近50年阿拉善高原潛在蒸散時(shí)空變化特征分析

常佩靜 蘇力

摘要 基于1971—2020年地面氣象觀測(cè)資料，估算了阿拉善高原潛在蒸散量。通過趨勢(shì)分析、滑動(dòng)平均、反距離權(quán)重插值等，分析了阿拉善高原潛在蒸散的時(shí)間變化和空間分布特征。

關(guān)鍵詞 阿拉善高原;潛在蒸散;時(shí)空變化

中圖分類號(hào)：P426.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095–3305（2021）05–0041–02

潛在蒸散表示在一定氣象條件下水分供應(yīng)不受限制時(shí)，某一固定下墊面可能達(dá)到的最大蒸發(fā)蒸騰量[1]。潛在蒸散量是評(píng)價(jià)某一地區(qū)干旱程度，研究作物需水及指導(dǎo)灌溉的重要因子[2]。阿拉善高原位于我國(guó)內(nèi)蒙古自治區(qū)最西部，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，為干旱荒漠區(qū)[3]。著名的巴丹吉林、騰格里、烏蘭布和三大沙漠橫貫全境，約占總面積的1/3。由于深居內(nèi)陸、遠(yuǎn)離海洋，氣候條件惡劣，大風(fēng)、沙塵暴等災(zāi)害頻發(fā)，生態(tài)環(huán)境極為脆弱，是全球氣候變化的敏感區(qū)域。研究該地區(qū)潛在蒸散的變化對(duì)區(qū)域氣候變化的評(píng)估具有重要意義，有利于充分認(rèn)知阿拉善高原水文條件，為農(nóng)牧業(yè)資源合理規(guī)劃和生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供理論支撐。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況和數(shù)據(jù)來源

阿拉善盟國(guó)土面積27萬 km2，約93%的地表為沙漠、戈壁和荒漠草原。該地區(qū)植被稀疏，群落結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要由旱生、超旱生，鹽生灌木、半灌木、小灌木和小半灌木構(gòu)成，多年生草本植物稀少，是獨(dú)特的生態(tài)植被系統(tǒng)[4]。數(shù)據(jù)來源于阿拉善盟氣象局8個(gè)長(zhǎng)序列國(guó)家氣象站1971—2020年逐月氣象資料，包括平均氣溫、平均氣壓、平均風(fēng)速、相對(duì)濕度和降水量[5]。

1.2 統(tǒng)計(jì)分析和空間插值方法

氣象數(shù)據(jù)處理及分析使用SPSS 19.0軟件，要素空間分布特征是由ArcGIS 10.2中反距離權(quán)重算法將站點(diǎn)計(jì)算結(jié)果插值得出。

1.3 氣候傾向率

采用最小二乘法計(jì)算近50年研究要素的變化趨勢(shì)，用x表示某一變量，用t表示所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，建立x與t的一元線性回歸方程。

x=at+b ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

以線性回歸系數(shù)a的10倍作為氣候要素傾向率。

1.4 潛在蒸散量（ET）的計(jì)算

潛在蒸散的計(jì)算采用中國(guó)氣象局推薦的生態(tài)氣象監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中的計(jì)算方法，該方法為劉多森等[5-6]提出的動(dòng)力學(xué)模型的改進(jìn)形式。

（2）

公式中，i為月份，di為該月天數(shù)，Ui為10 m高度月平均風(fēng)速（m/s），Pi為月平均氣壓（hPa），ti為月平均氣溫（℃），Woi為ti時(shí)的飽和水汽壓（mmHg），hi為月平均相對(duì)濕度。

飽和水汽壓Wo（mmHg）的計(jì)算區(qū)分兩種條件，即

（3）

當(dāng)月平均溫度0℃

（4）

2 結(jié)果與分析

2.1 阿拉善高原潛在蒸散的年際和年代際變化特征

整個(gè)研究時(shí)段內(nèi)（1971—2020年），阿拉善高原年潛在蒸散量平均值為1 674 mm，從3年滑動(dòng)平均曲線和線性變化趨勢(shì)看，年潛在蒸散量呈顯著上升趨勢(shì)，線性傾向率為29.6 mm/10 a（F=14.184，P<0.01）;近50年潛在蒸散量最小值出現(xiàn)在1979年為1 465.3 mm，最大值出現(xiàn)在2009年為1 852.1 mm。從年代際變化來看，20世紀(jì)70年代至今，各年代際平均潛在蒸散量分別為1 616.2、1 666.8、1 644.5、1 702.1和1 740.3 mm，有逐漸增加的趨勢(shì)（圖1）。

2.2 近50年阿拉善高原潛在蒸散的月際變化特征

潛在蒸散與氣象因子緊密相關(guān)，例如風(fēng)速、氣溫、降水、相對(duì)濕度、日照、輻射、云量等都可能直接或間接影響潛在蒸散的變化。潛在蒸散在一年之中的不同月份有明顯差異，整個(gè)研究時(shí)段內(nèi)（1971—2020年）月潛在蒸散量最大的是7月，其次是6月和8月，月潛在蒸散量最小的是1月，其次是12月和2月（表1）。

2.3 近50年阿拉善高原潛在蒸散的空間分布特征

潛在蒸散的空間分布既受氣候條件的制約，又受地理環(huán)境的影響，區(qū)域差異性明顯。研究期內(nèi)（1971—2020年），阿拉善高原8個(gè)氣象監(jiān)測(cè)站潛在蒸散（ET）的年平均值在1 373～2 196 mm之間，呈現(xiàn)西北高、東南低的空間分布格局（圖2）。潛在蒸散量最大值出現(xiàn)在阿拉善高原西北部巴丹吉林沙漠腹地的拐子湖觀測(cè)站，最小值出現(xiàn)在阿拉善高原東南部荒漠草原上的孿井灘觀測(cè)站。

研究期內(nèi)（1971—2020年），各觀測(cè)點(diǎn)潛在蒸散量線性趨勢(shì)變化率最大的是拐子湖（77.2 mm/10 a），最小的是孿井灘（4.1 mm/10 a）。拐子湖、雅布賴、吉蘭泰和達(dá)來呼布潛在蒸散的線性傾向率均達(dá)到了0.01的顯著性水平，呈極顯著增加趨勢(shì)。

3 結(jié)論與討論

（1）近50年阿拉善高原潛在蒸散量年平均值為1 674 mm，呈極顯著增大趨勢(shì)，其線性傾向率為29.6 mm/10 a（F=14.184，P<0.01）;潛在蒸散量年最小值出現(xiàn)在1979年，為1 465.3 mm，最大值出現(xiàn)在2009年，為1 852.1 mm。

（2）整個(gè)研究時(shí)段內(nèi)（1971—2020年），不同月份的潛在蒸散具有明顯差異，7月潛在蒸散量最大，為297.7 mm，其次是6月（288.2 mm）和8月（244.4 mm）;1月潛在蒸散量最小，為20.8 mm，其次是12月（24.0 mm）和2月（33.3 mm）。

（3）潛在蒸散的空間分布既受氣候條件的制約，又受地理環(huán)境的影響。阿拉善高原潛在蒸散的空間分布在西部高于東部，最大蒸散量為2 165.1 mm，出現(xiàn)在西北部的拐子湖;最小蒸散量為1 374.2 mm，出現(xiàn)在東南部的孿井灘。

近年來，蒸散發(fā)的研究受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。吳霞等[6]研究指出，我國(guó)近些年來平均潛在蒸散呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。史建國(guó)等[7]對(duì)黃河流域潛在蒸散的分析結(jié)果顯示，自1957年以來潛在蒸散量總體上呈“下降-穩(wěn)定-上升”趨勢(shì)。在氣候變暖的背景下，部分學(xué)者推測(cè)潛在蒸散發(fā)將呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。潛在蒸散的變化與氣象因子的變化緊密相關(guān)，且不同氣象因子對(duì)潛在蒸散變化的作用不盡相同。由于潛在蒸散的影響因子多，潛在蒸散變化與各氣候要素變化的時(shí)空差異復(fù)雜多樣，在不同區(qū)域的特定氣候條件下，同一種氣候要素對(duì)潛在蒸散的作用也不盡相同，可采用不同方法深入分析引起潛在蒸散變化的原因及與氣象因子的關(guān)系。

參考文獻(xiàn)

[1] 左大康.現(xiàn)代地理學(xué)辭典[M].北京：商務(wù)印刷館， 1990.

[2] 尹云鶴，吳紹洪，戴爾阜.1971～2008年我國(guó)潛在蒸散時(shí)空演變的歸因[J].科學(xué)通報(bào)， 2010， 55（22）： 2226-2234.

[3] 國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局.中國(guó)氣候區(qū)劃名稱與代碼 氣候帶和氣候大區(qū)[S]. 北京： 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社， 1998.

[4] 衛(wèi)智軍，楊靜，馬春梅.從西部大開發(fā)透視阿拉善盟荒漠草地生態(tài)建設(shè)的意義與對(duì)策[J]. 內(nèi)蒙古草業(yè)， 2000（1）： 7-12.

[5] 劉多森，汪縱生.可能蒸散量動(dòng)力學(xué)模型的改進(jìn)及其對(duì)辨識(shí)土壤水分狀況的意義[J]. 土壤學(xué)報(bào)， 1996（1）：21-27.

[6] 吳霞，王培娟，霍治國(guó)，等.1961-2015年中國(guó)潛在蒸散時(shí)空變化特征與成因[J].資源科學(xué)， 2017， 39（5）： 964-977.

[7] 史建國(guó)，嚴(yán)昌榮，何文清，等.黃河流域潛在蒸散量時(shí)空格局變化分析[J].干旱區(qū)研究， 2007（6）： 6773-6778.

責(zé)任編輯：黃艷飛

Analysis on Temporal and Spatial Change Characteristics of Potential Evapotranspiration in Alxa Plateau in the Last 50 Years

CHANG Pei-jing et al（Desert Eco-Meteorology Center of Inner Mongolia Autonomous Region， Hohhot， Mongolia 010051）

Abstract Based on the surface meteor-ological observation data from 1971 to 2020， the potential evapotranspiration of Alxa Plateau was estimated. Through trend analysis， moving mean and inverse distance weighted interpolation， the temporal change and spatial distribution characteristics of potential evapotranspiration in Alxa Plateau were analyzed.

Key words Alxa plateau; Potential evapo-transpiration; Temporal and spatial change

基金項(xiàng)目 內(nèi)蒙古自治區(qū)氣象局科技創(chuàng)新項(xiàng)目（nmqxkjcx202103）。

作者簡(jiǎn)介 常佩靜（1980-），女，內(nèi)蒙古阿拉善左旗人，高級(jí)工程師，主要研究方向：生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象。

收稿日期 2021-02-15