影響一般氣象站蒸發(fā)量的主要氣象因子分析

薛淑琴 趙曉英

摘要 ?對影響錫林郭勒盟6個一般氣象站20 cm直徑小型蒸發(fā)皿蒸發(fā)量相關(guān)氣象因子進行分析。選取錫林郭勒盟6個一般氣象站30年（1981—2010年）日平均氣溫、日平均風速、日照時數(shù)、日平均相對濕度，運用相關(guān)分析、逐步回歸等數(shù)理統(tǒng)計方法，建立一般氣象站蒸發(fā)量計算的多元線性回歸模型方程。結(jié)果表明，日蒸發(fā)量與日均氣溫、日均風速和日照時數(shù)呈顯著正相關(guān)，與日均相對濕度呈負相關(guān)。采用6個一般氣象站2011—2012年逐日觀測數(shù)據(jù)回代蒸發(fā)經(jīng)驗公式，得出日平均蒸發(fā)估算值是實際蒸發(fā)量的0.9倍，說明此經(jīng)驗公式配上適當?shù)男拚禂?shù)，適用于錫林郭勒盟一般氣象站停止小型蒸發(fā)觀測后蒸發(fā)量的理論估算值計算，為地方氣象服務提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞蒸發(fā)量;氣象因子;相關(guān)系數(shù);回歸分析

中圖分類號：P426.2文獻標識碼：A文章編號：2095-3305（2019）03-076-02

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2019.03.031

蒸發(fā)是自然界水循環(huán)過程中的一個重要基本環(huán)節(jié)[1]，既是地表熱量平衡、水量平衡的組成部分，又是決定天氣與氣候條件的重要因子[2]。蒸發(fā)量一直是水資源評價、水文研究、水利工程設計和氣候區(qū)劃的重要參考指標，可以作為一個地區(qū)評判干旱級別的參考依據(jù)，為今后綜合評述某一地區(qū)氣候特點，恢復生態(tài)環(huán)境對比數(shù)據(jù)提供依據(jù)。因此進行蒸發(fā)量的研究，對深入了解氣候變化規(guī)律及探討氣候變化的原因具有十分重要的意義。按照中國氣象局業(yè)務規(guī)定，自2014年1月1日起全國一般氣象站停止小型蒸發(fā)觀測。為滿足今后社會經(jīng)濟發(fā)展對氣象服務的需求，為地方政府引進重大建設項目提供資料的完整性，彌補一般氣象站在蒸發(fā)量停止觀測后資料的空缺，深入了解和分析蒸發(fā)量對內(nèi)蒙古地區(qū)開展相關(guān)研究意義重大[3]。為此，筆者主要分析了影響蒸發(fā)量的相關(guān)氣象要素，研究出一般氣象站蒸發(fā)量的計算經(jīng)驗公式。

1資料與方法

選用錫林郭勒盟的烏拉蓋、蘇尼特右旗、鑲黃旗、正鑲白旗、太仆寺旗、正藍旗6個一般氣象站30年（1981—2010年）日均氣溫、日均風速、日均相對濕度、日照時數(shù)觀測資料，運用相關(guān)分析研究影響一般氣象站蒸發(fā)量的氣象因子的相關(guān)性，通過運用逐步回歸剔除影響不大的因子，建立一般氣象站蒸發(fā)量計算的多元線性回歸模型方程，回代2011—2012年氣象資料確定修正系數(shù)，運用經(jīng)驗公式對2013年蒸發(fā)量進行檢驗。

2結(jié)果與分析

2.1影響蒸發(fā)的氣象因素

影響蒸發(fā)的因素有溫度、濕度、液體的表面積、液體表面上方的空氣流動速度、光照強度等，通常情況下：溫度越高，蒸發(fā)越快;液體面積越大，蒸發(fā)速度越快，氣象上小型蒸發(fā)量是固定20 cm口徑的蒸發(fā)量，故不考慮表面積的影響;空氣流動速度快，通風好，蒸發(fā)就越快。因此，該研究把氣溫、風速、日照、相對濕度納為影響蒸發(fā)量變化的主要因子，其他氣象要素也有一定影響，但在以后運用過程中會逐步完善。

2.2相關(guān)系數(shù)的計算

利用SPSS軟件建立蒸發(fā)量與氣溫、相對濕度、日照時數(shù)、風速的相關(guān)系數(shù)矩陣，求得五者間的相關(guān)系數(shù)（表1）。

以上系數(shù)均通過0.05顯著水平檢驗。從日蒸發(fā)量與影響因素的相關(guān)分析可以看出，日蒸發(fā)量與日均氣溫、日均風速和日照時數(shù)呈顯著正相關(guān)，與日均相對濕度呈負相關(guān)。其中日蒸發(fā)量與日平均氣溫相關(guān)系數(shù)最大，其次為日照時數(shù)，與日均風速相關(guān)系數(shù)最小。

2.3建立多元線性回歸模型

利用SPSS軟件能夠很好地進行線性回歸分析的復雜計算。設因變量為日蒸發(fā)量（y），自變量（x）為各氣象因子，并分別做各因子與y的散點圖（圖1），基本都在-2～2區(qū)間內(nèi)，二者符合線性規(guī)律，故對y進行多元線性回歸分析 （表2） 。

利用偏回歸系數(shù)，建立自變量各氣象因子（x）與因變量日蒸發(fā)量（y）的多元回歸方程：

對上述方程進行多元回歸的假設性檢驗。首先，對方程的擬合度進行檢驗。用SPSS軟件做出自變量因子的R值為0.972，此值幾乎接近于1，說明方程的擬合度很好。其次，對回歸方程進行F檢驗，設顯著性水平α=0.05，P值=0<α=0.05，由此可知建立的線性回歸方程是顯著的。最后，對方程的系數(shù)進行t檢驗。由表2可知，Sig.=0<0.05，說明方程系數(shù)間存在顯著性關(guān)系。

對上述方程未進行最優(yōu)子集的最終選擇，但該模型符合假設性檢驗指標，對日蒸發(fā)量有一定的預報意義。

2.4回歸模型方程的檢驗

為進一步說明模型方程的有效性，選取錫林郭勒盟6個一般站2011—2012年逐日日均氣溫（x1）、日均風速（x2）、日照時數(shù)（x3）作為自變量，代入多元線性回歸模型中，計算出理論日蒸發(fā)量值求取年蒸發(fā)量，并與實際測得的年蒸發(fā)量值相比較，得出年平均蒸發(fā)估算值是實際蒸發(fā)值的0.9倍。通過對逐日蒸發(fā)量實際測量值與多元線性回歸模型計算結(jié)果對比得知，日蒸發(fā)量較小時次模擬數(shù)值與實況有出入，出現(xiàn)正負偏差，這可能與導致日蒸發(fā)量小的影響氣象因子相對復雜有關(guān)，日蒸發(fā)量較大時次模擬效果較好。統(tǒng)計結(jié)果表明，日蒸發(fā)量越大，擬合值的合格率最高，模擬效果越好。另外，研究結(jié)果顯示在建立回歸模型前引進的氣象因子存在一定的局限性，導致模型預報有偏差，但總體效果尚好，方法可行。對于蒸發(fā)過程中所涉及的各種相關(guān)氣象要素，在今后的研究中有待進一步探討。

為了證明經(jīng)驗公式的可用性，利用錫林郭勒盟6個一般站2013年逐日數(shù)據(jù)資料進行了檢驗（表3），平均擬合率達到96%，只有個別蒸發(fā)量存在一定差值，其中不排除人為操作因素而引起的日照和實測蒸發(fā)量觀測存在的誤差，因此回歸模型方程信用程度仍然是很高的。

3結(jié)論與討論

自2014年1月1日起全國一般觀測站停止蒸發(fā)觀測，而當?shù)貧庀蠓罩幸?jīng)常使用年蒸發(fā)量，經(jīng)過研究分析計算出一般氣象站年蒸發(fā)量，使氣象部門擺脫了在為地方服務中不能提供蒸發(fā)數(shù)據(jù)的尷尬局面。該研究可以應用到實際工作中，也可用于尚未設置蒸發(fā)觀測項目的區(qū)域自動站蒸發(fā)量的計算，對于氣象部門使用連續(xù)、有效的蒸發(fā)氣象數(shù)據(jù)起到訂正和“補缺”的作用，也為水利和環(huán)境部門研究水、陸面蒸發(fā)等領(lǐng)域提供科學依據(jù)[4]。通過以上分析得出結(jié)果如下：

（1）蒸發(fā)與各氣象要素存在密切關(guān)系，通過逐步剔除不顯著因子，確定主要相關(guān)因子，表明日蒸發(fā)量與日均氣溫、日均風速和日照時數(shù)呈正相關(guān)，與日均相對濕度呈負相關(guān)。

（2）通過SPSS軟件計算各統(tǒng)計數(shù)值建立起多元線性回歸模型，此經(jīng)驗公式配上適當?shù)男拚禂?shù)，適用于錫林郭勒盟6個一般氣象站停止小型蒸發(fā)觀測蒸發(fā)量的理論估算值計算，為地方氣象服務提供依據(jù)。另外，此回歸模型所引進的氣象因子存在一定的局限性。導致模型預報有偏差，但總體效果尚好，方法可行。對于蒸發(fā)過程中所涉及的各種相關(guān)氣象要素，在今后的研究中有待進一步探討。

參考文獻

[1] 胡微.淺談特殊雨情下E-601型蒸發(fā)器的蒸發(fā)量計算[J].陜西水利，2011（5）：45-46.

[2] 楊秀芹.蒸發(fā)皿蒸發(fā)量變化及其研究進展[J].地球物理學進展，2008（5）：1494-1498.

[3] 楊晶，董祝雷，孟玉婧.內(nèi)蒙古小型與E601型蒸發(fā)皿蒸發(fā)量折算系數(shù)分析[J].內(nèi)蒙古氣象，2018（5）：33-36.

[4] 段旭.預報因子選取及方程建立人機交互平臺[J].氣象，2010，36（11）：120-125.

責任編輯：鄭丹丹