黄河中游气温变化趋势及其对蒸发能力的影响.doc

黄河中游气温变化趋势及其对蒸发能力的影响 王国庆 荆新爱1 姜乃迁1 黄河水利委员会，郑州，450003）摘要：气温是影响流域蒸发的一个重要因素。收集整理了黄河中游6个站点的气象资料，采用Spearman秩次相关检验Mann-Kendall秩次相关检验法对代表性站点的气温变化趋势进行了显著性分析检验。根据蒸发能力与气温的关系，建立了简洁且实用的指数型蒸发能力估算公式，分析了气温变化对流域蒸发能力的影响。结果表明：近几十年来，黄河流域气温具有明显的升高趋势。气温与蒸发能力之间具有良好的正相关关系，在气温升高1℃的情况下，流域蒸发能力约增加5.0%7.0%。 关键词 气温变化 趋势检验 黄河中游 蒸发能力 影响 前言 自1840年工业革命以来，大气中二氧化碳的浓度增加了30%，已经从280ppmv增加到368ppmv。政府间气候变化专业委员会（IPCC，Intergovernmental Panel on Climate Change）的系列报告表明，在20世纪的100年中，全球地面空气温度平均上升了0.4℃~0.8℃。根据不同的气候情景模拟结果，估计未来100年中全球平均气温将每十年升高0.2℃，21世纪末温度将升高1.4-5.8℃ [1-2]。尽管这种预测还有很大的不确定性，但全球气候变化将会对农业、林业、水资源和沿海地区等领域或部门造成较大影响，已被越来越多的国家及民众所认同。气候变化已经成为国际社会公认的最主要的全球性环境问题之一。 气温是对大气中温室气体增加最敏感的因子之一，并且通过对蒸发的影响进而可影响到流域性水文循环。黄河中游地处中纬度干旱、半干旱地区，是全球气候变化的敏感地区，在全球温室气体增加的背景条件下，黄河中游的气温是如何变化的？又对蒸发会产生什么样的影响，这些均是水文气象学者及流域管理者十分关心的问题。 蒸发是水文循环、水量转化中的一个重要环节，水面蒸发量是反映当地蒸发能力的重要指标；限于影响因素复杂、实测资料少等客观条件，该方面的研究相对薄弱。由于气温是蒸散发能力的重要影响因子，本文在分析黄河中游典型站点气温变化趋势的基础上，通过建立气温与蒸发能力之间的定量关系，进一步分析了气温变化对蒸发能力的影响。 资料收集与整理 全球气候模型的粗分辨率要求至少以月为时段分析气温变化对流域蒸发能力的影响。黄河流域内蒸发站点稀少，实测气象资料残缺不齐；考虑区域分布及资料情况，在整个中游地区选出6个站点，分别为榆林、延安、天水、太原、西安和郑州。 目前，黄河流域多采用E601、80cm口径套盆式蒸发器和20cm小径蒸发器进行水面蒸发的观测，其中以E601观测值最为接近大水体的蒸发量，故以E601观测值作为当地蒸发能力。因不同时期观测水面蒸发量所使用的蒸发皿不同，为使资料序列一致，将不同器皿的观测值统一转换为E601观测值。根据同期不同器皿的实际观测资料，定出不同器皿在各月的转换系数（表1）。 表1 年内各月蒸发折减系数表 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 E601/20 0.52 0.53 0.58 0.62 0.67 0.71 0.72 0.72 0.75 0.53 0.52 0.52 E601/80 0.68 0.68 0.71 0.73 0.79 0.81 0.83 0.83 0.83 0.72 0.70 0.68 由表可以看出，在三种蒸发皿对蒸发的实际观测中，20cm小口径蒸发器实测值最大，80cm口径套盆式蒸发器次之。在年内分配上，三种蒸发皿汛期实测结果相对更为接近，非汛期差异较大。 分析方法 目前常用的气象水文变化趋势分析方法有线性回归、累积距平、滑动平均、二次平滑、三次样条函数，以及MannKendall秩次相关法和Spearman秩次相关法等[4-]。尽管在气象水文气象时间序列中使用非参数检验方法比使用参数检验的方法在非正态分布的数据和检验中更为适合，但是其它参数检验方法也具有方便和简洁易懂的优点。因此，本研究中多种方法相结合的途径诊断气象要素的变化情势。.1 线性回归法 水文序列时序 （1） 式中，为相应时序；a为线性方程斜率，表征时间序列的平均趋势变化率，b为截距。3.2滑动平均法 滑动平均法可在一定程度上消除序列波动的影响，使得序列变化的趋势性或阶段性更为直观、明显。一般依次对水文序列中的2k或2k+1个连续值取平均，求出新序列，从而使原序列光滑，新序列一般可表示为： () 选择适当的k，可以使原序列高频振荡平均掉，从而使得序列的趋势更加明显。 3.秩次相关检验 Spearman秩次相关检验主要是通过分析水文序列与其时