劉中義,湯玉福
(1.遼寧省水文水資源勘測局葫蘆島分局,遼寧 葫蘆島 125000;2.遼寧省水文水資源勘測局營口分局,遼寧 營口 115000)
鞍山位于遼寧省中部,是遼河、渾河、太子河、繞陽河沖積平原。全境南北最長175 km,東西最寬133 km。現(xiàn)轄海城市、臺安縣、岫巖滿族自治縣和鐵東、鐵西、立山、千山4個城區(qū),全市總面積9252 km2。鞍山市屬溫帶季風氣候,冬季盛行西北風,夏季多東南風;冬季寒冷干燥,春秋季干旱多風,降水量較少,夏季炎熱多雨,尤以7月份雨量集中;年內(nèi)溫度變化較大,四季冷暖干濕分明。全年極端最低氣溫為-30.4℃,全年極端最高氣溫為36.9℃。
本文選用氣象資料為鞍山地區(qū)4個氣象測站1957—2006年逐月20 cm口徑蒸發(fā)皿蒸發(fā)量、月平均氣溫、月平均日照、月平均風速、月平均相對濕度等資料。采用線性擬合的方法進行分析。站點分布:鞍山站,海城站,臺安站,岫巖站。
影響蒸發(fā)的因素復雜,它是多種因素共同影響的“產(chǎn)物”,一般來說影響蒸發(fā)的因素主要有氣象因素、生物因素和土壤因素,氣象因素是最主要的影響因素。氣象因素中又以溫度、日照、風速和相對濕度對蒸發(fā)影響較大。
在進行資料的相關分析時,引入了水文學中相關系數(shù)R來表征蒸發(fā)量與相應要素之間的變化趨勢。在線性相關的情況下,R可以表示兩變量相關的密切程度,所以將R作為線性相關密切程度的指標。R為正(負)時表示該要素在所計算的系列內(nèi)有線性增(降)的趨勢。R2介于0與1之間,R2值愈大表示兩變量間相關程度愈密切。
圖1 鞍山地區(qū)多年蒸發(fā)皿蒸發(fā)量變化曲線
圖1為鞍山地區(qū)1957—2006年年平均蒸發(fā)皿蒸發(fā)量變化曲線,圖中直線為蒸發(fā)皿蒸發(fā)量與時間(年)擬合的趨勢線(下同)。1957—2006年兩變量間相關系數(shù)平方為0.0735,相關關系良好。從圖1中可以看出鞍山地區(qū)1957—2006年蒸發(fā)皿蒸發(fā)量總體呈平穩(wěn)下降趨勢。各年平均蒸發(fā)量均在4 mm以上,蒸發(fā)量在60年代中期略有波動,但幅度不大,最大蒸發(fā)量出現(xiàn)在1961年,為5.4 mm。
在分析影響鞍山地區(qū)蒸發(fā)皿蒸發(fā)量變化原因時,對該地區(qū)氣象因素中的溫度,日照、風速和相對濕度進行了長系列年以及多年月平均值的分析。
鞍山地區(qū)四季分明,由圖2(鞍山地區(qū)1957—2006年溫度變化圖)可以看出,鞍山市地區(qū)氣溫在夏季的7,8兩月達到最高,平均可達到近25℃;春季氣溫回升很快;秋季早晚氣溫差值很大;冬季平均溫度最低。
由于人為因素造成的溫室氣體排放量繼續(xù)增加,溫室效應越來越明顯,引起全球氣候持續(xù)變暖。鞍山地區(qū)近50年氣溫一直呈顯著上升趨勢,鞍山地區(qū)各站近50年氣溫也均呈逐年上升趨勢。
圖2 鞍山地區(qū)1957—2006年溫度變化曲線
圖3 4站月平均日照時數(shù)曲線
4站月平均日照時數(shù)曲線見圖3。由圖3可以看出,4個站和鞍山地區(qū)日照時數(shù)的年內(nèi)變化呈雙峰型,5月份最高峰,9月份有一次最高峰,最低月在12月,而7月因陰雨較多有一次低點,8月少于9月。圖4為鞍山地區(qū)多年平均日照變化曲線。由圖4可以看出,鞍山地區(qū)多年日照量呈下降趨勢。據(jù)此,可以得出日照是影響鞍山市地區(qū)蒸發(fā)量變化的重要因素。
圖4 鞍山地區(qū)1957—2006年日照變化曲線
圖5 4站累年各月風速曲線
鞍山地區(qū)年平均風速2.6 m/s,由圖5中的4站累年各月風速曲線上看,鞍山市地區(qū)入春以后風速開始明顯加大,4月風速最大,9月風速最小,10月、11月風速逐漸上升達到第二個高峰,冬季平均風速最小。經(jīng)相關計算,各月風速與蒸發(fā)皿蒸發(fā)量的相關系數(shù)為0.36,相關性良好。從圖5可以看出在鞍山地區(qū)春季多大風天,風速的加大,必然使蒸發(fā)力加強。所以,風速對春季蒸發(fā)皿蒸發(fā)量的影響較大。夏季由于氣壓及季風氣候影響,風速很小,風速對夏季蒸發(fā)皿蒸發(fā)量影響不明顯,而秋季又是北方多風的的季節(jié),但相比春季風速小,蒸發(fā)也不如春季強烈。北方地區(qū)入冬以后大地封凍,水面結(jié)冰,風速此時對土壤以及水面的蒸發(fā)影響甚微。
相對濕度是空氣中的實際水汽壓與當時氣溫下的飽和水汽壓之比,它能反映出空氣中的水汽含量距離飽和時的程度。由于水面上與其上空及外圍存在著濕度差,相對溫度的大小能反映出水面上的水汽向外擴散和交換的快慢。相對濕度的大小,不但取決于水汽壓,還取決于溫度。氣溫升高時,雖然地面蒸發(fā)加快,水汽壓增大,但這時飽和水汽壓隨溫度升高而增大得更多些,使相對濕度反而減小;在氣溫降低時,水汽壓減小,但是飽和水汽壓隨溫度下降得更多些,使相對濕度反而增大。所以相對濕度在一天中有一個最高值出現(xiàn)在清晨,一個最低值出現(xiàn)在午后。相對濕度因為與水汽壓和溫度都有關系,年變化情況比較復雜。一般情況下,相對濕度夏季最小,冬季最大。但是在季風氣候地區(qū),冬季風來自大陸,水汽特別少,夏季風來自海洋,高溫而潮濕,所以相對濕度以冬季最小,而夏季最大。當相對濕度較小時,水汽向外擴散和交換得快,故蒸發(fā)率大;當相對濕度增大后,它擴散和交換強度減弱,故蒸發(fā)率減小。鞍山地區(qū)1957—2006年相對濕度變化如圖6所示。
圖6 鞍山地區(qū)1957—2006年相對濕度變化曲線
鞍山地區(qū)近50年蒸發(fā)皿蒸發(fā)量在空間與時間上變化有如下特點:鞍山地區(qū)年平均蒸皿蒸發(fā)量在4 mm以上,年際變化幅度不大。近50年蒸發(fā)皿蒸發(fā)量總體呈平穩(wěn)下降趨勢,其原因與多年來日照的變化有關,而受氣溫、風速和相對濕度變化影響不顯著。蒸發(fā)皿蒸發(fā)量年內(nèi)變化呈單峰型變化曲線,5月份蒸發(fā)量最大,1月份最小。月系列的變化與氣溫、日照、風速和相對濕度均有關系,反映了蒸發(fā)是受綜合因素影響的,以日照的影響最大。