武陵山區(qū)地表蒸散量時(shí)空變化特征及其對(duì)氣候變化的響應(yīng)

周 璐, 湯弟偉, 劉 恒, 宋鄂平,2, 劉小芳

(1.湖北民族大學(xué) 林學(xué)園藝學(xué)院, 湖北 恩施 445000; 2.鄂西生態(tài)文化旅游研究中心, 湖北 恩施 445000; 3.恩施土家族苗族自治州自然資源和規(guī)劃局, 湖北 恩施 445000)

蒸散發(fā)(Evapotranspiration, ET)直接影響著區(qū)域水資源及生態(tài)狀況[1-3]。武陵山區(qū)是指武陵山覆蓋的區(qū)域，該區(qū)自然條件惡劣、地理環(huán)境復(fù)雜，雖然水資源豐富，但農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)比重大、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施落后，季節(jié)性降水偏少常會(huì)引發(fā)干旱災(zāi)害[4-5]，嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。再者，武陵山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后，曾為14個(gè)連片集中特困區(qū)域之一，災(zāi)害抵御能力弱，自然災(zāi)害對(duì)該區(qū)影響顯著大于其他地區(qū)。近年來(lái)，武陵山區(qū)實(shí)施了一系列生態(tài)環(huán)境保護(hù)和恢復(fù)措施，植被覆蓋條件得到改善。而下墊面物理性質(zhì)的變化會(huì)引起地氣間能量水分的重新分配。因此，充分認(rèn)識(shí)武陵山區(qū)蒸散量及時(shí)空特征，對(duì)于該區(qū)水資源管理和生態(tài)環(huán)境建設(shè)具有重要意義。

傳統(tǒng)的基于站點(diǎn)觀測(cè)資料估算蒸散量難以反映區(qū)域尺度ET的時(shí)空分布特征，而遙感分析由于具有時(shí)效性強(qiáng)、覆蓋范圍大等優(yōu)點(diǎn)，已成為ET估算最主要的方法[6-7]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者基于經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)公式、特征空間法和能量平衡法等方法[8-9]，生產(chǎn)了GLEAM[10]、GLDAS和MOD16等[11]諸多ET遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品，其中MOD16具有時(shí)空分辨率和精度高等優(yōu)點(diǎn)，在全球范圍得到了廣泛驗(yàn)證與應(yīng)用[12-13]。這些研究同時(shí)也表明，不同區(qū)域ET時(shí)空分布及影響因子存在較大差異，如溫媛媛等[8]認(rèn)為山西省ET呈現(xiàn)西北低、東南高的分布特征，近15 a來(lái)干旱情況在加劇，這種變化趨勢(shì)在空間尺度上和時(shí)間尺度上分別與降水-相對(duì)濕度、氣溫-降水相關(guān)性最高，且均為正相關(guān)；馬建琴等[14]則利用相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)河南省ET與氣溫、降水整體呈正相關(guān)關(guān)系；黃葵[15]、蒙雨[16]等同樣認(rèn)為降水和氣溫是影響海河流域和烏江流域ET的重要因素，但不同土地利用類(lèi)型ET的驅(qū)動(dòng)力機(jī)制存在較大差異；郭曉彤等[17]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)淮河流域絕大部分區(qū)域ET表現(xiàn)為非氣候因子驅(qū)動(dòng)型，受人類(lèi)活動(dòng)影響較大。對(duì)于山區(qū)而言，其下墊面更加復(fù)雜，ET對(duì)影響因子的響應(yīng)機(jī)制顯著不同，如氣溫和風(fēng)速對(duì)祁連山的ET影響最為顯著[18]；降水對(duì)滹沱河上游山區(qū)蒸散起控制作用[19]；最高溫度、最高相對(duì)濕度和最低相對(duì)濕度是影響重慶丘陵山區(qū)ET的3個(gè)最主要因子[20]；受氣溫、日照時(shí)數(shù)、風(fēng)速、降水量和空氣相對(duì)濕度的綜合影響，天山山區(qū)和南、北疆潛在蒸散量總體呈減少趨勢(shì)[21]。

武陵山區(qū)作為國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)的組成部分，具有生物多樣性保護(hù)和水土保持的重要功能。然而，目前未見(jiàn)該區(qū)ET的相關(guān)研究，ET的時(shí)空特征及其對(duì)氣候變化的響應(yīng)機(jī)制尚不清楚?；诖耍疚臄M基于MOD16產(chǎn)品和同時(shí)期氣象數(shù)據(jù)，揭示武陵山區(qū)ET時(shí)空變化特征及其對(duì)氣候變化的響應(yīng)，以加深對(duì)該區(qū)地表蒸散量時(shí)空變化特征和機(jī)制的理解，為該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)和保護(hù)、水資源合理利用與開(kāi)發(fā)等提供參考。

1 研究區(qū)概況

武陵山區(qū)地處25°52′—31°24′N(xiāo)，107°4′—112°2′E，包括重慶、湖北、貴州、湖南4省市交界地區(qū)的71個(gè)縣(市、區(qū))，國(guó)土總面積約1.718×105km2。該區(qū)域地勢(shì)西北高東南低，地貌以山地為主，平均海拔在1 000 m左右，是第二級(jí)階梯向第三級(jí)階梯的過(guò)渡帶。武陵山區(qū)屬亞熱帶向暖溫帶過(guò)渡類(lèi)型氣候，年平均氣溫為13～16℃，年均降水量為1 100～1 600 mm，夏涼冬冷，雨量充足。區(qū)內(nèi)森林覆蓋率達(dá)53%，植被以常綠闊葉林和落葉林為主。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

蒸散數(shù)據(jù)為NTSG(http:∥www.ntsg.rmt.edu)發(fā)布的2000—2014年MOD16A2數(shù)據(jù)集，遙感衛(wèi)星軌道號(hào)為h27v05和h27v06，時(shí)間和空間分辨率分別為月和1 km。該數(shù)據(jù)集包含蒸散發(fā)(ET)、潛熱通量(LE)、潛在蒸散發(fā)(PET)和潛在熱通量(PLE)，研究選用ET和PET兩個(gè)數(shù)據(jù)，其中ET用于分析，PET用于精度檢驗(yàn)。首先利用MRT軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行鑲嵌、格式轉(zhuǎn)換和重投影等操作，然后進(jìn)行單位換算并剔除無(wú)效值，最后利用研究區(qū)邊界裁剪和月值累加獲得武陵山區(qū)蒸散量逐月、逐年數(shù)據(jù)集。

2000—2014年蒸發(fā)皿實(shí)測(cè)蒸散量數(shù)據(jù)為國(guó)家氣象科學(xué)數(shù)據(jù)中心提供的中國(guó)地面氣候資料日值數(shù)據(jù)集(V3.0)，同時(shí)選取研究區(qū)內(nèi)及周?chē)?9個(gè)氣象站點(diǎn)的氣溫和降水?dāng)?shù)據(jù)，采用Anusplin軟件進(jìn)行空間插值。太陽(yáng)輻射、濕度和風(fēng)速數(shù)據(jù)為中國(guó)區(qū)域地面氣象要素驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)集(1979—2018)[22]，時(shí)間和空間分辨率分別為月和0.1°。此外，1 km分辨率的DEM來(lái)自于地理空間數(shù)據(jù)云，土地?cái)?shù)據(jù)為2010年GlobeLand 30數(shù)據(jù)。

所有數(shù)據(jù)定義相同的空間參考(UTM_WGS_84_49N)和分辨率(1 km)，數(shù)據(jù)處理和分析使用ArcGIS和MATLAB完成。

2.2 研究方法

2.2.1 Sen趨勢(shì)與M-K檢驗(yàn) Sen趨勢(shì)可用于分析ET在時(shí)間序列上的變化趨勢(shì)，該方法無(wú)需數(shù)據(jù)服從特定分布且不受異常值的干擾，對(duì)離散數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)的規(guī)避能力[23-24]。其計(jì)算公式為：

(1)

式中:β為ET變化趨勢(shì);β>0表明ET呈上升趨勢(shì),β<0則為下降趨勢(shì);ETj和ETi分別為第j年和第i年的ET值。變化趨勢(shì)的顯著性通過(guò)M-K統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)法判斷,相關(guān)公式如下:

檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)：

(2)

符號(hào)函數(shù)：

(3)

標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)計(jì)量：

(4)

(5)

趨勢(shì)檢驗(yàn)的方法是[25]：零假設(shè)H0，β=0，當(dāng)|Z|>Z1-α/2，拒絕零假設(shè)。Z1-α/2為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)方差；α為置信度水平。

2.2.2 Hurst指數(shù) Hurst指數(shù)是定量描述時(shí)間序列信息長(zhǎng)期依賴(lài)性的有效方法，它能夠依據(jù)長(zhǎng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)的過(guò)去趨勢(shì)預(yù)測(cè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)[26-27]?；驹硎牵?/p>

考慮一個(gè)ET時(shí)間序列{ET(τ)}，對(duì)于任意正整數(shù)：

均值序列：

(6)

累計(jì)離差：

(7)

極差：

(8)

標(biāo)準(zhǔn)差：

(9)

若存在R/S∝τH，說(shuō)明時(shí)間序列存在Hurst現(xiàn)象，H稱(chēng)為Hurst指數(shù)，H值在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系[lnτ，ln(R/S)]中用最小二乘法擬合獲得。

3 結(jié)果與分析

3.1 精度檢驗(yàn)

蒸發(fā)皿實(shí)測(cè)蒸散量是在不受水分影響的情況下測(cè)得，而MOD16 PET是水分供應(yīng)充足時(shí)的蒸散量，兩者存在內(nèi)在一致性。因此，可以通過(guò)評(píng)估兩者的相關(guān)性來(lái)驗(yàn)證MOD16產(chǎn)品的適用性。為保證氣象站點(diǎn)蒸發(fā)皿實(shí)測(cè)蒸散量的可靠性和連續(xù)性，剔除存在異常值和不連續(xù)的氣象站點(diǎn)后，研究共選取秭歸、靖州、新化、豐都、黔江、松桃和正安7個(gè)站點(diǎn)，將小口徑蒸發(fā)皿蒸散量日值數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并折算系數(shù)，獲得各站點(diǎn)逐月蒸散量。同時(shí)，提取氣象站點(diǎn)所在位置MOD16 PET值，基于“點(diǎn)”尺度進(jìn)行精度檢驗(yàn)。從氣象站點(diǎn)實(shí)測(cè)蒸散量與MOD16 PET的相關(guān)性(圖1)可以看出，兩者的相關(guān)系數(shù)達(dá)到R2=0.82(p<0.01)，具有較高的決定性，表明MOD16蒸散產(chǎn)品在武陵山區(qū)的精度滿(mǎn)足要求，能夠用于該區(qū)蒸散量的時(shí)空分布特征研究。

圖1 蒸發(fā)皿實(shí)測(cè)蒸散量與MOD16 PET的相關(guān)性

3.2 武陵山區(qū)蒸散量變化特征分析

3.2.1 武陵山區(qū)蒸散量的時(shí)間變化特征 武陵山區(qū)2000—2014年ET的年際變化見(jiàn)圖2。研究區(qū)近15 a ET呈波動(dòng)增加趨勢(shì)，其波動(dòng)范圍為808.56～898.88 mm，多年均值為858.92 mm。2001年(808.56 mm)和2003年(898.87 mm)分別為ET最小、最大年份，極差為90.31 mm。查閱氣象資料發(fā)現(xiàn)，該區(qū)在2000年和2001年發(fā)生了大范圍的干旱，ET值較低。2003年為多年降水最多年份，同時(shí)氣溫較高，因此ET高。此外，2001年、2003年和2013年ET相對(duì)變化率較大，分別為-6.23%，4.44%，2.78%，表明3個(gè)年份ET波動(dòng)性較明顯，2001年顯著下降，2003年和2013年顯著上升。

圖2 武陵山區(qū)2000-2014年ET的年際變化

武陵山區(qū)ET月動(dòng)態(tài)表現(xiàn)為先增后減的單峰型變化趨勢(shì)(圖3)。1—2月氣溫低(4.72℃)，植被處于休眠期，氣溫低，蒸發(fā)作用較弱，ET較小，僅33.35 mm；3—7月，水熱明顯增多，氣溫和降水達(dá)到年內(nèi)峰值，植被進(jìn)入生長(zhǎng)季，植被生長(zhǎng)加速，ET迅速增加，在7月達(dá)到峰值，ET最大為132.6 mm；8月ET繼續(xù)維持在較高水平；9—10月，水熱減少，太陽(yáng)輻射減弱，同時(shí)植被進(jìn)入成熟期，ET下降；10月后植被生長(zhǎng)季結(jié)束，植被停止生長(zhǎng)，蒸散量較小，其中12月為ET最小月份(27.36 mm)。月均ET與月均氣溫和月均降水均表現(xiàn)先增后減的單峰型變化趨勢(shì)，其中ET與氣溫的變化特征趨于一致，表明水熱因子的耦合作用是ET年內(nèi)變化的重要影響因素。

圖3 武陵山區(qū)2000-2014年ET、氣溫和降水的月際變化

3.2.2 武陵山區(qū)蒸散量的空間變化特征 由圖4可知，武陵山區(qū)2000—2014年ET多年均值的空間分異明顯。各地ET多年均值范圍為497.02～1 322.55 mm，整體呈現(xiàn)中部高、四周低的分布格局，高值區(qū)集中在湖南的保靖、吉首、瀘溪等地，低值區(qū)集中在湖北的秭歸、湖南的石門(mén)東南部和重慶的豐都西北部等地。ET的空間分異與地表覆蓋有一定聯(lián)系，林地等高植被覆蓋區(qū)域蒸發(fā)較為旺盛，耕地和城鎮(zhèn)用地周?chē)资苋祟?lèi)活動(dòng)影響，ET較低。武陵山區(qū)不同土地利用類(lèi)型ET主要表現(xiàn)為林地(867.49 mm)>草地(865.8 mm)>灌木地(854.7 mm)>耕地(847.25 mm)。

圖4 武陵山區(qū)2000-2014年ET多年均值的空間分布

高程變化引起水熱條件的再分配，從而對(duì)地表蒸散量產(chǎn)生一定影響。根據(jù)研究區(qū)實(shí)際和地貌基本形態(tài)劃分指標(biāo)[28]，對(duì)武陵山區(qū)不同地貌類(lèi)型ET進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。由表1可知，武陵山區(qū)地貌以低山和中山為主，低山平均ET最高，依次是中山和高山，丘陵最低。

表1 不同地貌類(lèi)型ET統(tǒng)計(jì)

受植被生長(zhǎng)習(xí)性和區(qū)域環(huán)境狀況的影響，武陵山區(qū)2000—2014年四季ET空間分異明顯，該區(qū)春季(3—5月)、夏季(6—8月)、秋季(9—11月)和冬季(12—次年2月)ET的空間分布見(jiàn)圖5。四季ET均值從大到小依次為夏季(365.49 mm)>春季(211.09 mm)>秋季(188.29 mm)>冬季(94.05 mm)，春季ET南高北低，夏季和秋季ET的空間分布與全區(qū)ET多年均值基本一致，表現(xiàn)為中部高、四周低，而冬季ET西高東低。春季氣溫回升使得植被開(kāi)始生長(zhǎng)，ET介于114.17～317.09 mm，湖北北部的秭歸、巴東和重慶的豐都ET明顯低于其他地區(qū)；夏季氣溫高，光照充足，太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈，同時(shí)伴有較多雨水，地表蒸散量旺盛，ET介于201.89～624.05 mm，各地ET較春季明顯增加，中部地區(qū)尤為明顯；秋季水熱減少，植被進(jìn)入成熟期，ET減少，介于101.26～316.87 mm；冬季氣溫低，植被生長(zhǎng)停滯，蒸散量少，各地ET值均較小，介于53.9～130.92 mm，空間差異相對(duì)于其他季節(jié)減小?？傮w而言，四季水熱條件搭配的不同使得各個(gè)季節(jié)蒸散量差異顯著，而地形及植被覆蓋等的不同使得同季各個(gè)區(qū)域蒸散量差異大。

圖5 武陵山區(qū)2000-2014年四季ET的空間分布

3.2.3 武陵山區(qū)蒸散量空間變化的穩(wěn)定性 基于像元尺度計(jì)算武陵山區(qū)2000—2014年ET的變異系數(shù)Cv值，分析區(qū)域蒸散量空間變化的穩(wěn)定性(圖6)。ET的Cv值范圍為0.01～0.34，均值為0.05，表明近15 a武陵山區(qū)ET變異程度較低，空間變化處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。高值集中在湖南的辰溪、溆浦、芷江、麻陽(yáng)，重慶的豐都、彭水、秀山和貴州的銅仁、思南、鳳岡等地，這些區(qū)域的Cv在0.3以上，用地類(lèi)型多為耕地，植被覆蓋度低，ET變化相對(duì)劇烈。

圖6 武陵山區(qū)ET變異系數(shù)的空間分布

3.2.4 武陵山區(qū)蒸散量空間變化的趨勢(shì) 基于像元尺度計(jì)算武陵山區(qū)2000—2014年ET的β值并進(jìn)行M-K檢驗(yàn)，分析蒸散量空間變化的趨勢(shì)(表2和圖7)。ET的β值域?yàn)?30.39～19.43，均值為0.23，呈增長(zhǎng)和減少趨勢(shì)的區(qū)域占比分別為51.13%，48.87%，說(shuō)明研究時(shí)段武陵山區(qū)ET整體呈穩(wěn)定趨勢(shì)。ET變化趨勢(shì)多不顯著(99.09%)，中部地區(qū)如務(wù)川、酉陽(yáng)、沅陵等地增加較多；下降區(qū)域占48.05%，主要分布在區(qū)域北部和南部；其他趨勢(shì)像元較少，零散分布于各地。

圖7 武陵山區(qū)ET變化趨勢(shì)及顯著性的空間分布

表2 ET變化趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)

3.2.5 武陵山區(qū)蒸散量空間變化的持續(xù)性 基于像元尺度計(jì)算Hurst指數(shù)，分析ET空間變化的持續(xù)性。由圖8可知，Hurst指數(shù)介于0.14～0.98，均值是0.5，空間分布主要表現(xiàn)為西南高、東北和東南低。Hurst指數(shù)小于0.5的比例為49.08%，該區(qū)域ET空間變化特征具有反持續(xù)性，主要位于東部地區(qū)；另50.92%的區(qū)域Hurst指數(shù)大于0.5，其空間變化特征具有持續(xù)性，在西南部和北部地區(qū)較為明顯。

圖8 武陵山區(qū)ET Hurst指數(shù)空間分布

將趨勢(shì)分析與Hurst指數(shù)圖層疊加，分析武陵山區(qū)ET的未來(lái)變化趨勢(shì)。由表3可知，ET未來(lái)變化趨勢(shì)比較混沌，各個(gè)方向的趨勢(shì)占比基本相當(dāng)。減少—持續(xù)趨勢(shì)略顯明顯，占比26.21%，主要分布在區(qū)域西南部，表明該區(qū)域ET未來(lái)將持續(xù)減少；其次是減少—反持續(xù)，占比25.4%，主要分布在北部和東南部，ET未來(lái)趨勢(shì)可能由減少逆轉(zhuǎn)為增加；然后是增加—持續(xù)，占比24.71%，在西南部聚集，未來(lái)ET將保持增加；最后是增加—反持續(xù)，占比23.68%，多分布在中部，未來(lái)趨勢(shì)可能由增加轉(zhuǎn)為減少。綜合來(lái)看，武陵山區(qū)未來(lái)ET將在50.11%的區(qū)域呈現(xiàn)增加，另49.89%表現(xiàn)為減少。

表3 ET未來(lái)變化趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)

武陵山區(qū)ET與氣溫空間相關(guān)系數(shù)介于-0.74～0.95，均值為0.23，20.28%的區(qū)域通過(guò)了顯著性檢驗(yàn)(p<0.05)。在通過(guò)顯著性檢驗(yàn)區(qū)域中，顯著正相關(guān)比例為81.07%，主要集中在重慶的酉陽(yáng)、石柱和湖北的利川、咸豐等地；顯著負(fù)相關(guān)比例為18.93%，主要是湖南的洞口、邵陽(yáng)、慈利、石門(mén)和重慶的豐都等地(圖9A)。ET與降水空間相關(guān)系數(shù)介于-0.86～0.86，均值為-0.04，顯著相關(guān)區(qū)域比例為11.15%。在顯著相關(guān)區(qū)域中，顯著正相關(guān)為45.21%，湖南的石門(mén)、慈利和重慶的豐都等地多顯著正相關(guān)；顯著負(fù)相關(guān)為54.79%，湖南的安化、沅陵、古丈、新化、隆回和貴州的松桃、江口等地多顯著負(fù)相關(guān)(圖9B)。

ET與太陽(yáng)輻射空間相關(guān)系數(shù)介于-0.80～0.89，均值為0.1，7.53%的區(qū)域通過(guò)了顯著性檢驗(yàn)。在通過(guò)顯著性檢驗(yàn)區(qū)域中，顯著正相關(guān)比例為67.95%，主要為湖北的五峰、長(zhǎng)陽(yáng)、鶴峰和湖南的新化、冷水江、溆浦、漣源等地；顯著負(fù)相關(guān)比例為32.05%，主要為湖南的瀘溪、沅陵、永順等地(圖9C)。

ET與濕度空間相關(guān)系數(shù)介于-0.82～0.81，均值為-0.03，顯著相關(guān)區(qū)域比例為6.19%。在顯著相關(guān)區(qū)域中，顯著正相關(guān)為54.28%，湖南的保靖、鳳凰和邵陽(yáng)等地多顯著正相關(guān)；顯著負(fù)相關(guān)為45.72%，湖南的沅陵、安化和重慶的武隆、豐都等地多顯著負(fù)相關(guān)(圖9D)。

ET與風(fēng)速空間相關(guān)系數(shù)介于-0.87～0.92，均值為0.01，11.6%的區(qū)域通過(guò)了顯著性檢驗(yàn)。在通過(guò)顯著性檢驗(yàn)區(qū)域中，顯著正相關(guān)比例為51.26%，主要為湖北的恩施、巴東和湖南的安化、溆浦、隆回等地；顯著負(fù)相關(guān)比例為48.74%，主要為湖南的瀘溪、古丈、辰溪和湖北的長(zhǎng)陽(yáng)、五峰、鶴峰等地(圖9E)。

圖9 武陵山區(qū)2000-2014年ET與氣象因子的關(guān)系

總體上看，武陵山區(qū)ET與氣溫、太陽(yáng)輻射和風(fēng)速的正相關(guān)面積大于負(fù)相關(guān)且相關(guān)系數(shù)均值為正，主要表現(xiàn)為正相關(guān)；ET與降水和濕度的負(fù)相關(guān)面積大于正相關(guān)且相關(guān)系數(shù)均值為負(fù)，主要表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)。各氣象因子與ET顯著相關(guān)范圍的面積比例依次為氣溫(20.28%)>風(fēng)速(11.6%)>降水(11.15%)>太陽(yáng)輻射(7.53%)>濕度(6.19%)，氣溫是武陵山區(qū)ET時(shí)空變化的主要?dú)庀笠蜃印?/p>

4 討論與結(jié)論

4.1 討 論

武陵山區(qū)為我國(guó)亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)核心區(qū)、長(zhǎng)江流域重要的水源涵養(yǎng)區(qū)和生態(tài)屏障，加強(qiáng)其地表蒸散量的監(jiān)測(cè)，對(duì)該區(qū)水土保持、水資源合理利用和旱澇災(zāi)害監(jiān)測(cè)具有重要意義。近15 a武陵山區(qū)ET呈波動(dòng)增加趨勢(shì)，與田靜等[30]研究結(jié)果一致，ET多年均值為858.92 mm，略高于貴州省(854.95 mm)[31]。ET空間分布格局表現(xiàn)出一定規(guī)律性，中海拔和高植被覆蓋地區(qū)ET較高，不同用地類(lèi)型ET表現(xiàn)為林地>草地>灌木地>耕地，與黃葵等[15]研究結(jié)論相似。

ET變化是多因子綜合作用的結(jié)果，武陵山區(qū)地理環(huán)境復(fù)雜多變，其ET變化及響應(yīng)機(jī)制較為復(fù)雜。研究選用氣溫、降水、太陽(yáng)輻射、濕度和風(fēng)速5個(gè)因子來(lái)分析ET與氣候變化的關(guān)系，結(jié)果表明ET與氣溫、太陽(yáng)輻射和風(fēng)速整體正相關(guān)，但與降水和濕度整體負(fù)相關(guān)，這與詹云軍[29]和崔豪[32]等研究結(jié)果相吻合。其原因在于當(dāng)下墊面比較干旱時(shí)，蒸散量多受土壤水分影響，而下墊面水分充足時(shí)，溫度、太陽(yáng)輻射等成為蒸散量變化的最主要因素[33-34]。武陵山區(qū)近15 a氣溫呈上升趨勢(shì)、降水呈下降趨勢(shì)，但氣候整體仍較為濕潤(rùn)，更多的受到熱力和動(dòng)力因素的影響，氣溫是該區(qū)ET時(shí)空變化的主要?dú)庀笠蜃?。值得注意的是，像元尺度、氣象因子與ET的相關(guān)性總體顯著性低，可能是土壤和植被狀況對(duì)ET的貢獻(xiàn)比較大，在未來(lái)的研究中需要進(jìn)一步考慮。

4.2 結(jié) 論

(1) 武陵山區(qū)近15 a ET呈波動(dòng)增加趨勢(shì)，其波動(dòng)范圍為808.56～898.88 mm，多年均值為858.92 mm。ET月動(dòng)態(tài)表現(xiàn)為先增后減的單峰型變化趨勢(shì)，7月達(dá)到峰值。

(2) ET多年均值的空間分異明顯，整體呈現(xiàn)中部高、四周低的分布格局，各地ET多年均值范圍為497.02～1 322.55 mm。不同土地利用類(lèi)型ET主要表現(xiàn)為林地>草地>灌木地>耕地，地貌以低山和中山為主，低山平均ET最高，依次是中山和高山，丘陵最低。四季ET均值從大到小依次為夏季>春季>秋季>冬季。

(3) ET變異程度較低，β值域?yàn)?30.39～19.43，均值為0.23，空間變化和趨勢(shì)均處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。Hurst指數(shù)介于0.14～0.98，均值是0.5，空間分布主要表現(xiàn)為西南高、東北和東南低。未來(lái)ET增加區(qū)域與減少區(qū)域面積大致相當(dāng)。

(4) ET與氣溫、太陽(yáng)輻射和風(fēng)速主要表現(xiàn)為正相關(guān)，與降水和濕度主要表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)，各氣象因子與ET顯著相關(guān)范圍的比例依次為氣溫>風(fēng)速>降水>太陽(yáng)輻射>濕度，氣溫是武陵山區(qū)ET時(shí)空變化的主要?dú)庀笠蜃印?/p>