周 麗,聶常樂(lè),任釔潼,梁晶晶,徐 華
(1.內(nèi)江師范學(xué)院 地理與資源科學(xué)學(xué)院,四川 內(nèi)江 641199; 2.內(nèi)江市資中縣氣象局,四川 資中 641200)
蒸散由表層土壤蒸發(fā)和植物蒸騰組成[1]。蒸發(fā)、蒸騰被認(rèn)為是水循環(huán)最重要的基本組成部分之一[2],不僅直接影響水資源狀況和水分利用效率,還會(huì)對(duì)農(nóng)作物和生態(tài)植被的生長(zhǎng)產(chǎn)生重要影響[3]。在實(shí)際工作中,要獲取某區(qū)域的實(shí)際蒸散資料往往比較困難,常需借助參考作物蒸散量(ET0)確定。參考作物蒸散量表征大氣蒸散能力,是開(kāi)展作物需水量估算的基礎(chǔ)參數(shù),是評(píng)估某一地區(qū)氣候干濕程度、植被耗水量、生產(chǎn)潛力,以及水資源供需平衡的重要指標(biāo)之一[4],是優(yōu)化水資源管理、制定有效灌溉策略的重要依據(jù)和基礎(chǔ)[5]。
根據(jù)聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)第5次評(píng)估報(bào)告,近50 a年來(lái)全球平均溫度升高了0.72 ℃,升溫加速的趨勢(shì)明顯[6],這使得一些地區(qū)的氣候發(fā)生重大變化。氣候變化可能會(huì)對(duì)水文循環(huán)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響[7]。在全球氣候變暖背景下,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)ET0展開(kāi)了廣泛的研究。Peterson等[8]認(rèn)為,世界ET0總體呈下降趨勢(shì),與全球氣溫上升的趨勢(shì)相反,出現(xiàn)了“蒸發(fā)悖論”現(xiàn)象;Dinpashoh等[9]發(fā)現(xiàn),伊朗ET0呈顯著下降趨勢(shì),且風(fēng)速對(duì)ET0的影響最大;Sharifi等[10]指出,與伊朗ET0最敏感的氣象要素為風(fēng)速;Dadaser-Celik等[11]在土耳其的研究發(fā)現(xiàn),ET0呈顯著上升趨勢(shì);Liang等[12]認(rèn)為,我國(guó)東北洮兒河流域的風(fēng)速、溫度和日照時(shí)數(shù)與ET0呈正相關(guān),而相對(duì)濕度與ET0呈負(fù)相關(guān),且相對(duì)濕度是最敏感的氣象因子;鄒海平等[13]指出,海南島ET0以0.5 mm·a-1的速率減少,與全球大部分地區(qū)ET0呈下降趨勢(shì)的結(jié)論一致;李英杰等[14]指出,北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶近53 a的ET0以0.21 mm·a-1的速率減少;高紅霞等[15]發(fā)現(xiàn),內(nèi)蒙古興安盟ET0呈增加趨勢(shì),且對(duì)氣溫最敏感。研究表明,我國(guó)大部分地區(qū)ET0呈下降趨勢(shì),且不同區(qū)域各氣象要素對(duì)ET0的影響差異較大。四川是我國(guó)水資源相對(duì)豐富的地區(qū),但關(guān)于當(dāng)?shù)谽T0變化趨勢(shì)及其成因的研究報(bào)道較少。陳超等[16]選取10個(gè)站點(diǎn),利用Penman-Monteith公式計(jì)算四川的ET0,發(fā)現(xiàn)總體呈下降趨勢(shì),日照時(shí)數(shù)和風(fēng)速是影響當(dāng)?shù)谽T0的主要因素;趙璐等[17]分析了近50 a來(lái)四川省潛在蒸散量的變化成因,研究結(jié)果與陳超等[16]一致;張青雯等[18]分析了我國(guó)西南(四川省、貴州省、云南省、西藏自治區(qū)、重慶市)ET0的時(shí)空變化,結(jié)果表明,ET0的年變化和季節(jié)變化均呈下降趨勢(shì);劉悅等[19]分析了近56 a來(lái)西南地區(qū)四季ET0的變化成因,春、秋、冬季ET0上升、夏季ET0下降,主要原因分別是相對(duì)濕度降低、最高溫度上升、最低溫度和平均溫度升高、日照時(shí)數(shù)減少。以上研究多數(shù)針對(duì)某一區(qū)域的全年ET0展開(kāi)分析,極少與季節(jié)性干旱聯(lián)系在一起。針對(duì)四川冬旱頻率最高、春旱頻率次高、干旱強(qiáng)度明顯增強(qiáng),以及干旱范圍擴(kuò)大[20-21]等季節(jié)性干旱特征,系統(tǒng)分析四川冬春季參考作物蒸散量時(shí)空變化特征,探索當(dāng)?shù)刈魑镎羯⒘孔兓闹鲗?dǎo)因素及其敏感性和貢獻(xiàn)率,以期為優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃和決策、指導(dǎo)科學(xué)灌溉提供參考。
氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http://data.cma.cn/),包括1980—2016年四川35個(gè)氣象站點(diǎn)的逐日日照時(shí)數(shù)、最高氣溫、最低氣溫、平均氣溫、相對(duì)濕度和2 m高度處風(fēng)速。對(duì)于缺測(cè)數(shù)據(jù)做如下處理:若站點(diǎn)缺測(cè)序列≤5 d,采用線性回歸法插補(bǔ);若站點(diǎn)缺測(cè)序列>5 d,則用站點(diǎn)同一日多年平均值;若站點(diǎn)缺測(cè)值>30 d,則舍棄該站點(diǎn)。數(shù)字高程模型(DEM)數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)遙感數(shù)據(jù)網(wǎng)(http://rs.ceode.ac.cn/)。季節(jié)的劃分如下:冬季為12月—翌年2月,春季為3—5月,1980年冬季數(shù)據(jù)由1979年12月與1980年1—2月數(shù)據(jù)組成。氣象站點(diǎn)分布如圖1所示。
1.2.1 參考作物蒸散量
采用1998年聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)推薦的Penman-Monteith公式[22]測(cè)算ET0。
(1)
1,巴中(巴州);2,閬中;3,南充高坪區(qū);4,綿陽(yáng);5,溫江;6,都江堰;7,樂(lè)山;8,宜賓;9,納溪;10,敘永;11,峨眉山;12,越西;13,雷波;14,昭覺(jué);15,會(huì)理;16,鹽源;17,涼山(西昌);18,木里;19,九龍;20,稻城;21,巴塘;22,理塘;23,康定;24,雅安;25,小金;26,道孚;27,新龍;28,甘孜;29,色達(dá);30,德格;31,石渠;32,馬爾康;33,松潘;34,紅原;35,若爾蓋。 1, Bazhong(Bazhou); 2, Langzhong; 3, Gaoping, Nanchong; 4, Mianyang; 5, Wenjiang; 6, Dujiangyan; 7, Leshan; 8, Yibin; 9, Naxi; 10, Xuyong; 11, Emeishan; 12, Yuexi; 13, Leibo; 14, Zhaojue; 15, Huili; 16, Yanyuan; 17, Liangshan(Xichang); 18, Muli; 19, Jiulong; 20, Daocheng; 21, Batang; 22, Litang; 23, Kangding; 24, Ya’an; 25, Xiaojin; 26, Daofu; 27, Xinlong; 28, Ganzi; 29, Seda; 30, Dege; 31, Shiqu; 32, Ma’erkang; 33, Songpan; 34, Hongyuan; 35, Ruo’ergai.圖1 氣象站點(diǎn)分布Fig.1 Distribution of meteorological stations
式(1)中:VET0為參考作物蒸散量(mm·d-1),Rn為地表凈輻射(MJ·m-2·d-1),G為土壤熱通量(MJ·m-2·d-1),Tmean為平均氣溫(℃),U2為2 m高處風(fēng)速(m·s-1),es為飽和水汽壓(kPa),ea為實(shí)際水汽壓(kPa),Δ為飽和水汽壓曲線斜率(kPa·℃-1),γ為干濕表常數(shù)(kPa·℃-1)。
1.2.2 氣象因子的敏感系數(shù)
敏感系數(shù)定義為參考作物蒸散量變化率與氣象因子變化率之比[23],用來(lái)定量分析各氣象因子變化對(duì)參考作物蒸散量變化的影響程度,公式為
(2)
式(2)中:Sx為潛在蒸散發(fā)關(guān)于氣象因子x的敏感系數(shù),無(wú)量綱;VET0與ΔVET0分別為參考作物蒸散量及其日變化量,x與Δx分別為氣象因子及其日變化量。Sx為正(負(fù)),表示ET0與氣象因子同增加(減少),Sx絕對(duì)值越大,說(shuō)明氣象因子對(duì)ET0的影響越大。將敏感性劃分為4個(gè)等級(jí):0≤|Sx|<0.05屬于低敏感;0.05≤|Sx|<0.20屬于中等程度敏感;0.20≤|Sx|<1.00屬于高敏感;|Sx|≥1.00屬于極高敏感[24-25]。
1.2.3 氣象因子的貢獻(xiàn)率
根據(jù)參考作物蒸散量變化對(duì)某一氣象因子的敏感系數(shù),即因子的變化中有多少能影響到參考作物蒸散量,結(jié)合該因子的多年相對(duì)變化量,就可以得到近37 a來(lái)該因子變化對(duì)參考作物蒸散量變化的影響程度,進(jìn)而對(duì)影響因子和影響程度做到定量地描述。貢獻(xiàn)率的計(jì)算公式為[26]
Cx=Sx·Rx。
(3)
式(3)中:Cx為某一氣象因子對(duì)ET0變化的貢獻(xiàn)率,Sx為敏感系數(shù),Rx為因子的相對(duì)變化率(%)。
(4)
1.2.4 其他方法
參考作物蒸散量和其他氣象要素的空間分布特征通過(guò)克里金(Kriging)空間插值法體現(xiàn)。同時(shí),運(yùn)用泰森多邊形計(jì)算35個(gè)站點(diǎn)ET0的空間權(quán)重。泰森多邊形是氣候?qū)W家泰森創(chuàng)建的由點(diǎn)內(nèi)插面的方法,其原理如下:對(duì)于由研究站點(diǎn)組成的x、y坐標(biāo)軸數(shù)組,由最鄰近的采樣點(diǎn)來(lái)確定某一未知點(diǎn)的最佳值[27]。除此之外,本研究還運(yùn)用一元線性方程斜率的10倍描述參考作物蒸散量,及其他氣象要素的氣候傾向率[28-29],用于分析ET0與相關(guān)氣象要素在時(shí)間序列上的變化趨勢(shì)。
采用泰森多邊形法求取研究區(qū)各氣象站點(diǎn)的ET0權(quán)重值,并據(jù)此得出各年份及各年代際ET0平均值(圖2)。由圖2可知,四川冬春季ET0在時(shí)間上總體呈現(xiàn)先降低后增高的趨勢(shì),1980—2000年ET0快速下降,年代際均值由356.17 mm下降至325.61 mm,表明在1990—2000年四川冬春季處于低蒸散階段;2000—2010年 ET0逐漸上升,均值達(dá)到340 mm,與陳超等[16]的研究結(jié)論一致;2010年以后均值持續(xù)增加到357.29 mm,為各年代際最高,說(shuō)明2000年以來(lái)四川地區(qū)冬春季ET0處于逐步回升階段。
四川各年代冬春季ET0空間分布見(jiàn)圖3。ET0在空間上總體表現(xiàn)為西南高東部低的特征,空間差異南部大于北部,西南部高值區(qū)(西昌、鹽源、會(huì)理和木里)ET0變化范圍為595.0~700.6 mm,東部低值區(qū)(樂(lè)山、宜賓和南充)變化范圍為73.1~177.0 mm。1980—2016年,ET0高值區(qū)范圍持續(xù)擴(kuò)大,低值區(qū)范圍呈波動(dòng)縮小趨勢(shì)。其中,西南部以西昌和鹽源為中心的高值區(qū)范圍逐漸擴(kuò)大,2010年以后已延伸至攀枝花;西北部的石渠和德格在1980—2010年均呈減少趨勢(shì),2010年后開(kāi)始回升;東部盆地地區(qū)變化尤為明顯,1980—2000年ET0呈大范圍減少趨勢(shì),1990s盆地各站點(diǎn)年均值僅為73.1~125.0 mm,2000年后低值區(qū)范圍逐漸縮小,至2010年后僅瀘州合江縣及其周邊地區(qū)ET0值在73.1~125.0 mm。
圖2 1980—2016年年代際ET0時(shí)間變化特征Fig.2 Characteristics about time changes of ET0 in different generations from 1980 to 2016
2.2.1 時(shí)間變化趨勢(shì)
將35個(gè)站點(diǎn)歷年冬春季、冬季與春季的ET0值分別進(jìn)行泰森多邊形加權(quán)平均,得出研究區(qū)近37 a的ET0年值系列(圖4)。整體上看(圖4-a),四川冬春季ET0在296.92~399.36 mm,多年平均值為343.75 mm,表現(xiàn)為先下降后上升的趨勢(shì),具體可分為3階段:1980—1988年,ET0大于多年平均值17.33 mm;1989—2005年,ET0低于多年平均值17.46 mm;2006—2016年,ET0高于多年平均值12.82 mm。整個(gè)研究期呈微弱上升趨勢(shì),氣候傾向率1.04 mm·10 a-1,未通過(guò)α=0.05的顯著性檢驗(yàn)。冬季與春季ET0分別以0.243、0.797 mm·10 a-1的速率上升,均值分別為168.04 mm和175.71 mm??梢?jiàn),冬春季、冬季與春季ET0年變化均呈上升趨勢(shì),與其他學(xué)者得出的ET0全年總體變化呈下降趨勢(shì)的結(jié)論[16-18]不一致,進(jìn)而反映出在濕潤(rùn)地區(qū)全年參考作物蒸散量減小的情況下,冬春季節(jié)性干旱存在且有加重的趨勢(shì)。另外,春季ET0在均值和增速上均大于冬季,因此應(yīng)加強(qiáng)對(duì)春季干旱的防范。
2.2.2 空間變化趨勢(shì)分析
采用克里金空間插值法對(duì)35個(gè)站點(diǎn)冬春季、冬季、春季的ET0多年平均值和氣候傾向率分別進(jìn)行空間插值(圖5)。由圖5-a可見(jiàn),1980—2016年四川冬春季ET0介于105.3~690.3 mm,總體呈西高東低的空間分布特征,ET0高值區(qū)分布于西南部的攀枝花,涼山西南部木里、鹽源和西昌,低值區(qū)位于成都平原一帶。近37 a來(lái),四川地區(qū)東北部(包括巴中和綿陽(yáng)2市)和南部(會(huì)理)冬春季ET0呈極顯著(P<0.01)增加趨勢(shì),綿陽(yáng)ET0上升速率最大,為37.6 mm·10 a-1。此外,東北部的南充和西部的理塘、木里ET0呈顯著(P<0.05)增加趨勢(shì)。位于西部的3個(gè)站點(diǎn)(德格、小金和西昌)的ET0呈極顯著(P<0.01)下降趨勢(shì),1個(gè)站點(diǎn)(新龍)的ET0呈顯著(P<0.05)下降趨勢(shì),德格ET0下降速率最大,達(dá)43.2 mm·10 a-1。其余25個(gè)站點(diǎn)ET0的氣候傾向率均不顯著。
圖3 1980—2016年各年代際ET0空間分布特征Fig.3 Distribution characteristics of ET0 in different generations from 1980 to 2016
圖4 冬春季ET0時(shí)間變化趨勢(shì)Fig.4 Time trends of ET0 in winter and spring
與冬春季(圖5-a)空間分布相似,冬季(圖5-b)和春季(圖5-c)ET0的空間分布表現(xiàn)為西高東低的特征。ET0高值區(qū)與低值區(qū)空間分布存在明顯的分界線,即川西高原與四川盆地的分界線,這反映了不同海拔的地形、植被、土壤和大氣之間的復(fù)雜反饋機(jī)制,與劉昌明等[25]的研究結(jié)論一致。冬、春季ET0分別在22.5~350.6 mm和73.8~335.7 mm,冬季ET0的空間差異大于春季。1980—2016年,四川地區(qū)東北部(綿陽(yáng))和西部(巴塘)的冬季ET0呈極顯著(P<0.01)增加,綿陽(yáng)ET0上升速率最大,為12.9 mm·10 a-1。東北部的南充和西部的木里ET0呈顯著(P<0.05)增加趨勢(shì)。西部的德格和小金ET0呈極顯著(P<0.01)減少,新龍呈顯著(P<0.05)下降。春季有3個(gè)站點(diǎn),即東北部的綿陽(yáng)、巴中和南部的會(huì)理ET0呈極顯著(P<0.01)增加趨勢(shì),與冬春季(圖5-a)表現(xiàn)完全一致,綿陽(yáng)ET0上升速率最大,為24.6 mm·10 a-1。位于西部的2個(gè)站點(diǎn),即德格和小金ET0的變化趨勢(shì)呈極顯著(P<0.01)減少趨勢(shì),氣候傾向率分別為-22.6、-16.4 mm·10 a-1。
□代表極顯著(P<0.01);○代表顯著(P<0.05)。 □ and ○ indicated significant difference at P<0.01, and P<0.05, respectively.圖5 冬春季ET0和氣候傾向率空間分布Fig.5 Spatial distribution of ET0 and climatic tendency rate in winter and spring
圖6 ET0和各氣象要素冬春季多年日均值變化Fig.6 Daily mean change of ET0 and meteorological factors in winter and spring
ET0具有明顯的日變化特征,近37 a來(lái)冬春季多年日均ET0呈雙峰分布(圖6-a):由初冬(即12月20日前后)開(kāi)始逐漸上升,至初春達(dá)到最高,經(jīng)歷20 d左右的波谷階段(3月23日—4月14日,即清明前后),再次在4月15—20日達(dá)到次波峰,此后呈快速下降趨勢(shì)。ET0日變化趨勢(shì)與相對(duì)濕度呈高度負(fù)相關(guān)關(guān)系,與風(fēng)速呈正相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)分別為-0.874和0.422,且均通過(guò)α=0.01水平的顯著性檢驗(yàn);但與平均氣溫和日照時(shí)數(shù)僅呈微弱相關(guān)關(guān)系(圖6-b)。兩次波峰時(shí)段之間相對(duì)濕度的增大和風(fēng)速的減小造成ET0進(jìn)入短暫的波谷階段。ET0在第2個(gè)波峰后的急劇下降可能是受東南季風(fēng)影響,進(jìn)入雨季,降水增多,導(dǎo)致相對(duì)濕度增加[30]。值得注意的是,ET0在冬末開(kāi)始高于平均值并持續(xù)上升,在1月22日—5月2日的3個(gè)多月時(shí)間中僅有8 d的ET0值低于多年日平均值,表現(xiàn)為明顯的連續(xù)高值時(shí)段,而該時(shí)段也是農(nóng)作物發(fā)芽和快速生長(zhǎng)、需水量較大的階段[31],因此應(yīng)提早預(yù)防冬春干旱發(fā)生,尤其是對(duì)高于標(biāo)準(zhǔn)差線的時(shí)段,應(yīng)給予足夠的重視和預(yù)防。
根據(jù)敏感性等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn),圖7顯示了1980—2016年四川冬春季ET0對(duì)主要?dú)庀笠蜃?日照時(shí)數(shù)、風(fēng)速、相對(duì)濕度、平均氣溫)敏感性等級(jí)的空間分布。結(jié)果表明,ET0對(duì)日照時(shí)數(shù)的敏感系數(shù)在0.46~0.97,全區(qū)均呈高敏感性,平均值為0.73(圖7-a)??梢?jiàn),日照時(shí)數(shù)的多寡對(duì)ET0的增減有明顯影響。ET0對(duì)風(fēng)速的敏感系數(shù)介于-0.32~0.37,平均值為0.09(圖7-b),以中等敏感為主,高敏感性地區(qū)多分布在高山地區(qū),北部低敏感性地區(qū)多分布于岷山以西的若爾蓋高原西部、西南部與南部,四川南部“幾”字型低敏感性區(qū)域左支分布于安寧河谷以東的山地地區(qū),右支則位于西部山地與東部盆地的分界線地帶。圖7-c表示ET0相對(duì)濕度敏感性的空間分布,在-4.74~2.80,敏感性大致呈中部相對(duì)較小、向東西遞增的分布,西部山地高原與東部盆地均呈高與極高敏感性,中部地形分界線以中、低敏感性為主,呈狹長(zhǎng)帶狀分布。ET0對(duì)平均氣溫的敏感系數(shù)(圖7-d)介于-2.47~1.81,空間格局表現(xiàn)為由中部向東西遞增的分布特征。結(jié)合陳超等[32]的研究結(jié)論,即四川省平均氣溫空間分布呈經(jīng)向帶狀特征、由西向東逐漸升高,本研究認(rèn)為氣溫較低的川西高原與氣溫相對(duì)較高的四川盆地均屬于高敏感地區(qū)。總體而言,本研究范圍內(nèi),ET0對(duì)日照時(shí)數(shù)、風(fēng)速、平均氣溫的敏感系數(shù)值為正,對(duì)相對(duì)濕度的敏感系數(shù)值為負(fù),即ET0隨日照時(shí)數(shù)和風(fēng)速的減小(圖8-a、b和圖9-a、b)而減小,隨相對(duì)濕度的減小(圖8-c和圖9-c)而增大,隨平均氣溫的增大(圖8-d和圖9-d)而增大。ET0對(duì)各氣象因子的敏感性排序(括號(hào)內(nèi)為敏感系數(shù))為日照時(shí)數(shù)(0.73)>相對(duì)濕度(-0.68)>平均氣溫(0.27)>風(fēng)速(0.09),排在前3位的氣象因子均呈高敏感性,風(fēng)速則為中等敏感性。
圖7 ET0對(duì)主要?dú)庀笠蜃拥拿舾行钥臻g分布Fig.7 Spatial distribution of sensitivity coefficient of main meteorological factors to ET0
圖10顯示了1980—2016年四川冬春季日照時(shí)數(shù)、風(fēng)速、相對(duì)濕度和平均氣溫等主要?dú)庀笠蜃訉?duì)ET0變化貢獻(xiàn)率的空間分布。貢獻(xiàn)率大于0,表示某氣象因子的變化引起ET0增加,為正貢獻(xiàn);貢獻(xiàn)率小于0,表示其引起ET0減小,為負(fù)貢獻(xiàn)。由于貢獻(xiàn)率是某氣象要素的敏感系數(shù)與該氣象要素相對(duì)變化率的乘積,因此不僅可以反映某氣象要素貢獻(xiàn)率的空間差異,而且還可進(jìn)一步反映出該氣象要素在各地區(qū)的變化趨勢(shì)。結(jié)果表明,日照時(shí)數(shù)對(duì)ET0貢獻(xiàn)率的平均值為-2.7%,介于-22.1%~8.5%,總體呈現(xiàn)自東南向西北遞減的趨勢(shì)。由于研究區(qū)ET0對(duì)日照時(shí)數(shù)的敏感性均表現(xiàn)為高敏感,因此日照時(shí)數(shù)變化率的空間分布特征與其貢獻(xiàn)率基本一致,即呈現(xiàn)自東南向西北遞減的趨勢(shì)。東部的巴中、南充、綿陽(yáng)和南部的會(huì)理、鹽源為日照時(shí)數(shù)貢獻(xiàn)率高值區(qū),也是日照時(shí)數(shù)上升區(qū)域;西北部的石渠、德格為日照時(shí)數(shù)貢獻(xiàn)率低值區(qū),也是日照時(shí)數(shù)下降區(qū)域(圖10-a)。風(fēng)速對(duì)ET0的貢獻(xiàn)率平均值為-0.4%,介于-8.6%~11.6%,呈現(xiàn)東高西低的分布特征。由于南部的雷波、昭覺(jué)為高敏感地區(qū),且風(fēng)速呈上升趨勢(shì),因此該區(qū)域成為貢獻(xiàn)率的高值區(qū);而北部的石渠、德格為高和中敏感區(qū)域,但由于風(fēng)速減小明顯,因此該區(qū)域成為貢獻(xiàn)率的低值區(qū)(圖10-b)。圖10-c顯示了相對(duì)濕度對(duì)ET0貢獻(xiàn)率的空間分布,貢獻(xiàn)率平均值為3.5%,介于-8.5%~13.1%,貢獻(xiàn)率為0的等值線與四川地形分界線有較好的一致性,界限以東為負(fù),以西為正,其中,川西南地區(qū)不僅屬于極高敏感區(qū)域,而且相對(duì)濕度升高明顯,導(dǎo)致該區(qū)域成為貢獻(xiàn)率的高值區(qū)。平均氣溫對(duì)ET0貢獻(xiàn)率的平均值居各氣象因子之首,達(dá)8%,空間分布呈現(xiàn)西南高、東北低的特征,其中,位于西南部的稻城不僅為高敏感地區(qū),且平均氣溫升高明顯,成為貢獻(xiàn)率的最高區(qū),達(dá)39.7%(圖10-d)??傊?,平均氣溫和相對(duì)濕度對(duì)ET0變化的貢獻(xiàn)率平均值為正,說(shuō)明近37 a四川冬春季平均氣溫的升高和相對(duì)濕度的下降導(dǎo)致ET0的上升。然而,二者的作用機(jī)制略有不同:ET0對(duì)平均氣溫的敏感性為正,即ET0隨氣溫的升高而增加,1980—2016年四川冬、春季平均氣溫均呈極顯著(P<0.01)增加趨勢(shì),分別為0.390、0.518 ℃·10 a-1(圖8-d和圖9-d),故平均氣溫對(duì)ET0的貢獻(xiàn)率為正值;而ET0對(duì)相對(duì)濕度的敏感性為負(fù),1980—2016年四川冬、春季相對(duì)濕度均呈極顯著(P<0.01)下降趨勢(shì),分別為-1.125%·10 a-1和-1.274%·10 a-1(圖8-c和圖9-c),導(dǎo)致相對(duì)濕度的貢獻(xiàn)率為正。日照時(shí)數(shù)和風(fēng)速對(duì)ET0變化的貢獻(xiàn)率為負(fù)值,而敏感系數(shù)為正值,氣候傾向率為負(fù)值(圖8-a、b和圖9-a、b),表明冬春季日照時(shí)數(shù)和風(fēng)速的減小引起了ET0的降低。各氣象因子貢獻(xiàn)率大小排序?yàn)槠骄鶜鉁?相對(duì)濕度>日照時(shí)數(shù)>風(fēng)速??傊?,四川冬春季、冬季和春季ET0均表現(xiàn)為上升,說(shuō)明雖然ET0對(duì)日照時(shí)數(shù)的變化最敏感,但由于平均氣溫和相對(duì)濕度有較大的貢獻(xiàn)率,且平均氣溫的升高和相對(duì)濕度的降低對(duì)ET0的增大效應(yīng)超過(guò)了日照時(shí)數(shù)減少對(duì)ET0的減少效應(yīng),因而四川地區(qū)冬春季ET0仍呈上升趨勢(shì)。換言之,影響冬春季ET0上升的主導(dǎo)因子是平均氣溫,而不是影響全年ET0變化的日照時(shí)數(shù)[16-18]。
圖8 冬季主要?dú)庀笠氐淖兓厔?shì)Fig.8 Variation trends of main meteorological factors in winter
圖9 春季主要?dú)庀笠氐淖兓厔?shì)Fig.9 Variation trend of main meteorological factors in spring
圖10 主要?dú)庀笠蜃訉?duì)ET0貢獻(xiàn)率的空間分布Fig.10 Spatial distribution of contribution rate of major meteorological factors to ET0
(1)ET0的年代際變化中,2010—2016最高,研究時(shí)段呈先降后增的趨勢(shì),空間上呈明顯的西南高東部低的分布特征,且高值區(qū)范圍持續(xù)擴(kuò)大,而低值區(qū)范圍波動(dòng)縮小。
(2)ET0的年際變化中,冬春季、冬季和春季均呈上升趨勢(shì),分別為1.04、0.243、0.797 mm·10 a-1,春季ET0氣候傾向率明顯高于冬季??臻g上,四川ET0高值區(qū)與低值區(qū)存在明顯分界線,即四川省高原山地地形與盆地地形的分界線,表明四川地區(qū)ET0受地形影響明顯。此外,春季ET0氣候傾向率空間差異大于冬季。
(3)同一日多年平均值自初冬至初春逐漸上升,1月22日—5月2日僅有8 d的ET0值低于多年日平均值,具有明顯連續(xù)的高值時(shí)段。
(4)ET0對(duì)日照時(shí)數(shù)的變化最敏感,但平均氣溫的正貢獻(xiàn)率是引起ET0變化的主導(dǎo)因子。1980—2016年四川平均氣溫升高對(duì)ET0的正效應(yīng)和相對(duì)濕度降低對(duì)ET0的負(fù)效應(yīng),超過(guò)了日照時(shí)數(shù)減少對(duì)ET0的減少效應(yīng),導(dǎo)致四川地區(qū)冬春季ET0呈上升趨勢(shì)。