吉首市近50年蒸發(fā)量氣候變化特征

歐愛(ài)松 張金凱 歐 維 田甜 劉玥

（1.湖南省吉首市氣象局，湖南湘西 416000； 2.湖南省氣象局，湖南長(zhǎng)沙 410007）お

摘要 利用吉首市1961~2001年小型和1984~2010年大型蒸發(fā)量資料及1961~2010年平均氣溫、年平均總云量資料，采用最小二乘法、相關(guān)分析、距平百分率等方法，分析吉首市蒸發(fā)量年際、各年代、各基準(zhǔn)年、四季的氣候變化特征，并分析其與年平均氣溫、年平均總云量的關(guān)系。結(jié)果表明，吉首市50年來(lái)蒸發(fā)量隨年際變化呈上升趨勢(shì)，尤以2001~2010年上升較明顯，年蒸發(fā)量無(wú)明顯異?，F(xiàn)象，僅夏季出現(xiàn)2次異常偏多年份；在各年代中，20世紀(jì)60~70年代為下降趨勢(shì)，70年代后基本為上升趨勢(shì)；2001~2010年蒸發(fā)量最大，70年代最??；各基準(zhǔn)年中以第4基準(zhǔn)年最大，第2基準(zhǔn)年最??；四季的年際變化均呈上升趨勢(shì)，以春季上升最明顯，夏季上升最小。與氣溫呈正相關(guān)關(guān)系，與總云量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

關(guān)鍵詞 吉首；蒸發(fā)量；氣候變化特征

中圖分類號(hào) SB161文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 0517-6611（2014）19-06311-03

お

作者簡(jiǎn)介 歐愛(ài)松（1956- ），男，湖南張家界人，高級(jí)工程師，從事農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)和研究工作。

收稿日期 20140605

城市的迅速發(fā)展、自然及人類活動(dòng)的干擾、大氣的污染、溫室氣體的升高，加劇了氣候變化的速度。各種氣候要素均表現(xiàn)出不同程度的變化，蒸發(fā)量與其他氣候要素一樣，也顯示出明顯的歷史變化。據(jù)有關(guān)資料分析許多地方在近50年中蒸發(fā)量存在下降趨勢(shì)［1］，蒸發(fā)量變化對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、水資源的利用及民生安全有明顯的影響，特別是對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件脆弱、農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)能力差、水源條件差的露天農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響較大，影響其農(nóng)作物的布局、農(nóng)作物的產(chǎn)量形成。筆者通過(guò)吉首市1961~2010年蒸發(fā)量資料分析，研究該市50年來(lái)蒸發(fā)量的氣候變化特征，以期為吉首市的農(nóng)作物布局、水資源利用、干旱規(guī)劃提供指導(dǎo)作用。

1 資料與方法

1.1 資料來(lái)源

資料來(lái)自吉首市1961~2001年小型蒸發(fā)量、1984~2010年大型蒸發(fā)量、1961~2010年年平均氣溫和年平均總云量。按1961~1970、1971~1980、1981~1990、1991~2000、2001~2010年計(jì)算年代值；按全國(guó)統(tǒng)一規(guī)定的基準(zhǔn)年，即1961~1990年稱為第2基準(zhǔn)年、1971~2000年稱為第3基準(zhǔn)年、1981~2010年稱為第4基準(zhǔn)年，計(jì)算相應(yīng)的平均值；按3~5月、6~8月、9~11月、12月~次年2月劃分春、夏、秋、冬四季。

1.2 資料處理方法

因小型蒸發(fā)量?jī)H觀測(cè)到2001年，在此首先進(jìn)行大小型蒸發(fā)量的相關(guān)分析，進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)后，將逐年各月小型蒸發(fā)訂正到2010年，通過(guò)5年滑動(dòng)平均處理后利用最小二乘法對(duì)逐年及四季平均蒸發(fā)量進(jìn)行一元線性擬合，作出傾向性曲線，計(jì)算出傾向估計(jì)值［2］，分析歷年、四季蒸發(fā)量的氣候變化特征；用5個(gè)歷史年代和3個(gè)基準(zhǔn)年資料分析各年代、各基準(zhǔn)年的演變情況。

1.3 小型蒸發(fā)量序列訂正

通過(guò)對(duì)大小型蒸發(fā)量的相關(guān)性檢驗(yàn)后，結(jié)果表明大小型蒸發(fā)量年際變化趨勢(shì)相同，相關(guān)系數(shù)為0.440 0，玹值為1.960 1，給定信度α=0.1，查的玹α值為1.764，玹≥tα，相關(guān)顯著，可以用直線性方程珁＝0.619 0x+705.81（其中y為小型蒸發(fā)量，x為大型蒸發(fā)量）將小型蒸發(fā)量資料進(jìn)行序列延長(zhǎng)使用。

2 結(jié)果與分析

2.1 蒸發(fā)量的氣候變化趨勢(shì)

2.1.1年際變化。

圖1 1961~2010年吉首市逐年蒸發(fā)量變化

2.1.2年代際變化。

由表1可見(jiàn)，吉首市蒸發(fā)量在20世紀(jì)70年代最小，2001~2010年最高，二者相差175.5 mm；60~70年代為下降，下降幅度為5.9 mm，70年代后基本為上升趨勢(shì)，其中80年代比70年代上升91.8 mm，90年代比80年代上升11.5 mm，2001~2010年比90年代上升72.2 mm；其距平百分率以20世紀(jì)60年代最高，90年代最小。

表1 1961~2010年吉首市各年代平均蒸發(fā)量及平均距平百分率

年代 蒸發(fā)量∥mm 距平百分率∥%

60年代 1 036.0 9.2

70年代 1 030.1 7.8

80年代 1 121.9 8.6

90年代 1 133.4 5.9

21世紀(jì)以來(lái) 1 205.6 9.1

平均 1 105.4 8.1

2.1.3基準(zhǔn)年變化特征。

從表2可以看出，在3個(gè)基準(zhǔn)年中以第4基準(zhǔn)年蒸發(fā)量值最高，其年平均值比50年平均高出48.2 mm，比最低的第2基準(zhǔn)年高出90.9 mm，變化幅度以第2基準(zhǔn)年變化幅度最大，其距平百分率為8.5%。

お

表2 1961~2010年吉首市各基準(zhǔn)年平均蒸發(fā)量及平均距平百分率

基準(zhǔn)年 蒸發(fā)量∥mm 距平百分率∥%

2 1 062.7 8.5

3 1 095.1 7.4

4 1 153.6 7.9

平均 1 105.4 8.1

2.1.4季變化。

2.1.4.1逐年四季蒸發(fā)量氣候變化。

利用5年滑動(dòng)后資料，采用最小二乘法求出線性方程作出線性擬合和相關(guān)分析，結(jié)果表明相關(guān)均顯著（表3）。

由表3和圖2可見(jiàn)，1961~2010年吉首市所有季節(jié)中蒸發(fā)量均隨年代變化而升高，以春季上升最明顯，夏季上升最小。春、夏、秋、冬季上升趨勢(shì)分別為19.5、12.7、17.4、13.3 mm/10a。

お

表3 1961~2010年吉首市四季線性擬合方程及檢驗(yàn)

季節(jié) 方程 玶 t α tα

春季 y=1.948x-3 605.0 0.825 2 10.820 0 0.001 3.551

夏季 y=1.268 5x-2 055.1 0.689 2 5.513 1 0.001 3.551

秋季 y=1.736 1x-3 181.1 0.909 1 14.478 0 0.001 3.551

冬季 y=1.325 4x-2 504.9 0.697 1 6.449 2 0.001 3.551

注：a.春季;b.夏季;c.秋季;d.冬季。

圖2 1961~2010年吉首市逐年各季蒸發(fā)量變化

2.1.4.2四季的年代變化。

從各年代四季蒸發(fā)量平均值和距平百分率（表4）可以看出，吉首市四季平均蒸發(fā)量值以夏季最大，其平均值為464.7 mm，春季次之，其平均值為266.2 mm，冬季最小，其平均值為126.9 mm；距平百分率以冬季最大，為20.3%，說(shuō)明最不穩(wěn)定，春季次之，為12.2%，夏季最小，為10.3%。

春季以21世紀(jì)以來(lái)為最大，其平均值為303.4 mm，比50年平均值多37.2 mm，比最少的20世紀(jì)70年代多71.2 mm；夏季以80年代最大，其值為491.5 mm，比50年平均值多26.8 mm，比最少的70年代多52.8 mm；秋季以21世紀(jì)以來(lái)最大，其值為306.1 mm，比50年平均值多40.5 mm，比最少的60年代多68.7 mm；冬季以21世紀(jì)以來(lái)最大，其值為174.0 mm，比50年平均值多47.1 mm，比最少的70年代多63.9 mm。

各年代距平百分率，春季21世紀(jì)以來(lái)最大，為18.8%，60年代最小，為8.7%；夏季80年代最大，為12.6%，21世紀(jì)以來(lái)最小，為6.4%；秋季21世紀(jì)以來(lái)最大，為15.1%，90年代最小，為10.4%；冬季21世紀(jì)以來(lái)最大，為47.2%，70年代最小，為13.3%。歷年四季中出現(xiàn)異常年的不多，僅1981和1990年夏季出現(xiàn)2次異常偏多。

表4 1961~2010年吉首市各年代四季蒸發(fā)量及距平百分率

年代

春季平均值∥mm 距平百分率∥%

夏季平均值∥mm 距平百分率∥%

秋季平均值∥mm 距平百分率∥%

冬季平均值∥mm 距平百分率∥%

60年代 240.5 8.7 445.5 11.8 237.4 11.1 112.6 13.7

70年代 232.2 12.7 438.7 12.4 249.1 11.3 110.1 13.3

80年代 257.2 9.9 491.5 12.6 257.9 11.6 115.4 13.5

90年代 273.0 10.7 458.7 8.5 279.2 10.4 122.5 13.9

21世紀(jì)以來(lái) 303.4 18.8 489.1 6.4 306.1 15.1 174.0 47.2

平均 266.2 12.2 464.7 10.3 265.6 11.9 126.9 20.3

2.1.4.3四季的各基準(zhǔn)年變化。

從各基準(zhǔn)年的四季蒸發(fā)量及距平百分率比較（表5）可以看出，春、夏、秋、冬季均以第4基準(zhǔn)年最大，分別比50年平均值高11.6、14.7、15.5、10.4 mm；以第2基準(zhǔn)年最小，分別比50年平均值少22.9、6.1、17.5、14.2 mm，比最高的第4基準(zhǔn)年分別低34.5、20.8、33.0、24.6 mm。春、秋、冬季距平百分率均以第4基準(zhǔn)年最大，夏季以第2基準(zhǔn)年最大。

表5 基準(zhǔn)年四季度蒸發(fā)量及距平百分率

基準(zhǔn)年

春季平均值∥mm 距平百分率∥%

夏季平均值∥mm 距平百分率∥%

秋季平均值∥mm 距平百分率∥%

冬季平均值∥mm 距平百分率∥%

2 243.3 10.4 458.6 12.3 248.1 11.3 112.7 13.5

3 254.1 11.1 463.0 12.2 262.1 11.1 116.0 13.4

4 277.8 13.1 479.4 9.1 281.1 12.8 137.3 23.8

平均 266.2 12.2 464.7 10.3 265.6 11.9 126.9 20.3

2.2 蒸發(fā)量與年平均氣溫及年平均云量的關(guān)系

2.2.1與年平均氣溫的關(guān)系。

經(jīng)分析（圖3），吉首市年蒸發(fā)量與年平均氣溫呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)玆=0.768 8，玹值為8.325 9，給定信度α=0.001，t>tα=3.551，說(shuō)明相關(guān)顯著；其擬合方程為y＝169.61x-1 727.1，式中，y為年蒸發(fā)量，x為年平均溫度。筆者在分析吉首市44年氣溫變化特征中指出該市受氣候變化和城市建筑物的發(fā)展其年平均氣溫是上升的，所以年蒸發(fā)量逐年上升［2］。如2001~2010年年平均氣溫均在17 ℃以上，其年蒸發(fā)量也均在平均值1 105.4 mm┮隕?。?/p>

圖3 1961~2010年吉首市年蒸發(fā)量與年平均氣溫關(guān)系

2.2.2與年平均總云量的關(guān)系。

由圖4可見(jiàn)，吉首市年蒸發(fā)量與年平均總云量呈負(fù)相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)玆=-0.523 7，t值為4.259 3，給定信度α=0.001，t>tα=3.551，說(shuō)明相關(guān)顯著，其擬合方程為y＝-225.97x+2 843.5，式中，y為年蒸發(fā)量，x為年平均總云量。分析吉首市50年總云量資料發(fā)現(xiàn)，吉首市年平均總云量隨年代減少，其中2001~2010年連續(xù)10年低于1961~2010年的平均值，其蒸發(fā)量也連續(xù)10年高于歷年平均值。

圖4 1961~2010年吉首市年蒸發(fā)量與年平均總云量關(guān)系

3 小結(jié)

（1）吉首市50年來(lái)年蒸發(fā)量隨逐年氣候變化呈上升趨勢(shì)，尤以2001~2010年上升較明顯，1997~2010年連續(xù)14年在平均值以上。1988年出現(xiàn)最高值1 301.6 mm，1977年出現(xiàn)最低值918.0 mm。正負(fù)振蕩幅度以20世紀(jì)60年代較大，60年代后期~60年代中期較小。50年距平百分率為8.1%，年蒸發(fā)量未出現(xiàn)明顯異常現(xiàn)象。

（2）

各年代年蒸發(fā)量20世紀(jì)60~70年代為下降趨勢(shì)，70年代后基本為上升趨勢(shì)。以2001~2010年蒸發(fā)量最大，70年代最小，其振蕩幅度以60年代最大，其距平百分率為9.2%。

（3）各基準(zhǔn)年年蒸發(fā)量以第4基準(zhǔn)年最大，第2基準(zhǔn)年最小，其振蕩幅度以第2基準(zhǔn)年最大，其距平百分率為8.5%。

（4）四季中逐年變化均呈上升趨勢(shì)，以春季上升最明顯，夏季上升最小，四季上升趨勢(shì)分別為19.5、12.7、17.4、13.3 mm/10a，50年距平百分率分別為12.2%、10.3%、11.9%、20.3%。1981、1990年夏季異常偏多；不同年代中各季蒸發(fā)量，春、秋、冬季以21世紀(jì)以來(lái)最大，夏季則以80年代最大。振蕩幅度以冬季最明顯；各基準(zhǔn)年中的四季蒸發(fā)量均以第4基準(zhǔn)年最大。

（5）吉首市蒸發(fā)量與年氣溫呈正相關(guān)，即隨年平均氣溫上升蒸發(fā)量增大，尤其是2001年后隨著城市快速發(fā)展氣溫明顯上升，蒸發(fā)量增加明顯；

與年總云量呈負(fù)相關(guān)，即隨年平均總云量減少蒸發(fā)量增大，2001年后連續(xù)10年年平均總云量低于50年平均值，蒸發(fā)量連續(xù)10年高于歷年平均值。

（6）吉首市50年來(lái)年、季蒸發(fā)量蒸發(fā)量均上升，導(dǎo)致水循環(huán)發(fā)生變化，需加強(qiáng)農(nóng)村水利和農(nóng)業(yè)節(jié)水建設(shè)，科學(xué)調(diào)度水資源，強(qiáng)化人工增雨作業(yè)，盡量減少干旱對(duì)農(nóng)業(yè)的損失。

參考文獻(xiàn)

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