山東省降水量、潛在蒸散量與濕潤(rùn)指數(shù)的時(shí)空分布

張克峰，馬 波，張大龍

（1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 繼續(xù)教育學(xué)院，山東 泰安 271018；2.濟(jì)南市臥虎山水庫管理處，濟(jì)南 250115； 3.濟(jì)南市水政監(jiān)察支隊(duì)，濟(jì)南 250100；4.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝科學(xué)與工程學(xué)院，山東 泰安 271018）

0 引 言

水是人類經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)環(huán)境發(fā)展的重要自然資源。水資源在空間上分布不均，并且具有高度的時(shí)間變異性。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和氣候變化加劇，水資源的供需矛盾問題日益突出，成為限制我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一[1-2]。降水量和潛在蒸散量分別是反映地區(qū)水資源供應(yīng)和需求狀況的重要指標(biāo)[3-4]，同時(shí)眾多研究者采用濕潤(rùn)指數(shù)（降水量/潛在蒸散量）或干燥度指數(shù)（潛在蒸散量/降水量）來量化地區(qū)干濕狀況。【研究意義】研究降水量、潛在蒸散量和濕潤(rùn)指數(shù)的時(shí)空變化特征有助于分析水資源的供需狀況，為水資源的可持續(xù)利用提供基礎(chǔ)。

【研究進(jìn)展】近年來，在全球氣候變化的背景下眾多研究者分析了全球[5-6]、國(guó)家[7]、流域[8-10]、行政區(qū)[11-14]等不同尺度下降水量、潛在蒸散量和濕潤(rùn)指數(shù)的變化趨勢(shì)、周期性和突變型等特征，發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)間存在較大差異。任國(guó)玉等[15]的研究表明，1951—2002 年我國(guó)東北東南部、華北和西北東部地區(qū)年降水量呈降低趨勢(shì)，而東北北部和長(zhǎng)江中下游的東南部年降水量表現(xiàn)升高趨勢(shì)。根據(jù)高歌等[16]的計(jì)算，1956—2000 年全國(guó)年潛在蒸散量總體呈降低趨勢(shì)，降低速率為11.8 mm/10 a，而在東北、華北和部分沿海地區(qū)表現(xiàn)微弱上升趨勢(shì)。濕潤(rùn)指數(shù)的年際變化趨勢(shì)同樣存在明顯的空間差異。王利平等[7]發(fā)現(xiàn)，1961—2014 年甘肅東南部、寧夏、陜西北部、山西等北方地區(qū)濕潤(rùn)指數(shù)呈降低趨勢(shì)，而在東北、南方以及青藏地區(qū)表現(xiàn)顯著升高趨勢(shì)。由于不同地區(qū)的地理環(huán)境和氣候因子差異較大，導(dǎo)致降水量、潛在蒸散量和濕潤(rùn)指數(shù)呈現(xiàn)不同的時(shí)空變化規(guī)律[16-17]，需要進(jìn)一步細(xì)致、深入地探究不同地區(qū)的變化特征與影響因素，從而更好地理解和預(yù)測(cè)其時(shí)空變化格局。

山東省位于中國(guó)東部沿海地區(qū)，是我國(guó)重要的農(nóng)業(yè)大省和工業(yè)強(qiáng)省之一，但人均水資源不足全國(guó)的1/6、世界水平的1/25，水資源的供需矛盾突出[18]。受暖溫帶季風(fēng)氣候影響，山東省降水量地區(qū)間分布不均，年內(nèi)降水集中且年際間波動(dòng)大，旱澇災(zāi)害頻發(fā)。夏季降水量約占年降水量的60%，容易發(fā)生洪澇。春季、秋季和冬季降水量小，尤其在西部和北部平原地區(qū)旱災(zāi)發(fā)生概率高[19-20]。【切入點(diǎn)】近年來有研究者分析了山東省降水量、潛在蒸散量和濕潤(rùn)指數(shù)的時(shí)間變化特征及其地區(qū)差異[18,21]，但其影響因素尚未充分明確?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究旨在依據(jù)1966—2015 年的氣象資料，研究山東省年降水量、潛在蒸散量和濕潤(rùn)指數(shù)的時(shí)空變化特征，并進(jìn)一步分析其影響因素，從而為農(nóng)業(yè)水資源管理與水土保持等相關(guān)工作提供數(shù)據(jù)支持和決策依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

山東省地處我國(guó)東部，位于114°49′—122°36′E，34°22′—38°15′N。東鄰黃渤海，西接內(nèi)陸，與河北、河南、安徽、江蘇接壤，面積約15.7 萬km2。地形以平原和山地丘陵為主。平原地區(qū)包括膠萊平原和魯西北平原，約占全省面積的65%，是我國(guó)重要的糧食主產(chǎn)區(qū)。山地丘陵包括魯中南和魯東低山丘陵區(qū)，占全省面積的35%左右。山東省氣候?qū)儆谂瘻貛Ъ撅L(fēng)氣候，雨熱同季，降水集中，年均氣溫在11～14 ℃之間。

圖1 20 個(gè)氣象站的地理位置 Fig.1 The location of Shandong meteorological stations

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

本研究選取山東省均勻分布的20 個(gè)氣象站（圖1）1966—2015 年逐日氣象資料，包括逐日降水量、平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、相對(duì)濕度、平均風(fēng)速和日照時(shí)間，數(shù)據(jù)資料來源于國(guó)家氣象信息中心。潛在蒸散量定義為在水分供應(yīng)不受限制時(shí)，某一下墊面能夠達(dá)到的最大蒸散量。以往研究中潛在蒸散量的計(jì)算方法有多種形式，近年來在國(guó)內(nèi)外干濕氣候區(qū)劃研究中廣泛使用FAO-56 Penman-Monteith 公式計(jì)算的參考作物蒸散量作為潛在蒸散量[3]，毛飛等[3]指出該方法是全球公認(rèn)的計(jì)算潛在蒸散量的標(biāo)準(zhǔn)方法。因此，本研究采用FAO-56 推薦的Penman-Monteith 公式計(jì)算日潛在蒸散量（ET0,mm/d）[22]：

式中：ETrad為輻射項(xiàng)（mm/d），主要與日照時(shí)間、風(fēng)速、氣溫等有關(guān)；ETaero為空氣動(dòng)力學(xué)項(xiàng)（mm/d），主要與相對(duì)濕度、風(fēng)速等有關(guān)；Rn為凈輻射量（MJ/（m2·d））；G 為土壤熱通量（MJ/（m2·d））；es、ea分別為飽和水汽壓和實(shí)際水汽壓（kPa）；γ 為濕度計(jì)常數(shù)（kPa/℃）；u2為距地面2 m 高處風(fēng)速（m/s）；Δ 為飽和水汽壓隨溫度變化的曲線的斜率（kPa/℃）。

年潛在蒸散量（AET0，mm）通過日序列ET0累加得到。濕潤(rùn)指數(shù)（HI）定義為年降水量（AP，mm）與年潛在蒸散量的比值[13,23]：

1.3 分析方法

為了研究降水量、潛在蒸散量和濕潤(rùn)指數(shù)的空間分布特征，分別計(jì)算了1966—2015 年各站點(diǎn)年均降水量（MAP，mm）、年均潛在蒸散量（MET0，mm）和年均濕潤(rùn)指數(shù)（MHI），采用ArcGIS 里的反距離加權(quán)插值法進(jìn)行空間插值[18]，繪制各指標(biāo)的空間分布圖。同時(shí)，計(jì)算相關(guān)氣象要素的多年平均值，包括年均氣溫（MT，℃）、年均日最高氣溫（MTmax，℃）、年均日最低氣溫（MTmin，℃）、年均相對(duì)濕度（MRH，%）、年均風(fēng)速（MWS，m/s）和年均日照時(shí)間（MSD，h）。由于影響年均降水量、潛在蒸散量和濕潤(rùn)指數(shù)空間分布的環(huán)境因子眾多，且存在復(fù)雜的自相關(guān)性。本研究采用主成分分析研究影響因子間的變異規(guī)律以及辨別影響年均降水量、潛在蒸散量和濕潤(rùn)指數(shù)空間分布的主控因子。在此基礎(chǔ)上，在魯東南沿海區(qū)、魯中丘陵區(qū)和魯西北平原區(qū)分別選擇日照、濟(jì)南和陵縣分析年降水量、潛在蒸散量和濕潤(rùn)指數(shù)的年際變化特征與影響因素，氣象站的基本情況如表1 所示。經(jīng)過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，3 個(gè)站點(diǎn)各指標(biāo)的時(shí)間變化均有較好的區(qū)域代表性，因此通過3 個(gè)站點(diǎn)的時(shí)間變化可有效地分析各指標(biāo)的時(shí)間變化影響因素及其區(qū)域差異。首先，計(jì)算各指標(biāo)1966—2015 年的變異系數(shù)反映時(shí)間變異性，分析其與年份的相關(guān)性并計(jì)算氣候傾向率反映時(shí)間變化趨勢(shì)，采用累積距平法研究各指標(biāo)的突變點(diǎn)。然后，采用Pearson 相關(guān)分析法研究各站點(diǎn)AP、AET0和HI 與各氣象要素年統(tǒng)計(jì)值的相關(guān)性，分析各指標(biāo)時(shí)間變化的影響因子與地區(qū)差異并進(jìn)行主成分分析。3 個(gè)站點(diǎn)均不存在搬遷，保證了數(shù)據(jù)的連續(xù)性和研究結(jié)果的可靠性。根據(jù)各站點(diǎn)與鄰近站點(diǎn)對(duì)比情況（日照站與莒縣站對(duì)比，濟(jì)南站與章丘站對(duì)比，陵縣站與惠民站對(duì)比），主要指標(biāo)的時(shí)間變化過程與鄰近站點(diǎn)接近，說明選擇的站點(diǎn)具有較好區(qū)域代表性。

表1 氣象站的基本情況 Table 1 The basic information of meteorological station.

2 結(jié)果與分析

2.1 山東省年均降水量、潛在蒸散量和濕潤(rùn)指數(shù)的空間分布特征與影響因素

山東省1966—2015 年年均降水量、潛在蒸散量和濕潤(rùn)指數(shù)的空間分布情況如圖2 所示。從圖2 可以看出，山東省年均降水量表現(xiàn)由沿海向內(nèi)陸、由東南向西北地區(qū)降低的趨勢(shì)，中部和東南部山地地區(qū)高于西部和北部平原地區(qū)。各站點(diǎn)年均降水量平均值為668.0 mm，變異系數(shù)為17.3%，最小值為519.9 mm（莘縣），最大值為1 031.1 mm（泰安）。各站點(diǎn)年均潛在蒸散量變化范圍在1 065.7～1 454.5 mm 之間，變異系數(shù)為7.3%，其空間分布與年均降水量相反，由東南向西北逐漸升高。受年均降水量和潛在蒸散量影響，年均濕潤(rùn)指數(shù)表現(xiàn)較強(qiáng)的空間變異性，變異系數(shù)為22.0%，變化范圍為0.43～0.89。根據(jù)氣候分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)[3]，山東省包括了半干旱（0.2<濕潤(rùn)指數(shù)<0.5）和半濕潤(rùn)（0.5<濕潤(rùn)指數(shù)<1.0）2 種氣候類型。其中，半干旱區(qū)面積為4.5 萬km2，占總面積的28.7%，主要分布在山東省北部，半濕潤(rùn)區(qū)面積為11.2 萬km2，占總面積的71.3%。

圖2 山東省氣候干濕狀況的空間變異性 Fig.2 Spatial distribution of climatic wet and dry conditions in Shandong province

各站點(diǎn)年均降水量、潛在蒸散量和濕潤(rùn)指數(shù)與經(jīng)緯度、海拔和主要?dú)庀笠氐亩嗄昶骄担?966—2015 年）間的相關(guān)性，以及影響因子間的主成分分析如表2 所示。年均降水量、潛在蒸散量和濕潤(rùn)指數(shù)的空間分布受地理位置、地形和眾多環(huán)境因子的影響，且影響因素間存在復(fù)雜的相關(guān)性。主成分分析表明，前4 個(gè)主成分可解釋全部數(shù)據(jù)93.4%的變化。第一主成分的特征值為4.435，貢獻(xiàn)率為49.3%。其中，海拔、平均溫度和最高溫度3 個(gè)因子的載荷較高，說明第一主成分主要與海拔和氣溫的變異有關(guān)。相關(guān)分析表明，海拔與平均溫度、最高溫度和最低溫度均表現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.87、0.76 和0.81（P<0.01），海拔與平均風(fēng)速正相關(guān)（r=0.56，P<0.01）。第二主成分的特征值為2.061，貢獻(xiàn)率為22.9%，主要與平均濕度的相關(guān)性高。第三主成分貢獻(xiàn)率為15.4%，與緯度和日照時(shí)間正相關(guān)，二者極顯著正相關(guān)（r=0.67，P<0.01）。第四主成分的貢獻(xiàn)率為5.8%，主要與經(jīng)度、平均風(fēng)速和最高溫度相關(guān)性高，且經(jīng)度與平均風(fēng)速間存在顯著正相關(guān)關(guān)系（r=0.46，P<0.05）。年均降水量和潛在蒸散量間顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.48，P<0.05），與濕潤(rùn)指數(shù)分別表現(xiàn)正、負(fù)相關(guān)性（P<0.01）。年均降水量與多個(gè)因素表現(xiàn)顯著的相關(guān)性。年均降水量與海拔正相關(guān)，而與緯度、平均溫度、最高溫度和最低溫度均顯著負(fù)相關(guān)。年均潛在蒸散量主要與相對(duì)濕度顯著負(fù)相關(guān)。年均濕潤(rùn)指數(shù)與年均降水量相似，與海拔正相關(guān)，而與緯度、平均溫度和最高溫度負(fù)相關(guān)。

表2 山東省氣候干濕狀況與影響因子間關(guān)系 Table 2 The relationship between climatic wet and dry conditions with influencing factors in Shandong province

圖3 山東省典型地區(qū)降水量（AP）、潛在蒸散量（AET0）、濕潤(rùn)指數(shù)（HI）的年際變化與累積距平Fig.3 The interannual variation and cumulative departure of annual precipitation (AP), potential evapotranspiration (AET0) and humidity index (HI) at representative sites in Shandong province.

表3 山東省典型地區(qū)1966—2015 年氣候干濕狀況與影響因素間的相關(guān)性分析結(jié)果 Table 3 Correlation between climatic wet and dry conditions with influencing factors at representative sites in Shandong province during 1966—2015

2.2 山東省代表性站點(diǎn)年降水量、年潛在蒸散量和濕潤(rùn)指數(shù)的時(shí)間變化特征與影響因素

各站點(diǎn)年降水量均表現(xiàn)較強(qiáng)的時(shí)間變異性，但與時(shí)間的相關(guān)性均不顯著（P>0.05）。山東省3 個(gè)代表性站點(diǎn)1966—2015 年年降水量、潛在蒸散量和濕潤(rùn)指數(shù)的年際變化過程及其累積距平如圖3 所示。在日照、濟(jì)南和陵縣，年降水量的變異系數(shù)分別為27.0%、24.6%和30.5%，根據(jù)年降水量的累積距平曲線，1966—2015 年3 地年降水量均存在若干突變點(diǎn)。其中，日照年降水量的突變點(diǎn)為1976 年和2006 年，濟(jì)南年降水量的突變點(diǎn)為1970、1978 年和1989 年，而陵縣年降水量的突變點(diǎn)包括1977、1989、1996 年和2008 年，表明自東南至西北年降水量年際波動(dòng)性增強(qiáng)。相關(guān)分析表明，日照和濟(jì)南年降水量與相對(duì)濕度、日照時(shí)間分別顯著正相關(guān)和負(fù)相關(guān)，而在陵縣年降水量與相對(duì)濕度正相關(guān)，與最高氣溫負(fù)相關(guān)，說明不同地區(qū)年降水量變化的相關(guān)因素不同（表3）。

各站點(diǎn)年潛在蒸散量的時(shí)間變異性相對(duì)較弱，但各地年潛在蒸散量表現(xiàn)不同時(shí)間變化趨勢(shì)。相關(guān)分析表明，陵縣、莘縣、定陶、兗州和費(fèi)縣5 個(gè)站點(diǎn)年潛在蒸散量呈顯著降低的趨勢(shì)，在龍口、成山頭、泰山、平度、海陽、莒縣、和日照7 個(gè)站點(diǎn)年潛在蒸散量表現(xiàn)顯著升高的趨勢(shì)，其余8 個(gè)站點(diǎn)年潛在蒸散量與時(shí)間的相關(guān)性不顯著。為了進(jìn)一步闡明原因，本研究對(duì)日照、濟(jì)南和陵縣3 個(gè)代表性站點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析。日照、濟(jì)南和陵縣年潛在蒸散量的波動(dòng)范圍分別為971.7～1 285.1、1 327.5～1 461.9 和1 117.8～1 655.2 mm，變異系數(shù)在5.1%～8.3%之間。日照年潛在蒸散量表現(xiàn)隨時(shí)間顯著升高的趨勢(shì)，相關(guān)系數(shù)為0.32，氣候傾向率為19.10 mm/10 a。濟(jì)南，年潛在蒸散量與時(shí)間的相關(guān)性不顯著（r=0.07，P>0.05）。陵縣，年潛在蒸散量表現(xiàn)為隨時(shí)間顯著降低的趨勢(shì)，相關(guān)系數(shù)為-0.57（P<0.01），氣候傾向率為-42.00 mm/10 a。本研究分析了3 個(gè)站點(diǎn)年潛在蒸散量的逐年輻射項(xiàng)（AETrad, mm）和逐年空氣動(dòng)力學(xué)項(xiàng)（AETaero, mm）的變化。各地年潛在蒸散量的組成存在差異，在日照和濟(jì)南AETrad和AETaero基本各占50%，而在陵縣AETrad和AETaero分別約占2/3 和1/3（圖3）。日照由于平均氣溫升高、風(fēng)速下降（表4），AETrad與時(shí)間顯著正相關(guān)（r=0.60，P<0.01），而AETaero與時(shí)間的相關(guān)性不顯著（r=0.10，P>0.05），因此年潛在蒸散量呈顯著升高的趨勢(shì)。濟(jì)南AETrad、AETaero與時(shí)間的相關(guān)性均不顯著，因此，年潛在蒸散量變化趨勢(shì)不明顯（r=0.07，P>0.05）。陵縣AETrad和AETaero分別表現(xiàn)隨時(shí)間顯著升高和降低的趨勢(shì)，氣候傾向率分別為13.1 mm/10 a和-55.1 mm/10 a。AETrad升高的因素包括平均氣溫和最低氣溫升高，以及風(fēng)速下降等因素（表4）。AETaero下降的因素主要是相對(duì)濕度升高。由于AETaero的下降幅度更大，導(dǎo)致年潛在蒸散量呈降低的趨勢(shì)。

年濕潤(rùn)指數(shù)受年降水量和年潛在蒸散量波動(dòng)的綜合影響，由于年降水量的時(shí)間變異性更強(qiáng)，因此年濕潤(rùn)指數(shù)受年降水量的影響更大，表現(xiàn)出與年降水量相似的變化格局。日照、濟(jì)南和陵縣年濕潤(rùn)指數(shù)的波動(dòng)范圍分別為0.40～1.38、0.21～0.72 和0.17～0.83，變異系數(shù)在25.5%～34.0%之間。3 個(gè)站點(diǎn)年濕潤(rùn)指數(shù)與時(shí)間的相關(guān)性不顯著，1966—2015 年年濕潤(rùn)指數(shù)的突變點(diǎn)與年降水量相同。相關(guān)分析表明，年濕潤(rùn)指數(shù)除與年降水量正相關(guān)、與年潛在蒸散量負(fù)相關(guān)外，日照和陵縣年濕潤(rùn)指數(shù)與最高氣溫和日照時(shí)間表現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與相對(duì)濕度表現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系。在濟(jì)南，年濕潤(rùn)指數(shù)與相對(duì)濕度正相關(guān)，與日照時(shí)間負(fù)相關(guān)（表3）。

表4 山東省典型地區(qū)1966—2015 年 主要?dú)庀笠蛩啬曛档臍夂騼A向率 Table 4 Climatic tendency rate of major climatic factors at representative sites in Shandong province during 1966—2015

3 討 論

本研究采用反距離加權(quán)插值法繪制了山東省1966—2015 年降水量、潛在蒸散量和濕潤(rùn)指數(shù)年均值的空間分布圖，各指標(biāo)的空間分布特征與以往其他時(shí)間段內(nèi)全國(guó)和山東省尺度的研究結(jié)果相似。根據(jù)徐澤華等[24]對(duì)山東省18 個(gè)氣象站1981—2010年降水量的研究，山東省年均降水量在空間分布上表現(xiàn)為自東南向西北遞減、沿海多于內(nèi)陸、山地多于平原3 個(gè)特點(diǎn)，與本研究結(jié)果相近。趙燊等[21]采用MODIS 全球蒸散發(fā)產(chǎn)品（MOD16）研究了山東省2000—2014 年潛在蒸散量的空間分布，表明潛在蒸散量的多年平均值自西部及北部?jī)?nèi)陸向東部沿海減少，與本研究結(jié)果相同。本研究計(jì)算的山東省年均濕潤(rùn)指數(shù)的分布情況也符合以往全國(guó)尺度的研究結(jié)果[7]。半干旱區(qū)、半濕潤(rùn)區(qū)面積計(jì)算結(jié)果與王利平等[7]、王建國(guó)[25]的研究結(jié)果相似。在此基礎(chǔ)上，本研究借助主成分分析和相關(guān)分析進(jìn)一步研究了各指標(biāo)空間分布與影響因素的關(guān)系。分析結(jié)果表明，年均降水量、潛在蒸散量主要受海拔和氣溫等相關(guān)因子影響，第一主成分與海拔和氣溫的相關(guān)性高，可以解釋環(huán)境因子49.3%的變異。而第二主成分主要受相對(duì)濕度影響，并且相對(duì)濕度與年均潛在蒸散量相關(guān)性顯著，是造成相對(duì)濕度空間變化的主控因子。這與趙燊等[21]研究結(jié)果相似。

本研究以魯東南至魯西北3 個(gè)代表性站點(diǎn)詳細(xì)分析了年降水量、潛在蒸散量和濕潤(rùn)指數(shù)的時(shí)間變化特征與地域差異。年降水量在3 個(gè)站點(diǎn)均存在較強(qiáng)的時(shí)間變異性，但均未表現(xiàn)明顯的變化趨勢(shì)，與高寒等[18]關(guān)于山東1961—2011 年的研究結(jié)果相似。然而，徐澤華等[24]發(fā)現(xiàn)在1981—2010 年山東省年降水量總體表現(xiàn)升高趨勢(shì)。這些分歧主要是由于年降水量的時(shí)間變化具有很強(qiáng)的階段性特點(diǎn)。根據(jù)徐澤華等[24]的分析，山東省年降水量的時(shí)間變化可能與南方濤動(dòng)和東亞夏季風(fēng)有關(guān)，且存在明顯的區(qū)域差異。另外，降水量的變化通過水熱交換等途徑對(duì)其他氣象要素產(chǎn)生重要影響[26]，并且其影響程度存在區(qū)域差異性。日照和濟(jì)南，降水量變化對(duì)相對(duì)濕度和日照時(shí)間的影響較大，而在魯西北內(nèi)陸區(qū)的陵縣降水量變化對(duì)空氣濕度和氣溫的影響更大。這些差異的具體物理機(jī)制仍需進(jìn)一步探究。年潛在蒸散量受諸多氣象因素的綜合影響，其時(shí)空變化特征表現(xiàn)明顯的地域性差異。自魯東南至魯西北，日照、濟(jì)南和陵縣年潛在蒸散量分別表現(xiàn)升高、不變和降低的趨勢(shì)。謝平等[27]發(fā)現(xiàn)在云南省潛在蒸散量的時(shí)間變化特征及其主導(dǎo)因子同樣存在顯著的階段性、季節(jié)性和區(qū)域差異性。本研究通過分析潛在蒸散量的構(gòu)成研究了不同地區(qū)間的差異。在日照，由于1966—2015 年平均氣溫升高和風(fēng)速下降，導(dǎo)致輻射項(xiàng)上升，從而年潛在蒸散量表現(xiàn)升高的趨勢(shì)。氣溫升高與全球變暖的趨勢(shì)相同[28]。風(fēng)速下降在河北省等地區(qū)也有報(bào)道[29]，其原因包括大尺度環(huán)流場(chǎng)改變、冬季風(fēng)減弱、副高面積指數(shù)上升、城市化進(jìn)程以及“三北”防護(hù)林建設(shè)等。在陵縣，氣溫升高和風(fēng)速下降同樣導(dǎo)致輻射項(xiàng)升高，但是由于相對(duì)濕度升高造成空氣動(dòng)力學(xué)項(xiàng)降低幅度更大，年潛在蒸散量表現(xiàn)顯著降低趨勢(shì)。不同地區(qū)相對(duì)濕度變化差異較大，自魯東南至魯西北由降低轉(zhuǎn)為升高趨勢(shì)，西北內(nèi)陸區(qū)相對(duì)濕度升高可能與1966—2015 年當(dāng)?shù)刂脖桓采w度增加、實(shí)際蒸散量升高有關(guān)[30]，其具體機(jī)制尚待進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

1）山東省年均降水量、潛在蒸散量和濕潤(rùn)指數(shù)存在較強(qiáng)的空間變異性。自東南向西北年均降水量逐漸降低而年均潛在蒸散量升高，年均濕潤(rùn)指數(shù)介于0.43～0.89，半干旱區(qū)面積占總面積的28.7%，主要分布在山東省北部，半濕潤(rùn)區(qū)面積占總面積的71.3%。

2）年均降水量、潛在蒸散量和濕潤(rùn)指數(shù)的空間分布與地理位置、海拔和氣象因素有關(guān)，且影響因素間存在復(fù)雜的相互作用。年均降水量、濕潤(rùn)指數(shù)與海拔和氣溫相關(guān)性較強(qiáng)，而年均潛在蒸散量主要受相對(duì)濕度的空間變化影響。

3）1966—2015 年山東省年降水量、潛在蒸散量和濕潤(rùn)指數(shù)表現(xiàn)較強(qiáng)的時(shí)間變異性，且存在較大的地域性差異。年降水量和濕潤(rùn)指數(shù)均未表現(xiàn)明顯的時(shí)間變化趨勢(shì)，而年潛在蒸散量自魯東南至魯西北由升高轉(zhuǎn)為降低趨勢(shì)。

4）不同地區(qū)年潛在蒸散量各分項(xiàng)的變化特征存在明顯差異。日照由于平均氣溫升高和風(fēng)速降低，導(dǎo)致輻射項(xiàng)升高，空氣動(dòng)力學(xué)項(xiàng)變化趨勢(shì)不明顯，年潛在蒸散量呈上升趨勢(shì)。濟(jì)南輻射項(xiàng)、空氣動(dòng)力學(xué)項(xiàng)與時(shí)間的相關(guān)性均不顯著，年潛在蒸散量未表現(xiàn)明顯的變化趨勢(shì)。陵縣由于相對(duì)濕度升高導(dǎo)致空氣動(dòng)力學(xué)項(xiàng)降低幅度超過輻射項(xiàng)升高幅度，導(dǎo)致年潛在蒸散量呈降低趨勢(shì)。