丹東地區(qū)參考作物騰發(fā)量變化的成因及貢獻(xiàn)值分析

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)蒸騰由地表蒸發(fā)、植被蒸騰組成，是影響地表水汽循環(huán)和大氣環(huán)流的重要因素，也是地表水循環(huán)系統(tǒng)中最難估算的分量[1]。在全球氣候變化的研究中，蒸發(fā)蒸騰的重要性日益得到重視，認(rèn)識(shí)蒸發(fā)蒸騰過(guò)程，探討其變化規(guī)律及影響機(jī)制對(duì)了解區(qū)域能量與水量平衡具有重要作用，同時(shí)也對(duì)水資源規(guī)劃管理、科學(xué)灌溉、農(nóng)業(yè)旱情監(jiān)測(cè)與預(yù)警有著重要意義[2]。

FAO將參考作物騰發(fā)量（ET0）定義為“假設(shè)高度為0.12m，冠層阻力為70s·m-1，反照率為0.23的參考作物冠層的蒸散量，相當(dāng)于生長(zhǎng)旺盛，長(zhǎng)勢(shì)一致，完全覆蓋地面且水分供應(yīng)充足的開(kāi)闊綠色草地的蒸散量”，并且推薦基于氣象要素的Penman-Monteith公式作為計(jì)算ET0的標(biāo)準(zhǔn)公式[3]。

1 研究區(qū)概況

丹東位于亞歐大陸東岸中緯度地帶，地處遼東半島經(jīng)濟(jì)開(kāi)放區(qū)東南部鴨綠江與黃海的匯合處，是東北亞經(jīng)濟(jì)圈、環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈重要交匯點(diǎn)，具有沿海、沿江、沿邊的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，堪稱旅游避暑勝地。丹東四季分明，冬季時(shí)間最長(zhǎng)，夏季次之，春秋過(guò)渡季節(jié)最短。丹東降水量較多，水源充足，氣候濕潤(rùn)，年平均降水量為881.3mm～1087.5mm。全年降水量的2/3集中在夏季，其中七月中旬至八月中旬是該區(qū)暴雨集中期。

2 材料與方法

丹東地區(qū)有4個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)氣象站，本文借助這些氣象站近47年（1960年～2006年）的實(shí)測(cè)氣象資料，選用FAO推薦的Penman-Monteith公式計(jì)算逐日ET0，表達(dá)式如下[4]：

圖1 丹東地區(qū)生長(zhǎng)季各氣象要素及ET0的變化特征

表1 丹東地區(qū)生長(zhǎng)季各氣象要素的敏感系數(shù)、多年相對(duì)變化量及對(duì)ET0變化的貢獻(xiàn)

表2 丹東地區(qū)生長(zhǎng)季各氣象要素的敏感系數(shù)、多年相對(duì)變化量及對(duì)ET0變化的貢獻(xiàn)

式 （1）中，ET0是參考作物騰發(fā)量（mm/d）；Δ是溫度隨飽和水汽壓變化的斜率（kPa/℃）；Rn是凈輻射[MJ/（m2·d）]；G是土壤熱通量密度[MJ/（m2·d）]，相對(duì)于 Rn取值很小，尤其是在植被覆蓋、計(jì)算步長(zhǎng)等于或接近于1天的情況下，取值忽略為0；γ是干濕表常數(shù)；T是日平均氣溫（℃）；U2是2m高處風(fēng)速（m/s），可由 10m高處風(fēng)速換算得到[5-6]；ea是飽和水汽壓（kPa）；ed是實(shí)際水汽壓（kPa）。

敏感性分析是定量描述一個(gè)或幾個(gè)因素變化對(duì)另一個(gè)因素影響程度的分析方法。本文基于偏倒數(shù)計(jì)算丹東地區(qū)ET0對(duì)各氣象要素的敏感性系數(shù)，其有關(guān)偏倒數(shù)敏感性分析法的理論參見(jiàn)文獻(xiàn)[7]。

敏感系數(shù)的大小可以表明氣象要素的改變引起ET0變化的程度，而基于敏感系數(shù)的貢獻(xiàn)值可以表示不同時(shí)間尺度下，該要素的變化對(duì)ET0變化的貢獻(xiàn)水平[6,8]。其計(jì)算公式如下[6,8]：

式（2）中，Convi為氣象因子vi對(duì)ET0變化的貢獻(xiàn)，Sυi為 ET0對(duì) vi的敏感系數(shù)，RCvi為 vi的多年相對(duì)變化量，可由式（3）計(jì)算得到，其中Trend和av分別為研究時(shí)段內(nèi)（本文是47年）vi的變化率和平均值，變化率Trend用趨勢(shì)分析法[9]計(jì)算得到。將各氣象要素的貢獻(xiàn)值累加后就得到對(duì)ET0變化的總貢獻(xiàn)，公式為[6]：

式（4）中，ConET0表示4個(gè)氣象因子共同作用引起的ET0變化，也稱為ET0的估計(jì)變化。ConT、ConRh、ConUZ和ConRS分別代表溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速和太陽(yáng)輻射對(duì)ET0變化的貢獻(xiàn)。

3 結(jié)果與分析

3.1 ET0生長(zhǎng)季（5月～9月）變化特征及成因分析

由圖1可知，近47年來(lái)，丹東地區(qū)生長(zhǎng)季ET0有緩慢減少趨勢(shì)，但未達(dá)到顯著水平；其趨勢(shì)系數(shù)為0.159，氣候傾向率為-0.02 mm/10a，ET0的這種變化與當(dāng)?shù)販囟?、風(fēng)速等氣象要素的變化有著緊密聯(lián)系。由圖1不難看出，丹東地區(qū)生長(zhǎng)季溫度、相對(duì)濕度均有上升趨勢(shì)，這表明在全球氣候變暖的背景下，丹東也出現(xiàn)了變暖趨勢(shì)，并且存在暖濕化現(xiàn)象；而風(fēng)速、太陽(yáng)輻射均有下降趨勢(shì)，其中，溫度和風(fēng)速的變化通過(guò)了99%的顯著性檢驗(yàn)，但相對(duì)濕度和太陽(yáng)輻射的變化趨勢(shì)沒(méi)有達(dá)到顯著水平，以波動(dòng)為主。

由表1可知，丹東地區(qū)ET0對(duì)溫度、風(fēng)速和太陽(yáng)輻射的變化呈正敏感性，對(duì)相對(duì)濕度的變化呈負(fù)敏感性。從敏感系數(shù)的大小看，ET0對(duì)太陽(yáng)輻射的變化最敏感，相對(duì)濕度和溫度次之，對(duì)風(fēng)速變化的敏感性最低，這與曹雯[6]等對(duì)我國(guó)西北地區(qū)ET0的研究結(jié)果相同，但與梁麗喬[7]、曾麗紅[10]等分別對(duì)我國(guó)松嫩平原、東北地區(qū)的研究結(jié)果有所差別，說(shuō)明在不同地區(qū)、不同氣候背景條件下，ET0的變化對(duì)各氣象要素的敏感性是不盡相同的。

另外，分析表1可知，由于太陽(yáng)輻射是丹東地區(qū)ET0變化最敏感的要素，且近47年來(lái)該要素緩慢減少，這使得它并非最高的-4.474%的多年相對(duì)變化量導(dǎo)致了ET0-4.231%的變化，成為對(duì)ET0變化貢獻(xiàn)最大的氣象要素；而風(fēng)速是研究區(qū)ET0變化最不敏感的要素，但由于研究時(shí)段內(nèi)風(fēng)速以-0.14ms-1/10a的速率明顯減小，它高達(dá)-30.698%的多年相對(duì)變化量引起了ET0-1.952%的變化，使其對(duì)ET0變化的貢獻(xiàn)僅次于太陽(yáng)輻射。ET0對(duì)相對(duì)濕度的變化也很敏感，但由于相對(duì)濕度自身的變化趨勢(shì)不明顯，所以對(duì)ET0變化的貢獻(xiàn)較小。溫度以0.17℃/10a的速率顯著上升，多年相對(duì)變化量為4.067%，對(duì)ET0變化的貢獻(xiàn)最小。

3.2 ET0年際變化特征及成因分析

用同樣的方法分析丹東地區(qū)ET0年際變化特征及成因發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)多年ET0也呈不顯著減少趨勢(shì)，其中，該區(qū)ET0對(duì)各氣象要素變化的敏感性依次為太陽(yáng)輻射>相對(duì)濕度>風(fēng)速>溫度。各氣象要素對(duì)ET0變化的貢獻(xiàn)由大到小依次為風(fēng)速>太陽(yáng)輻射>相對(duì)濕度>溫度。由此可以看出，敏感性分析法在判斷引起參考作物騰發(fā)量變化的主導(dǎo)因素時(shí)存在一定的局限性，不能精確反映氣象要素對(duì)ET0變化的影響。

4 結(jié)論

本文借助丹東地區(qū)4個(gè)氣象站的逐日氣象資料分析了該地區(qū)參考作物騰發(fā)量的變化成因及貢獻(xiàn)值，結(jié)果表明：①生長(zhǎng)季丹東地區(qū)ET0逐漸減少，太陽(yáng)輻射的變化是引起ET0變化的主要?dú)庀笠蛩?，其?duì)ET0變化的貢獻(xiàn)值高達(dá)-4.231%。②從年際變化趨勢(shì)看，丹東地區(qū)逐年ET0也有不明顯減小趨勢(shì)，這種變化主要受太陽(yáng)輻射的影響，但風(fēng)速的變化是對(duì)ET0多年變化貢獻(xiàn)最大的氣象要素，其-33.920%的多年相對(duì)變化量約可導(dǎo)致ET0-5.502%的變化。由此也可看出，單獨(dú)的貢獻(xiàn)值分析或敏感性分析在判斷引起參考作物騰發(fā)量變化的主導(dǎo)因素時(shí)均存在一定的局限性，二者結(jié)合能更準(zhǔn)確地反映氣象要素變化對(duì)ET0的影響。陜西水利

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