郭 浩

（遼寧省朝陽水文局，遼寧 朝陽 122000）

1 前言

近些年來，氣候變化對區(qū)域水資源循環(huán)影響逐步成為研究的熱點和關注的重點領域，蒸發(fā)作物水循環(huán)重要組成項，其主要受氣候要素變化影響，通過分析蒸發(fā)和氣象因子之間的關聯(lián)度，可以確定區(qū)域蒸發(fā)是影響主要氣象成因[1-2]。彰武水文站主要位于柳河中游，流域?qū)儆诘湫偷臏貛Ъ撅L大陸性氣候，流域年蒸發(fā)量主要集中在夏季，蒸發(fā)量多年均值在700mm左右[3]。有研究成果表明柳河流域蒸發(fā)量受氣候變化影響發(fā)生較大變化[4-8]，但對其變化成因研究還較少，為對柳河流域蒸發(fā)變化的主要氣象影響成因進行探討，本文以彰武水文站觀測的氣象要素數(shù)據(jù)對其氣象要素變化特征進行分析，并結(jié)合當前變量趨勢分析應用較為成熟的M-K非線性趨勢檢驗方法[9-10]對其氣候變化趨勢進行顯著性檢驗，在氣候變化趨勢分析的基礎上基于彰武水文站近65年蒸發(fā)皿蒸發(fā)數(shù)據(jù)，對蒸發(fā)皿蒸發(fā)影響的氣象因子進行關聯(lián)分析，研究成果對于柳河流域蒸發(fā)變化的主要氣象成因進行定量探討。

2 站點概況及趨勢分析方法

2.1 站點概況

彰武水文站地理位置為東經(jīng)122°30′32″，北緯42°21′54″，彰武水文站位于柳河中游，流域面積4 985km2，彰武水文站處于半干旱的季風氣候區(qū)，四季分明，雨熱同季，光照充足，晝夜溫差大，春季風大且多，寒冷期長，年平均氣溫7.2℃，最高溫度37.4℃，最低溫度-30.4℃，平均風速3.8m/s，最大風速38m/s，多年平均日照時數(shù)2 868h，平均相對濕度61%，平均無霜期156d。彰武站多年平均降水量為464.6mm，全年采用E601蒸發(fā)器測量蒸發(fā)，多年蒸發(fā)量均值在700mm左右，蒸發(fā)主要集中在夏季，夏季蒸發(fā)均值占年蒸發(fā)量的60%—70%之間。本文選用彰武水文站1950年—2016年年平均氣溫、年平均相對濕度、年平均風速及年平均氣壓作為主要氣象因子進行氣象要素變化特征的分析，蒸發(fā)皿觀測數(shù)據(jù)系列采用遼寧水文年鑒中統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析。

2.2 分析方法

采用M-K非線性顯著檢驗方法對降水變化特征進行顯著變化特征的分析。該方法將長系列的氣象要素序列作為樣本序列對其統(tǒng)計變量S進行計算：

其中S為降雨樣本序列顯著性檢驗統(tǒng)計變量；xi和xj表示為來自同一個樣本總體的兩個降雨樣本數(shù)據(jù)系列；σs表示為方差標準計算值；sign表示為計算變量；n表示為總的樣本序數(shù)；Z表示檢驗特征變量，當Z＞0則表示降雨呈現(xiàn)遞增變化趨勢，否則呈現(xiàn)遞減變化趨勢，當則分別表示變化趨勢的顯著性可分別達到99%、95%以及90%的置信水平。

3 氣象要素變化趨勢檢驗

3.1 年尺度氣象要素變化檢驗

結(jié)合彰武水文站1950年—2016年近65年年平均氣溫、年平均相對濕度、年平均風速及年平均氣壓進行年尺度氣象要素變化特征分析，結(jié)果如圖1所示，并對各氣象因子年變化特征進行檢驗，檢驗結(jié)果如表1所示。

表1 彰武水文站年尺度氣象因子變化趨勢檢驗結(jié)果

圖1 彰武水文站各氣象因子年尺度變化特征

從彰武水文站近65年各氣象因子的年尺度變化特征可看出，年平均氣溫呈現(xiàn)遞增變化，年平均風速和年平均氣壓呈現(xiàn)遞減變化，而年平均濕度變化較為平穩(wěn)。采用M-K趨勢檢驗方法對各氣象因子年平均值變化趨勢進行檢驗，檢驗結(jié)果表明年平均氣溫檢驗統(tǒng)計值為4.745 4，高于2.32，表明彰武水文站年平均氣溫遞增顯著性趨勢可達到99%的水平，均有明顯的遞增變化。年平均氣壓變化趨勢的檢驗統(tǒng)計值達到-5.304 3，其絕對值明顯高于2.32，遞減變化趨勢十分顯著。而年平均風速的變化趨勢檢驗統(tǒng)計絕對值也高于2.32，遞減變化的顯著性檢驗也可達到99%水平。從年平均相對濕度變化趨勢檢驗統(tǒng)計值可看出，其檢驗統(tǒng)計值為0.053 4，呈現(xiàn)弱遞增變化趨勢。

3.2 季節(jié)尺度氣象要素變化檢驗

彰武水文站所在流域?qū)儆诘湫偷臏貛Ъ撅L大陸性氣候，四季氣候較為分明，為此結(jié)合彰武水文站近65年不同季節(jié)氣溫、氣壓、風速、濕度均值，對其不同季節(jié)氣象因子變化進行趨勢檢驗，具體結(jié)果圖表2所示。

表2 不同季節(jié)彰武水文站各氣象因子變化趨勢檢驗分析結(jié)果

從各氣象因子不同季節(jié)變化趨勢檢驗結(jié)果可看出，和年尺度各氣象因子變化趨勢檢驗結(jié)果較為一致，氣溫在各季節(jié)均呈現(xiàn)較為明顯的遞增變化趨勢，均可通過99%的顯著性檢驗水平。而風速和氣壓的變化趨勢統(tǒng)計值均為負值，表明呈現(xiàn)遞減變化，其中風速在夏季的檢驗值較低，其遞減顯著性檢驗未能達到90%水平，呈現(xiàn)弱遞減變化，其他三個季節(jié)風速都呈現(xiàn)明顯遞減變化。而氣壓在冬季和夏季的遞減趨勢特征較弱，而在春、秋兩個季節(jié)的遞減變化趨勢性較為明顯。各季節(jié)相對濕度變化有所差異，其中在春季和夏季相對濕度呈現(xiàn)若遞增變化，而在冬季和秋季呈現(xiàn)遞減變化，其中在秋季的遞減變化最為明顯。

4 蒸發(fā)皿蒸發(fā)與各氣象因子關聯(lián)分析

4.1 年尺度關聯(lián)分析

結(jié)合彰武水文站1950—2016年實測蒸發(fā)皿數(shù)據(jù)，對其年蒸發(fā)皿蒸發(fā)進行統(tǒng)計，和年平均氣壓、年平均氣溫、年平均相對濕度及年平均風速進行相關圖進行年尺度關聯(lián)分析，關聯(lián)分析如圖2所示。

圖2 彰武水文站年尺度蒸發(fā)皿蒸發(fā)和各氣象因子年均值關聯(lián)分析結(jié)果

從彰武水文站年平均蒸發(fā)皿蒸發(fā)和各氣象因子關聯(lián)分析結(jié)果可看出，就年尺度而言，年平均濕度和蒸發(fā)皿蒸發(fā)關聯(lián)度最高，其次為年平均氣溫，年平均濕度是彰武水文站年蒸發(fā)變化的主因，年平均風速和蒸發(fā)皿蒸發(fā)的關聯(lián)度在4個氣象因子中最低，因此其對彰武水文站年蒸發(fā)皿蒸發(fā)的影響程度較小，這主要和彰武水文站所在的流域氣候有關，彰武水文站所在流域為典型的溫帶季風大陸性氣候，夏季和秋季高溫且濕度較高，而夏季和秋季是區(qū)域蒸發(fā)量分配較大的兩個季節(jié)，因此年平均濕度和年平均氣溫和彰武水文站年平均蒸發(fā)皿蒸發(fā)關聯(lián)較高。

4.2 季節(jié)尺度關聯(lián)分析

在彰武水文站年蒸發(fā)皿蒸發(fā)和各氣象因子年均值關聯(lián)分析的基礎上，考慮到其不同季節(jié)氣候以及各季節(jié)蒸發(fā)變化的差異性，對彰武水文站不同季節(jié)蒸發(fā)皿蒸發(fā)進行統(tǒng)計，并對其和各季節(jié)平均氣溫、平均風速、平均氣壓以及平均濕度進行關聯(lián)分析，分析結(jié)果如表3所示。

表3 彰武水文站不同季節(jié)各氣象因子均值和蒸發(fā)皿蒸發(fā)均值關聯(lián)系數(shù)分析結(jié)果

從彰武水文站不同季節(jié)各氣象因子均值各蒸發(fā)皿蒸發(fā)均值關聯(lián)分析結(jié)果可看出，相對濕度和蒸發(fā)皿蒸發(fā)在各季節(jié)的關聯(lián)度也明顯高于其他氣象因子，是彰武水文站蒸發(fā)皿蒸發(fā)影響的主因，其次是氣溫，除春季外，其他季節(jié)氣溫和彰武水文站蒸發(fā)皿蒸發(fā)的關聯(lián)度均要高于風速和氣壓。年平均風速在春季和蒸發(fā)皿蒸發(fā)關聯(lián)度較高，但在其他季節(jié)其和蒸發(fā)皿蒸發(fā)的關聯(lián)度均要低于氣象因子。從各季節(jié)氣象因子和蒸發(fā)皿蒸發(fā)關聯(lián)分析可看出，冬季相對濕度是彰武水文站蒸發(fā)皿蒸發(fā)影響主要氣象因子，其次為氣溫，春季相對濕度關聯(lián)度最高，其次為風速，夏季氣溫影響程度高于相對濕度，是夏季彰武水文站蒸發(fā)皿蒸發(fā)影響主因，而秋季和冬季較為一致，相對濕度和氣溫是其蒸發(fā)皿蒸發(fā)的主要影響氣象因子，總體而言不同季節(jié)彰武水文站蒸發(fā)皿蒸發(fā)影響氣象因子有所差異。

5 結(jié)論

（1）彰武水文站近65年年平均氣溫呈現(xiàn)顯著遞增變化，年平均風速和年平均氣壓呈現(xiàn)顯著遞減變化，而年平均濕度總體變化較為平穩(wěn)；

（2）氣溫在各季節(jié)均呈現(xiàn)較為明顯的遞增變化趨勢，均可通過99%的顯著性檢驗水平。而風速和氣壓的變化趨勢統(tǒng)計值均為負值，呈現(xiàn)遞減變化，其中風速在夏季的檢驗值較低，其遞減顯著性檢驗未能達到90%水平，呈現(xiàn)弱遞減變化；

（3）年平均濕度和蒸發(fā)皿蒸發(fā)關聯(lián)度最高，其次為年平均氣溫，年平均濕度是彰武水文站年蒸發(fā)變化的主因，春季相對濕度關聯(lián)度最高，其次為風速，夏季氣溫影響程度高于相對濕度，而秋季和冬季較為一致，相對濕度和氣溫是其蒸發(fā)皿蒸發(fā)的主要影響氣象因子。