彭沖澗小流域蒸發(fā)散變化及其影響因素分析

盛 菲，劉士余*，時(shí)建國(guó)，盧靜媛，楊 敏，李 俊

（1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 國(guó)土資源與環(huán)境學(xué)院，江西 南昌 330045；2.江西省鄱陽(yáng)湖流域農(nóng)業(yè)資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330045；3.江西省水文局，江西 南昌 330000）

【研究意義】蒸發(fā)散是森林水文過程的重要組成部分[1-3]。大量研究表明，森林生態(tài)系統(tǒng)的蒸發(fā)散約占年降水量的40%～80%，主要由水面蒸發(fā)、土壤蒸發(fā)和植物散發(fā)3 部分組成[4-6]。同時(shí)，森林流域蒸發(fā)散是一個(gè)復(fù)雜的過程[7]，深入探究其變化規(guī)律及影響因素，是森林水文學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與難點(diǎn)[8-10]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】目前，國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者開展過相關(guān)研究。Chen 等[11]對(duì)北美3 個(gè)不同氣候區(qū)常綠針葉林蒸發(fā)散控制因素的研究表明，氣溫對(duì)蒸發(fā)散起主導(dǎo)作用；Xu 等[8]在黃河上游的探究顯示，實(shí)際蒸發(fā)散在1960—2014 年明顯上升，主要受植被綠化的影響；Costa 等[12]在亞馬遜熱帶雨林的分析表明，旱季蒸散量高于雨季，地表凈輻射是蒸發(fā)散的主要控制因素。溫姍姍等[13]的研究顯示，松花江流域1961—2010年蒸發(fā)散以4.9 mm/10 a速率上升，年尺度和季節(jié)尺度蒸發(fā)散的主導(dǎo)因素均為實(shí)際水汽壓；王艷君等[14]在長(zhǎng)江流域圍繞“蒸發(fā)悖論”的研究顯示，實(shí)際蒸發(fā)量與潛在蒸發(fā)量的關(guān)系取決于干燥度指數(shù)，且太陽(yáng)輻射是影響年、春、夏季實(shí)際蒸發(fā)量的主要因素，降雨量等是秋、冬季的主要影響因素?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】綜上可知，國(guó)內(nèi)外已開展過大量蒸發(fā)散變化的影響因素研究，但在不同時(shí)段、不同時(shí)間尺度上，各因素對(duì)蒸發(fā)散影響程度排序的差異分析較少，尤其是以南方紅壤區(qū)小流域?yàn)閷?duì)象的相關(guān)研究更是鮮見報(bào)道?！緮M解決的科學(xué)問題】因此，本文以彭沖澗小流域?yàn)檠芯繉?duì)象，分析1983—2014年蒸發(fā)散及其影響因素的變化特征，計(jì)算1983—2014 年、1983—2003 年、2004—2014 年3 個(gè)時(shí)段的年尺度上和1983—2014 年的季節(jié)尺度上蒸發(fā)散影響因素的灰色關(guān)聯(lián)度排序，并對(duì)其差異的成因進(jìn)行探討。旨在為小流域森林植被水文效應(yīng)評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況

彭沖澗小流域位于江西省九江市都昌縣境內(nèi)，無人居住，也未修建水利、水土保持工程，集水面積為2.90 km2。地理位置為29°31'44''～29°32'56''N，116°25'48''～116°27'7''E，屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年均降水量1 560 mm。小流域四周閉合，地形西北高東南低，海拔高度80～560 m，主要地層出露為淺變質(zhì)巖、花崗巖和灰?guī)r。植被類型主要為杉木林。20 世紀(jì)80 年代杉木林被砍伐之后，植被一直處于恢復(fù)過程中，是開展森林植被水文效應(yīng)研究的天然理想場(chǎng)所。1981 年江西省水文局在小流域徑流出口處設(shè)立彭沖澗水文站，并一直持續(xù)觀測(cè)氣象、徑流等數(shù)據(jù)。

圖1 彭沖澗小流域示意圖Fig.1 Sketch map of the location of Pengchongjian small watershed

1.2 數(shù)據(jù)

本文基于彭沖澗水文站1983—2014年的逐日降雨、徑流、水面蒸發(fā)量和日平均氣溫、平均風(fēng)速、平均水汽壓、日照時(shí)數(shù)等觀測(cè)資料，整理、計(jì)算得到季節(jié)、年尺度上的降雨、徑流、水面蒸發(fā)、氣溫、日照時(shí)數(shù)、風(fēng)速、飽和水汽壓差和潛在蒸發(fā)散；同時(shí)，根據(jù)水量平衡公式，求得蒸發(fā)散[5]。

式中E為蒸發(fā)散，P為降雨，R為徑流；?S為土壤蓄水量變化，對(duì)于閉合小流域，?S忽略不計(jì)。

1.3 方法

1.3.1 潛在蒸發(fā)散的計(jì)算 流域蒸發(fā)散能力（潛在蒸發(fā)散）與水面蒸發(fā)關(guān)系密切，而水面蒸發(fā)一般可通過蒸發(fā)皿直接觀測(cè)。因此，根據(jù)水面蒸發(fā)確定潛在蒸發(fā)散受到廣泛應(yīng)用。潛在蒸發(fā)散與水面蒸發(fā)的關(guān)系式為[5]：

其中：Em—潛在蒸發(fā)散（mm）；φ—蒸發(fā)散系數(shù)（本研究區(qū)水面蒸發(fā)E0是通過E601 型蒸發(fā)皿觀測(cè)，根據(jù)中國(guó)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于濕潤(rùn)地區(qū)，φ=1）；E0—水面蒸發(fā)（mm）。

1.3.2 飽和水汽壓差的計(jì)算 飽和水汽壓差指在一定溫度下，飽和水汽壓與空氣中實(shí)際水汽壓之間的差值。飽和水汽壓由Tetens公式計(jì)算而得。計(jì)算過程如下[15]：

其中：E—飽和水汽壓（hPa）；t—溫度（℃）

1.3.3 NDVI 的計(jì)算 歸一化差值植被指數(shù)（NDVI，normalized difference vegetation index）在現(xiàn)有植被指數(shù)中應(yīng)用最為廣泛，它是植被生長(zhǎng)狀態(tài)及植被覆蓋度的良好指示因子[16-19]。因此，本文選取NDVI來反映植被的狀況。NDVI的計(jì)算公式如下[20]：

其中：NIR和R分別指近紅外波段和紅外波段。

本文從地理空間數(shù)據(jù)云獲取了彭沖澗小流域1983—2014 年的遙感影像，利用ENVI5.0 軟件對(duì)影像進(jìn)行裁剪、輻射定標(biāo)處理后，計(jì)算得到了彭沖澗小流域的NDVI值。

1.3.4 趨勢(shì)檢驗(yàn)和突變檢驗(yàn) 采用Mann-Kendall（MK）檢驗(yàn)法對(duì)水文氣象要素時(shí)間序列進(jìn)行趨勢(shì)檢驗(yàn)。MK 是一種非參數(shù)檢驗(yàn)法，具有計(jì)算簡(jiǎn)便、定量化程度高且不受其它異常值干擾的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用十分廣泛。MK檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量（Z值）的絕對(duì)值大于1.96（2.58）時(shí)，表示趨勢(shì)達(dá)到0.05（0.01）顯著性水平[21-22]。**表示0.01顯著性水平，*表示0.05 顯著性水平，NS表示不顯著。采用累積距平法進(jìn)行蒸發(fā)散時(shí)間序列的突變檢驗(yàn)，該方法可通過曲線直觀地判斷序列的變化趨勢(shì)，進(jìn)而甄別突變點(diǎn)[23-24]。

1.3.5 小波分析 小波分析是一種通過序列“時(shí)—頻”信息反映不同時(shí)間尺度上周期變化特征的信號(hào)處理方法，是研究時(shí)間序列多尺度、非平穩(wěn)信號(hào)的有力工具，能夠較好地應(yīng)用于非平穩(wěn)變化的水文序列分析[25-27]。本文采用Matlab 小波分析工具箱中的Morlet 連續(xù)復(fù)小波變換對(duì)蒸發(fā)散時(shí)間序列進(jìn)行分析。

為降低時(shí)間變化過程中噪音對(duì)結(jié)果的影響，小波分析前先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，公式如下：

其中xi'為標(biāo)準(zhǔn)化后的時(shí)間序列值，xi為原始序列值，為原始序列均值，σ為原始序列標(biāo)準(zhǔn)差。

1.3.6 灰色關(guān)聯(lián)度分析 灰色關(guān)聯(lián)度分析是一種以灰色系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)的重要方法，其結(jié)合了數(shù)學(xué)模型的客觀性，克服了傳統(tǒng)分析方法的主觀性，具有較高的準(zhǔn)確度[28-29]。其基本思路為根據(jù)各比較數(shù)列構(gòu)成的曲線與參考數(shù)列構(gòu)成的曲線之間的幾何相似程度來判斷其關(guān)聯(lián)性，其幾何形狀越相似，說明比較數(shù)列與參考數(shù)列之間的關(guān)聯(lián)程度越大，反之說明其關(guān)聯(lián)程度越小。本文采用灰色關(guān)聯(lián)度分析來探究蒸發(fā)散與其影響因素之間的關(guān)系，該方法的具體計(jì)算過程如下：

設(shè)參考數(shù)列為Y0(k)，比較數(shù)列為Yi(k)，i=1，2，3…n，k=1，2，3…m（n為因素個(gè)數(shù)，m為序列長(zhǎng)度），研究的關(guān)鍵在于確定Y0(k)與Yi(k)序列的關(guān)聯(lián)程度。

由于各數(shù)列的量綱或數(shù)量級(jí)不同，為保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，首先對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行初值化處理，即將各數(shù)列中的每一個(gè)數(shù)均除以對(duì)應(yīng)數(shù)列中的第一個(gè)數(shù)，即為：

則比較數(shù)列xi(k)與參考數(shù)列x0(k)之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)為：

式中：ζi(k)是指比較曲線與參考曲線間的相對(duì)差值，即數(shù)列xi與數(shù)列xo在k時(shí)刻的關(guān)聯(lián)系數(shù)；ρ指分辨系數(shù)，介于0～1之間，本文取ρ=0.5。

在求得關(guān)聯(lián)系數(shù)的基礎(chǔ)上，灰色關(guān)聯(lián)度的計(jì)算公式為：

2 結(jié)果與分析

2.1 降雨量和徑流深變化特征

年尺度上，1983—2014年彭沖澗小流域年均降雨量為1 560.3 mm，并以-3.897 mm/年的速率下降，最大值和最小值分別出現(xiàn)在1998年（2 320.1 mm）和2011年（979.5 mm）（圖2a）；年均徑流深為748.4 mm，下降速率為-8.569 mm/年，最大值為1 677.9 mm（1998 年），最小值為274.0 mm（2007 年）（圖2b）。MK 趨勢(shì)檢驗(yàn)表明，降雨量、徑流深年際變化趨勢(shì)均不顯著（圖2）。

圖2 1983—2014年彭沖澗小流域降雨量（a）、徑流深（b）年際變化Fig.2 Inter-annual variation of precipitation（a）and depth of runoff（b）in Pengchongjian small watershed from 1983 to 2014

季節(jié)尺度上，春、夏、秋季的降雨量呈下降趨勢(shì)，變化率分別為-1.778 mm/年、-0.194 mm/年、-3.037 mm/年，冬季降雨量以1.109 mm/年的速率上升。4 個(gè)季節(jié)的徑流深均呈下降趨勢(shì)，變化率分別為-4.418 mm/年、-1.639 mm/年、-2.024 mm/年和-0.487 mm/年。MK 趨勢(shì)檢驗(yàn)表明，降雨量和徑流深在季節(jié)尺度上的年際變化趨勢(shì)均不顯著（表1）。

表1 1983—2014年彭沖澗小流域降雨量、徑流深季節(jié)尺度趨勢(shì)檢驗(yàn)Tab.1 Seasonal trend test of precipitation and depth of runoff in Pengchongjian small watershed from 1983 to 2014

2.2 蒸發(fā)散變化特征

2.2.1 時(shí)段劃分 從彭沖澗小流域1983—2014年蒸發(fā)散序列的累積距平曲線（圖3）可知，1983—2003年蒸發(fā)散的累積距平值總體呈下降趨勢(shì)，為蒸發(fā)散的減少時(shí)期；2004—2014年總體呈上升趨勢(shì)，為蒸發(fā)散的增加時(shí)期。因此，2003 年為蒸發(fā)散序列的突變點(diǎn)，將研究時(shí)段劃分為1983—2003 年和2004—2014 年2 個(gè)時(shí)段。

2.2.2 不同時(shí)段蒸發(fā)散年際變化 年尺度上，1983—2014 年蒸發(fā)散以4.672 mm/年的速率上升，均值為811.9 mm。最大值為2012 年的1 132.9 mm，最小值為2003 年的518.6 mm；1983—2003 年和2004—2014 年的蒸發(fā)散分別呈下降和上升趨勢(shì)，變化率為-0.498 mm/年和10.295 mm/年。MK 檢驗(yàn)表明，3個(gè)時(shí)段蒸發(fā)散年際變化趨勢(shì)均不顯著（圖4）。

圖3 1983—2014年彭沖澗小流域蒸發(fā)散序列累積距平曲線Fig.3 Cumulative anomaly curve of the evapotranspiration series from the Pengchongjian small watershed during 1983—2014

季節(jié)尺度上，1983—2014 年的春季蒸發(fā)散MK 檢驗(yàn)Z值大于1.96，呈顯著的上升趨勢(shì)，上升速率為2.64 mm/年，夏季和冬季呈不顯著的上升趨勢(shì)，秋季呈不顯著的下降趨勢(shì)；1983—2003年、2004—2014 年四季的蒸發(fā)散年際變化趨勢(shì)均不顯著（表2）。

不同時(shí)段、不同時(shí)間尺度，蒸發(fā)散的年際變化程度不盡相同。年尺度上，突變后（2004—2014 年）的蒸發(fā)散相對(duì)突變前（1983—2003 年）增加103.7 mm，增幅13.4%；季節(jié)尺度上，不同時(shí)段蒸發(fā)散由大到小順序均為夏季、春季、秋季和冬季，且突變后的蒸發(fā)散均大于突變前，特別是冬季和春季蒸發(fā)散分別增加20.2%和19.6%。2004—2014年蒸發(fā)散的CV值在年和冬季分別上升12.5%和12.9%，在春、夏和秋季的CV值分別下降7.4%、36%和7.3%（表3）。表明，突變后的蒸發(fā)散年際波動(dòng)程度在年和冬季高于突變前，而在春季、夏季和秋季低于突變前。

圖4 不同時(shí)段彭沖澗小流域蒸發(fā)散年際變化Fig.4 Inter-annual variation of evapotranspiration in different periods of Pengchongjian small watershed

表2 不同時(shí)段彭沖澗小流域季節(jié)尺度蒸發(fā)散的趨勢(shì)檢驗(yàn)Tab.2 Trend test of seasonal evapotranspiration in different periods of Pengchongjian small watershed

2.2.3 不同時(shí)段蒸發(fā)散年內(nèi)分配 1983—2014 年、1983—2003 年、2004—2014 年的蒸發(fā)散主要集中在5—8 月，這4個(gè)月累計(jì)蒸發(fā)散分別為365.3，348.4，397.4 mm，均占全年的45%。3個(gè)時(shí)段月蒸發(fā)散的最大值分別為103.3 mm（6月）、104.5 mm（8月）和107.4 mm（6月），各占全年的12.7%、13.5%和12.2%；最小值均為37.6 mm（12 月），各占全年的4.6%、4.8%和4.3%。表明，相對(duì)1983—2003 年，2004—2014 年蒸發(fā)散的年內(nèi)分配相對(duì)更均勻（圖5）。

2.2.4 蒸發(fā)散周期變化 小波系數(shù)實(shí)部等值線（圖6a）顯示，1983—2014 年彭沖澗小流域蒸發(fā)散主要存在3 種時(shí)間尺度的周期變化：3～7 年、9～15 年和18～26 年；在3～7 年時(shí)間尺度上，蒸發(fā)散出現(xiàn)了非常頻繁的“強(qiáng)-弱”交替現(xiàn)象；在9～15 年和18～26 年時(shí)間尺度上，蒸發(fā)散分別出現(xiàn)了“強(qiáng)-弱”交替的準(zhǔn)4 次震蕩和準(zhǔn)2 次震蕩。1983—2014 年蒸發(fā)散小波方差（圖6b）分別在4 年，6 年，25 年和12 年達(dá)到峰值，依次為蒸發(fā)散變化的第一、第二、第三和第四主周期。

表3 不同時(shí)段彭沖澗小流域蒸發(fā)散的特征值Tab.3 Eigenvalue of evapotranspiration in different periods of Pengchongjian small watershed

圖5 不同時(shí)段彭沖澗小流域蒸發(fā)散年內(nèi)分配Fig.5 Intra-annual distribution of evapotranspiration in different periods of Pengchongjian small watershed

圖6 1983—2014年彭沖澗小流域蒸發(fā)散小波系數(shù)實(shí)部等值線圖（a）和小波方差圖（b）Fig.6 Real part contour map（a）and wavelet variance plot（b）for the evapotranspiration series from the Pengchongjian small watershed during 1983—2014

2.3 蒸發(fā)散影響因素變化特征

彭沖澗小流域的蒸發(fā)散變化是多因素共同作用的結(jié)果，深入探討各因素對(duì)蒸發(fā)散的影響程度具有重要意義。經(jīng)查閱文獻(xiàn)資料[8,10-14]，并結(jié)合小流域的實(shí)際情況，本文選取的蒸發(fā)散影響因素有7 個(gè)：降雨量、氣溫、風(fēng)速、NDVI、飽和水汽壓差、潛在蒸發(fā)散和日照時(shí)數(shù)，降雨量的變化特征已在前文描述，現(xiàn)對(duì)其它6個(gè)因素的特征進(jìn)行分析。

年尺度上，1983—2014 年的氣溫、NDVI、飽和水汽壓差、日照時(shí)數(shù)均呈上升趨勢(shì)，年均值分別為17.49 ℃、0.77、5.29 hPa 和5.01 h，年均變化率分別為0.038 ℃、0.004、0.07 hPa 和0.028 h；年均風(fēng)速、潛在蒸發(fā)散分別為2.7 m/s、706.9 mm，并以-0.009 m/s、-0.865 mm 的年均速率下降；除NDVI的變化趨勢(shì)顯著，潛在蒸發(fā)散的變化趨勢(shì)不顯著外，其它因素均為極顯著（圖7）。

圖7 1983—2014年彭沖澗小流域蒸發(fā)散影響因素的年際變化Fig.7 Inter-annual variation of evapotranspiration factors in Pengchongjian small watershed from 1983 to 2014

季節(jié)尺度上，小流域春、秋季氣溫分別以0.065 ℃和0.041 ℃的年均速率呈極顯著上升，夏、冬季上升趨勢(shì)不顯著；風(fēng)速在秋、冬季呈顯著下降趨勢(shì)，變化率年均為-0.01 m/s，春、夏季下降趨勢(shì)不顯著；NDVI在春、夏、秋季分別以0.007、0.004、0.005的年均速率呈極顯著上升，在冬季上升趨勢(shì)不顯著；飽和水汽壓差在4 個(gè)季節(jié)的年均上升速率分別為0.092 hPa、0.091 hPa、0.073 hPa 和0.023 hPa，除冬季變化趨勢(shì)顯著外，其它季節(jié)均表現(xiàn)為極顯著變化；潛在蒸發(fā)散在4個(gè)季節(jié)的變化趨勢(shì)均不顯著；日照時(shí)數(shù)在4個(gè)季節(jié)均呈上升趨勢(shì)，在春、秋季分別以0.057 h和0.029 h的年均速率呈極顯著和顯著上升（表4）。

2.4 蒸發(fā)散影響因素的灰色關(guān)聯(lián)分析

由表5 可知，1983—2014 年彭沖澗小流域蒸發(fā)散影響因素的關(guān)聯(lián)度從大到小排序?yàn)椋猴L(fēng)速、氣溫、NDVI、日照時(shí)數(shù)、潛在蒸發(fā)散、飽和水汽壓差和降雨量，表明1983—2014 年的蒸發(fā)散主要受風(fēng)速、氣溫、NDVI的影響，飽和水汽壓差、降雨量的影響相對(duì)較小。除潛在蒸發(fā)散大于日照時(shí)數(shù)外，1983—2003年蒸發(fā)散的影響因素排序與1983—2014 年的基本一致。而2004—2014 年蒸發(fā)散影響因素的關(guān)聯(lián)度從大到小排序?yàn)椋篘DVI、氣溫、降雨量、日照時(shí)數(shù)、飽和水汽壓差、潛在蒸發(fā)散和風(fēng)速，除NDVI和氣溫外，該時(shí)段蒸發(fā)散主要受降雨量的影響，風(fēng)速的影響最小。

表6顯示，1983—2014年的季節(jié)尺度上，春、夏季蒸發(fā)散影響因素的灰色關(guān)聯(lián)度排序基本一致，蒸發(fā)散主要受NDVI、飽和水汽壓差、日照時(shí)數(shù)的影響，降雨量、風(fēng)速、潛在蒸發(fā)散的影響相對(duì)較?。磺锛镜幕疑P(guān)聯(lián)度從大到小排序?yàn)椋航涤炅?、潛在蒸發(fā)散、風(fēng)速、氣溫、日照時(shí)數(shù)、NDVI和飽和水汽壓差，冬季的灰色關(guān)聯(lián)度從大到小排序?yàn)椋航涤炅?、氣溫、風(fēng)速、日照時(shí)數(shù)、飽和水汽壓差、NDVI 和潛在蒸發(fā)散?？芍?，秋、冬季灰色關(guān)聯(lián)度排序相似，但與春、夏季的排序差異較大。

表4 1983—2014年彭沖澗小流域蒸發(fā)散影響因素季節(jié)尺度趨勢(shì)檢驗(yàn)Tab.4 Seasonal trend test of factors influencing evapotranspiration in Pengchongjian small watershed from 1983 to 2014

表5 年尺度上蒸發(fā)散影響因素的灰色關(guān)聯(lián)度Tab.5 Grey relational degree of factors influencing evapotranspiration in the Pengchongjian small watershed at the annual scale

表6 季節(jié)尺度上1983—2014年蒸發(fā)散影響因素的灰色關(guān)聯(lián)度Tab.6 Grey relational degree of factors influencing evapotranspiration in the Pengchongjian small watershed at the seasonal scale（1983—2014）

3 討論

年尺度上，1983—2014 年蒸發(fā)散的前3 位影響因素為風(fēng)速、氣溫、NDVI，降雨量排在最后（表5），這與溫姍姍等[13]在松花江流域、Wang 等[10]在鄱陽(yáng)湖流域、Chen 等[11]在北美不同氣候區(qū)的研究結(jié)果相似，與王艷君等[14]在長(zhǎng)江流域、Zhang 等[30]在黃河流域、Li 等[31]在海河流域的研究結(jié)果相差較大（表7）。這可能是由于不同流域的大小、植被、氣候、地形、土壤等條件的差異所致[4,32]。

1983—2003年的排序結(jié)果與2004—2014年的相差較大。1983—2003年排序前3位的影響因素為風(fēng)速、氣溫、NDVI，降雨量排在最后，而2004—2014 年蒸發(fā)散與NDVI 關(guān)聯(lián)度最高，與風(fēng)速關(guān)聯(lián)度最低（表5）。大量研究表明，蒸發(fā)散與植被關(guān)系密切[3,33-34]；而風(fēng)具有輸送水熱的作用，大多情況下是決定蒸發(fā)散的關(guān)鍵因素[35-36]。彭沖澗小流域自20世紀(jì)80年代植被一直處于恢復(fù)過程中，且NDVI在研究時(shí)段內(nèi)呈顯著上升趨勢(shì)，風(fēng)速呈極顯著下降趨勢(shì)（圖7），這可能是導(dǎo)致不同時(shí)段影響因素排序差異的原因。

表7 不同區(qū)域蒸發(fā)散主導(dǎo)因素Tab.7 Driving factors of evapotranspiration in different regions

季節(jié)尺度上，1983—2014 年春、夏季蒸發(fā)散主要受NDVI、飽和水汽壓差、日照時(shí)數(shù)的影響，降雨量、風(fēng)速、潛在蒸發(fā)散的影響相對(duì)較?。ū?），該結(jié)果與Li等[31]在海河流域、溫姍姍等[13]在松花江流域的研究結(jié)果相似，與王艷君等[14]在長(zhǎng)江流域的結(jié)果相差較大（表7）。秋季蒸發(fā)散主要受降雨量、潛在蒸發(fā)散、風(fēng)速的影響，NDVI、飽和水汽壓差的影響相對(duì)較小，而冬季蒸發(fā)散的前3位影響因素為降雨量、氣溫、風(fēng)速，NDVI、潛在蒸發(fā)散排在最后2位（表6），該結(jié)果與王艷君等[14]在長(zhǎng)江流域的結(jié)果相似，與Li等[31]在海河流域、溫姍姍等[13]在松花江流域的結(jié)果相差較大（表7）。這可能是在季節(jié)尺度上供水情況的不同所致[4,32]。

1983—2014 年彭沖澗小流域春、夏季蒸發(fā)散影響因素排序結(jié)果與秋、冬季差異較大。相關(guān)研究顯示，春、夏季氣候變暖，水汽含量豐富，可促進(jìn)植被生長(zhǎng)和葉片活動(dòng)，而秋、冬季由于氣溫下降，植被逐漸進(jìn)入休眠狀態(tài)[8,33]；同時(shí)，秋、冬季降雨量較小，氣候相對(duì)干燥，這可能是春、夏季與秋、冬季影響因素排序差異的原因。

綜上可知，在不同流域，由于氣候、流域面積、植被、土壤等的不同，蒸發(fā)散的主要影響因素出現(xiàn)較大差異；而在同一流域，不同時(shí)段、不同時(shí)間尺度蒸發(fā)散的主導(dǎo)因素同樣存在差異。限于試驗(yàn)條件、觀測(cè)資料等，加之蒸發(fā)散的影響因素眾多及其研究的復(fù)雜性和難度，不同流域、同一流域不同時(shí)段和不同時(shí)間尺度的蒸發(fā)散影響因素研究仍有待于今后進(jìn)一步深入。

4 結(jié)論

（1）1983—2014 年，降雨量和徑流深在年、春季、夏季、秋季呈下降趨勢(shì)，冬季呈上升趨勢(shì)，變化趨勢(shì)均不顯著。蒸發(fā)散在年、春季、夏季、冬季呈上升趨勢(shì)，在秋季呈下降趨勢(shì)，僅在春季變化趨勢(shì)顯著；年蒸發(fā)散存在4年的第一主周期，且在2003年發(fā)生突變，突變后蒸發(fā)散年內(nèi)分配趨于均勻。

（2）季節(jié)、年尺度上，小流域氣溫、NDVI、飽和水汽壓差、日照時(shí)數(shù)均呈上升趨勢(shì)，而風(fēng)速呈下降趨勢(shì)；潛在蒸發(fā)散在春季呈上升趨勢(shì)，在年、夏季、秋季、冬季呈下降趨勢(shì)。

（3）年尺度上，1983—2014 年和1983—2003 年蒸發(fā)散的前3 位影響因素均為風(fēng)速、氣溫、NDVI，而2004—2014年的為NDVI、氣溫、降雨量。季節(jié)尺度上，1983—2014年春季和夏季的蒸發(fā)散影響因素的灰色關(guān)聯(lián)度排序前3位為NDVI、飽和水汽壓差、日照時(shí)數(shù)，而秋季為降雨量、潛在蒸發(fā)散、風(fēng)速，冬季為降雨量、氣溫、風(fēng)速。

通過分析各因素在不同時(shí)段、不同時(shí)間尺度上對(duì)蒸發(fā)散影響程度排序的差異，可為其它流域蒸發(fā)散的探究提供參考，同時(shí)為森林流域水資源的合理配置及植被建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。