大值出現(xiàn)在 1965 年，其值為 2.414mm/(y·d)，最小值出現(xiàn)在2005年，其值為 1.921mm/(y·d)。結(jié)合累計(jì)距平圖(圖1b)可知，研究時(shí)段內(nèi)丹東地區(qū)ET0變化大致可分為四個(gè)階段：第一階段和第三階段分別對(duì)應(yīng)于1960年～1968年、1996年～2003年，該階段累計(jì)距平值持續(xù)上升，表明這兩個(gè)階段的ET0比平均ET0大，屬于騰發(fā)較強(qiáng)的階段；第二階段和第四階段分別對(duì)應(yīng)于1968年～1996年、2003年～2006年，該階段累計(jì)距平值持續(xù)下降，說(shuō)明這個(gè)階段內(nèi)ET0比平均ET0小，屬于騰發(fā)較弱的階段；其中第二階段內(nèi)，ET0的累計(jì)距平曲線出現(xiàn)一定幅度的波動(dòng)，說(shuō)明在這個(gè)時(shí)段內(nèi)，丹東地區(qū)ET0不穩(wěn)定。

由圖2可知，丹東地區(qū)各氣象站ET0與全區(qū)平均ET0年際變化趨勢(shì)相似，其中丹東站與全區(qū)平均值最接近，可近似代表丹東地區(qū)近幾十年來(lái)ET0年際變化情況，而與全區(qū)平均值差異最大的是寬甸站，最大差值為0.612mm/(y·d)。

3.2 ET0月際變化特征

丹東地區(qū)ET0月際變化比較大，各站點(diǎn)ET0年內(nèi)分布情況相似，最高值一般發(fā)生在5月份～6月份，最低值出現(xiàn)在12月份～1月份。由圖3可知，全區(qū)平均連續(xù)最大6個(gè)月ET0值出現(xiàn)在4月份～9月份，約占全年比例的73.2%，其中5月份～6月份約占27.5%；而12月份～1月份僅占全年比例的5.0%。由圖也可以看出，一年四季中，丹東地區(qū)冬季ET0最低，夏季最高，這可能與冬季溫度低、日照短而夏季溫度高、日照長(zhǎng)有關(guān)。

分析各站點(diǎn)及全區(qū)ET0的氣候傾向率(如表1)可知，丹東地區(qū)ET0年內(nèi)各月變化趨勢(shì)不盡相同，其中12月份～3月份及8月份～9月份ET0有上升趨勢(shì)，4月份～7月份及10月份～11月份ET0有下降趨勢(shì)，除5月份外其余各月變化趨勢(shì)均未達(dá)到顯著水平。各站點(diǎn)及全區(qū)2月份ET0均呈上升趨勢(shì)，5月份ET0均呈下降趨勢(shì)，其余各月規(guī)律沒(méi)有一致性。其中，氣候傾向率值最大的是東港站5月份的ET0，其值為-0.114mm/(10y)，最小的是丹東站8月份的 ET0，其值為 0.00002mm/(10y)。

3.3 影響因素分析

選擇平均溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速和太陽(yáng)輻射4個(gè)氣象因素進(jìn)行分析。由表2、表3可知，絕大部分站點(diǎn)及全區(qū)平均太陽(yáng)輻射和風(fēng)速均有顯著的下降趨勢(shì)，除寬甸站外，相對(duì)濕度也呈下降趨勢(shì)，但大多數(shù)趨勢(shì)欠顯著，各站點(diǎn)及全區(qū)平均溫度均呈顯著上升趨勢(shì)，這與全球氣候變暖的客觀事實(shí)相符。丹東地區(qū)年均ET0與各氣象因素的相關(guān)性由強(qiáng)到弱依次為：太陽(yáng)輻射＞相對(duì)濕度＞平均溫度＞風(fēng)速，其中，太陽(yáng)輻射、平均溫度及風(fēng)速與ET0呈正相關(guān)，相對(duì)濕度與ET0呈負(fù)相關(guān)，這與常理相符。另外，通過(guò)敏感性分析得，丹東地區(qū)年ET0對(duì)太陽(yáng)輻射的變化最敏感，其次是相對(duì)濕度的變化和平均溫度的變化，最后是風(fēng)速的變化，這與相關(guān)分析結(jié)果一致，由此可以說(shuō)明，丹東地區(qū)ET0變化受太陽(yáng)輻射的影響最大，但還不能確定其余3個(gè)氣象因子對(duì)ET0變化影響強(qiáng)弱的先后順序，需要從各氣象因子擾動(dòng)對(duì)ET0變化的貢獻(xiàn)值角度做進(jìn)一步研究。

用同樣的分析方法分析影響月ET0值變化的主要?dú)庀笠蛩?。結(jié)果表明，不同月份對(duì)丹東地區(qū)ET0變化影響最大的氣象因子不盡相同，12月份～3月份相對(duì)濕度對(duì)ET0影響較大，4月份～7月份、10月份～11月份太陽(yáng)輻射對(duì)ET0影響較大。總體來(lái)看，溫度和風(fēng)速對(duì)各月ET0影響不顯著。

4 結(jié)論

研究表明，丹東地區(qū)多年參考作物騰發(fā)量呈不明顯下降趨勢(shì)，太陽(yáng)輻射是影響丹東地區(qū)多年參考作物騰發(fā)量變化的最主要因素，這一結(jié)論印證了太陽(yáng)輻射是蒸發(fā)蒸騰最基本的能量來(lái)源。

月際分析表明，研究區(qū)參考作物騰發(fā)量最高值發(fā)生在5月份～6月份，最低值出現(xiàn)在12月份～1月份，各站點(diǎn)變化情況具有相似性。從季節(jié)上看，除冬季ET0有上升趨勢(shì)外，春、夏、秋3季ET0均呈緩慢減少趨勢(shì)，但這些趨勢(shì)均未達(dá)到顯著水平。相對(duì)濕度對(duì)冬季ET0影響較大，其余各季太陽(yáng)輻射對(duì)ET0影響最顯著。陜西水利

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