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我國(guó)西南地區(qū)近56年參考作物蒸散量的敏感性分析

2019-12-23 07:23倪寧淇李果崔寧博姜守政唐琦劉雙美廖功磊王祿濤
江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2019年20期
關(guān)鍵詞:西南地區(qū)全區(qū)站點(diǎn)

倪寧淇 李果 崔寧博 姜守政 唐琦 劉雙美 廖功磊 王祿濤

摘要:參考作物蒸散量(ET0)是水文氣象研究及水資源管理規(guī)劃中的重要參數(shù)。基于1960—2015年我國(guó)西南地區(qū)96個(gè)氣象站的逐日相對(duì)濕度(RH)、日照時(shí)數(shù)(n)、風(fēng)速(u)、最低溫度(Tmin)、最高溫度(Tmax)和平均溫度(Tmean)資料,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,計(jì)算近56年研究區(qū)的ET0,并分析ET0對(duì)各氣象因子的敏感系數(shù)。結(jié)果表明,近56年我國(guó)西南地區(qū)的平均ET0為1 027.11 mm,在空間分布上表現(xiàn)為自東北向西南方向逐漸增大;全區(qū)ET0對(duì)氣象因子敏感系數(shù)的絕對(duì)值排序?yàn)镽H>n>Tmax>Tmean>u>Tmin,在空間分布上,RH、n、u敏感系數(shù)在研究區(qū)西部較高,Tmax敏感系數(shù)在以云貴高原的元江、廣西盆地的北海為中心的地區(qū)較高,Tmean敏感系數(shù)在研究區(qū)東部及云貴高原西南部較高,Tmin敏感系數(shù)在廣西盆地地區(qū)較高;RH、Tmax、u、Tmin敏感系數(shù)呈上升趨勢(shì),其中Tmax敏感系數(shù)顯著(P<0.05)上升,其余氣象因子的敏感系數(shù)呈極顯著(P<0.01)上升趨勢(shì),n敏感系數(shù)呈極顯著(P<0.01)下降趨勢(shì),Tmean敏感系數(shù)變化不明顯;RH、Tmax與n敏感系數(shù)的年內(nèi)變化特征為雙峰型曲線,Tmean、u、Tmin敏感系數(shù)呈單峰型曲線;全區(qū)ET0的突變時(shí)間為1996年,突變時(shí)間以前ET0呈極顯著(P<0.01)下降的趨勢(shì),氣候傾向率為-13.437 mm/10年,突變時(shí)間后呈顯著(P<0.05)上升趨勢(shì),氣候傾向率為21.770 mm/10年。因此可見(jiàn),西南全區(qū)及各分區(qū)參考作物蒸散量均對(duì)相對(duì)濕度的敏感性最高,除四川盆地外,其余分區(qū)對(duì)日照時(shí)數(shù)、最高溫度的敏感性較高,四川盆地對(duì)平均溫度的敏感性較高。

關(guān)鍵詞:參考作物蒸散量(ET0);氣象因子;Penman-Monteith公式;敏感系數(shù);中國(guó)西南地區(qū);氣候突變

中圖分類號(hào): S161.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A

文章編號(hào):1002-1302(2019)20-0298-07

參考作物蒸散量,又稱潛在蒸散量(ET0),可以表征充分供水條件下大氣的蒸散能力。量化區(qū)域ET0及其變化趨勢(shì),對(duì)于分析地區(qū)干濕程度、農(nóng)業(yè)灌溉用水需求、水資源供需平衡等具有重要意義[1]。近幾十年來(lái),世界各地在ET0演變機(jī)制方面已有不少研究[2-5],Golubev等發(fā)現(xiàn),美國(guó)地區(qū)的ET0受太陽(yáng)輻射和風(fēng)速減弱的影響,呈下降趨勢(shì)[2];Dinpashoh等發(fā)現(xiàn),伊朗北部地區(qū)的ET0受風(fēng)速上升和相對(duì)濕度減弱的影響,呈上升趨勢(shì)[3];Chattopadhyay等發(fā)現(xiàn),印度地區(qū)的ET0受相對(duì)濕度上升和輻射下降的影響,呈下降趨勢(shì)[4];而Li等發(fā)現(xiàn),我國(guó)西南地區(qū)的ET0受風(fēng)速影響而呈下降趨勢(shì)[5]。

與ET0相關(guān)的氣象因子包括相對(duì)濕度、日照時(shí)數(shù)、風(fēng)速、溫度等,研究ET0對(duì)相關(guān)氣象因子的敏感性,有助于分析與預(yù)測(cè)ET0在時(shí)空上的分配變化[6]。目前,已有很多學(xué)者參與到ET0影響因素的研究中[7-13]。在敏感性方面,Gong等研究發(fā)現(xiàn),在我國(guó)長(zhǎng)江流域地區(qū),ET0對(duì)于相對(duì)濕度最為敏感[7];楊林山等研究了洮河流域ET0對(duì)氣象因子的敏感性,結(jié)果發(fā)現(xiàn),該流域?qū)糨椛渥顬槊舾衃8],這與劉昌明等對(duì)全國(guó)流域各片區(qū)的氣象因子敏感性分析的研究結(jié)果相近[9];而遲道才等研究發(fā)現(xiàn),近40年,遼寧省ET0對(duì)相對(duì)濕度變化最為敏感[10],可見(jiàn)ET0在不同的地區(qū)氣候條件下對(duì)氣象因子的敏感性存在差異。

近年來(lái),有關(guān)ET0的研究多集中在干旱半干旱地區(qū),隨著氣候變化,我國(guó)西南地區(qū)的氣候有變干的趨勢(shì)[14]。本研究基于西南5個(gè)省份1960—2015年96個(gè)地面氣象觀測(cè)站的長(zhǎng)序列觀測(cè)數(shù)據(jù),利用P-M模型計(jì)算出近56年的ET0,對(duì)影響ET0的6個(gè)氣象因子[相對(duì)濕度(RH)、日照時(shí)數(shù)(n)、風(fēng)速(u)、最高溫度(Tmax)、最低溫度(Tmin)、平均溫度(Tmean)]進(jìn)行敏感性分析,并通過(guò)Cramer突變檢驗(yàn)、Mann-Kendall非參數(shù)檢驗(yàn)、地理信息系統(tǒng)(GIS)反距離加權(quán)插值等方法,分析突變前后ET0及氣象因子和敏感系數(shù)的變化規(guī)律和時(shí)空變化特征。研究氣候變化下西南地區(qū)ET0的時(shí)空變化趨勢(shì)及其對(duì)氣象因子的響應(yīng)規(guī)律,對(duì)于分析區(qū)域水文過(guò)程、水資源合理規(guī)劃具有重要意義,可以為西南5個(gè)省份預(yù)測(cè)ET0趨勢(shì)變化、調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化水資源分配、管理生態(tài)等提供基礎(chǔ)參考。

1 研究地概況與資料

我國(guó)西南地區(qū)位于91°21′~112°04′E,20°54′~34°19′N,包括云南、貴州、四川、重慶和廣西等地區(qū),屬溫帶、亞熱帶季風(fēng)氣候,該區(qū)域水資源較為豐富,年降水量在900 mm以上[15]。西南地區(qū)是我國(guó)地貌最復(fù)雜的區(qū)域之一,包括四川盆地及盆周地帶、云貴高原山地丘陵地帶,以及青藏高原高山地帶等。根據(jù)地形地貌條件,可以將西南地區(qū)分為4個(gè)區(qū)域進(jìn)行研究,分別是云貴高原、川西高原以及四川盆地、廣西盆地[14],如圖1所示。

本研究的氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家氣象中心,包括1960—2015年96個(gè)站點(diǎn)的逐日RH、n、u10(表示 10 m 高處的風(fēng)速)、Tmax、Tmin、Tmean以及站點(diǎn)位置等數(shù)據(jù)。本研究區(qū)域和所選站點(diǎn)分布見(jiàn)圖1。

2 材料與方法

2.1 FAO-56 Penman-Monteith公式

1998年聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)推出的修正的Penman-Monteith模型是至今廣泛采用的、計(jì)算ET0精度的較好的1種方法[16-18],表達(dá)式如下:

2.2 敏感性分析

參考作物蒸散量對(duì)氣象因子的敏感性,是指當(dāng)氣象因子變化時(shí),潛在蒸散量的變化程度,可以通過(guò)敏感性分析公式進(jìn)行定量計(jì)算,表達(dá)式如下[19-20]:

2.3 Cramer法檢驗(yàn)氣候突變

本研究中數(shù)據(jù)變化統(tǒng)計(jì)方法包括氣候傾向率和Mann-Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)法,具體計(jì)算方法參照文獻(xiàn)[22-23]。

3 結(jié)果與分析

3.1 參考作物蒸散量的時(shí)空分布及氣象因子的變化趨勢(shì)

西南地區(qū)的參考作物蒸散量區(qū)域差異極大(圖2) ,ET0平均為1 027.11 mm,自東北向西南方向逐漸增大,最大值為1 509.81 mm,出現(xiàn)在元江站點(diǎn);最小值為684.28 mm,出現(xiàn)在峨眉山站點(diǎn)。利用氣候傾向率計(jì)算研究區(qū)及4個(gè)分區(qū)近56年的ET0與氣象因子的變化趨勢(shì),如表1所示,云貴高原與川西高原地區(qū)的ET0呈上升趨勢(shì),廣西盆地與四川盆地的ET0呈下降趨勢(shì),差異均未達(dá)顯著水平。全區(qū)ET0以 -1.293 mm/10年的傾向率下降,這與我國(guó)大部分地區(qū)的ET0呈下降趨勢(shì)的結(jié)論基本一致[6-10]。其中25.0%站點(diǎn)的下降水平顯著(P<0.05),13.5%站點(diǎn)的下降水平極顯著(P<0.01),顯著下降的站點(diǎn)多集中于廣西盆地、四川盆地及云貴高原東部;僅16.7%站點(diǎn)的上升水平顯著(P<0.05),12.5%站點(diǎn)的上升水平極顯著(P<0.01),顯著上升的站點(diǎn)多集中于云貴高原西部,這與張青雯等對(duì)西南地區(qū)的研究結(jié)果[14]一致。

由表1還可以看出,氣象因子在56年來(lái)發(fā)生了顯著變化,在分區(qū)及全區(qū)的統(tǒng)計(jì)范圍內(nèi),除川西高原的u變化未達(dá)極顯著水平外,其余各氣象因子的變化均達(dá)極顯著水平(P<0.01)。各分區(qū)氣象因子的變化趨勢(shì)與全區(qū)的變化趨勢(shì)相似,在全區(qū)范圍內(nèi),RH(-0.535%/10年)、n(-0.092 h/10年)、u[-0.023 m/(s·10年)]呈極顯著減小趨勢(shì);Tmax(0.172 ℃/10年)、Tmean(0.213 ℃/10年)、Tmin(0.254 ℃/10年)呈極顯著增大趨勢(shì)。

3.2 參考作物蒸散量對(duì)氣象因子敏感系數(shù)的時(shí)空分布

ET0對(duì)各氣象因子的敏感系數(shù)反映了ET0對(duì)氣象因子年內(nèi)變化的靈敏程度,其絕對(duì)值越大,表示ET0對(duì)相應(yīng)氣象因子的變化越敏感。全區(qū)范圍內(nèi),根據(jù)式(2)計(jì)算西南地區(qū)ET0對(duì)氣象因子的敏感系數(shù)。如表2所示,其中RH的敏感系數(shù)為負(fù),其余5個(gè)要素的敏感系數(shù)為正;RH敏感系數(shù)的絕對(duì)值最大,其次是n;u敏感系數(shù)的絕對(duì)值最小。

3.2.1 氣象因子敏感系數(shù)的空間分布 由圖3可以看出,RH敏感系數(shù)的空間差異較大,最低僅有-1.18,出現(xiàn)在廣西盆地南部的北海,最高可達(dá)-0.14,出現(xiàn)在云貴高原西南部的的景洪,在空間分布上表現(xiàn)為在云貴高原中部、東部及廣西盆地的南部北海地區(qū)形成低值區(qū),向外呈遞增趨勢(shì),并在全區(qū)西部形成高值區(qū)。n敏感系數(shù)的變化范圍為0.15~0.39,在四川盆地與云貴高原交界的中部地區(qū)形成低值區(qū),向外逐漸遞增,在云貴高原西南部形成高值區(qū)。Tmax敏感系數(shù)的變化范圍為0.06~0.42,在全區(qū)中部及東北部形成低值區(qū),以云貴高原的元江、廣西盆地的北海為中心地區(qū)形成高值區(qū)。Tmean敏感系數(shù)的變化范圍為0.02~0.28,在川西高原及其與云貴高原的交界地區(qū),以及云貴高原的蒙自、屏邊、元江地區(qū)形成低值區(qū),在云貴高原西南部及全區(qū)東部形成高值區(qū)。u敏感系數(shù)的變化范圍為-0.09~0.18,在全區(qū)中部形成低值區(qū),在川西高原中西部和云貴高原的元江、屏邊、蒙自及四川盆地的奉節(jié)與廣西盆地的都安、桂林地區(qū)形成高值區(qū)。Tmin敏感系數(shù)的變化范圍為-0.02~0.16,由全區(qū)西北部向南部及東南部逐漸遞增,在川西高原形成低值區(qū),在廣西盆地及云貴高原的元江、蒙自、屏邊形成高值區(qū)。總體來(lái)說(shuō),各區(qū)的氣象因子敏感系數(shù)大小存在差異,但RH敏感性均為最高,除RH外,在云貴高原、川西北和廣西盆地地區(qū),ET0對(duì)n、Tmax的敏感性較高,在四川盆地地區(qū),Tmean與n的敏感性較高。

3.2.2 氣象因子敏感系數(shù)的多年變化趨勢(shì) 西南地區(qū)各氣象因子敏感系數(shù)的氣候傾向率及M-K檢驗(yàn)結(jié)果如圖3、表3所示,可見(jiàn)近56年來(lái)西南地區(qū)氣象因子的敏感系數(shù)變化明顯,各個(gè)站點(diǎn)的變化趨勢(shì)存在差異。全區(qū)RH敏感系數(shù)在各個(gè)站點(diǎn)的變化趨勢(shì)差異較大,最終表現(xiàn)為全區(qū)的上升趨勢(shì),且達(dá)到極顯著水平(P<0.01),其中廣西盆地的變化趨勢(shì)最大,為0.010/10年(P<0.05);全區(qū)36.5%的站點(diǎn)升幅顯著(P<0.05),30.2%的站點(diǎn)升幅極顯著(P<0.01),顯著上升的站點(diǎn)多分布于云貴高原、廣西盆地及川西高原;20.8%的站點(diǎn)降幅顯著(P<0.05),僅13.5%的站點(diǎn)降幅極顯著(P<0.01)。全區(qū)n敏感系數(shù)呈極顯著減小的趨勢(shì),其中四川盆地的變化趨勢(shì)最大,為-0.006/10年(P<0.01);全區(qū)58%的站點(diǎn)下降水平顯著(P<0.05),51%的站點(diǎn)降幅極顯著(P<0.01),顯著上升的站點(diǎn)多分布于全區(qū)中南部;僅5.2%的站點(diǎn)升幅顯著(P<0.05),2.1%的站點(diǎn)升幅極顯著(P<0.01)。

由表3還可以看出,全區(qū)Tmax敏感系數(shù)呈顯著增大趨勢(shì),各區(qū)的變化趨勢(shì)差異不大,川西高原與廣西盆地變化顯著(P<0.05);全區(qū)43.8%的站點(diǎn)升幅顯著(P<0.05),38.5%的站點(diǎn)升幅極顯著(P<0.01);10.4%的站點(diǎn)降幅顯著(P<0.05),8.3%的站點(diǎn)降幅極顯著(P<0.01)。全區(qū)Tmean敏感系數(shù)呈下降趨勢(shì),其中川西高原呈上升趨勢(shì),但是變化不明顯,廣西盆地的變化趨勢(shì)最大,為-0.007/10年(P<0.05),云貴高原的變化趨勢(shì)最明顯,為-0.003/10年(P<0.01);全區(qū)43.8%的站點(diǎn)降幅顯著(P<0.05),37.5%的站點(diǎn)降幅極顯著(P<0.01),多集中于廣西盆地西南部與云貴高原;17.7%的站點(diǎn)降幅顯著(P<0.05),13.5%的站點(diǎn)升幅極顯著(P<0.01)。全區(qū)u敏感系數(shù)呈極顯著上升趨勢(shì)(P<0.01),各區(qū)的變化趨勢(shì)差異不大;56.3%的站點(diǎn)呈顯著上升趨勢(shì)(P<0.05),49.0%的站點(diǎn)升幅極顯著(P<0.01);僅4.2%的站點(diǎn)呈顯著下降趨勢(shì)(P<0.05),2.1%的站點(diǎn)降幅極顯著(P<0.01)。全區(qū)Tmin敏感系數(shù)呈極顯著上升趨勢(shì)(P<0.05),僅四川盆地呈不顯著的上升趨勢(shì);全區(qū)65.6%的站點(diǎn)升幅顯著(P<0.05),58.3%的站點(diǎn)升幅極顯著(P<0.01),顯著上升的站點(diǎn)在全區(qū)內(nèi)分布較均勻;僅8.3%的站點(diǎn)顯著下降(P<0.05),6.3%的站點(diǎn)降幅極顯著(P<0.01)。

3.3 氣象因子敏感系數(shù)的年內(nèi)變化分析

以ET0對(duì)各氣象要素的敏感系數(shù)多年月平均值為代表值,分析其年內(nèi)逐月變化。由圖4可以看出,n敏感系數(shù)表現(xiàn)為夏季高、冬季低,最低值出現(xiàn)在1月,6月之后增長(zhǎng)變快,在8月達(dá)到最高值0.33;u敏感系數(shù)在夏季低、冬季高,最低值0.04出現(xiàn)在7月,最高值0.12出現(xiàn)在12月;Tmin、Tmean敏感系數(shù)表現(xiàn)為夏季高、冬季低,最高值出現(xiàn)在7月,7月Tmean敏感系數(shù)為0.22,Tmin敏感系數(shù)為0.09;Tmax敏感系數(shù)的變化規(guī)律與Tmin、Tmean敏感系數(shù)相似,而最大值0.22出現(xiàn)在5月,且在6月有1個(gè)局部低值0.19;RH敏感系數(shù)為負(fù)值,其絕對(duì)值表現(xiàn)為夏季低、冬季高,最大絕對(duì)值出現(xiàn)在1月,為0.69,最小絕對(duì)值出現(xiàn)在8月,為0.45。此外還可以看出,各個(gè)月份的ET0均對(duì)RH的敏感性最大,除冬季外,ET0對(duì)n、Tmean、Tmax的敏感性較高,在冬季的12月、1月,ET0對(duì)u的敏感性超過(guò)了Tmean??傮w來(lái)說(shuō),RH、Tmax、n敏感系數(shù)的年內(nèi)變化特征為雙峰型曲線,其他氣象因子呈單峰型曲線。

3.4 基于Cramer法則的ET0突變檢驗(yàn)分析

由于Cramer突變檢驗(yàn)子序列的選擇帶有人為性,使最終結(jié)果存在誤差,為了減小此誤差,在本試驗(yàn)中多次變動(dòng)子序列年份的長(zhǎng)度,以得到最明顯的結(jié)果。如圖5所示,研究全區(qū)1996年對(duì)應(yīng)的t=-3.339,確定顯著性α=0.01,臨界值t0=-3.25,|t|>|t0|,存在顯著差異,即全區(qū)在1996年發(fā)生突變。由表4可以看出,1960—1995年全區(qū)的ET0呈極顯著下降趨勢(shì)(P<0.01),氣候傾向率為-13.437 mm/10年,1996—2015年呈顯著上升趨勢(shì)(P<0.05),氣候傾向率為21.770 mm/10年。各分區(qū)在突變前后的變化趨勢(shì)與全區(qū)檢驗(yàn)結(jié)果相似,但是各分區(qū)由于氣候條件不同,突變顯著性及年份也有差異。云貴高原的突變時(shí)間為1996年,顯著性α=0.01;川西高原的突變時(shí)間為1999年,顯著性α=0.02;廣西盆地的突變時(shí)間為1996年,顯著性α=0.05;四川盆地的突變時(shí)間為1992年,顯著性α=0.01。該研究結(jié)果與劉娜等在相關(guān)地區(qū)的突變檢驗(yàn)結(jié)果[24-25]相符。

基于突變時(shí)間點(diǎn),進(jìn)行氣象因子變化分析。結(jié)果顯示,參考作物蒸散量受到氣象因子的綜合影響,因此基于ET0突變點(diǎn),分析西南5個(gè)省份氣象因子的前后變化趨勢(shì)。如表4所示,近56年來(lái),氣象因子發(fā)生了顯著變化,在全區(qū)范圍內(nèi),Tmean、Tmin在2個(gè)時(shí)段均呈上升趨勢(shì),Tmax在2個(gè)時(shí)段的變化不明顯,溫度氣象因子在突變前后的相對(duì)變化性并不強(qiáng),Tmin的變化由極顯著上升轉(zhuǎn)為顯著上升,這與劉昌明等指出的1960—2007年全國(guó)10大流域片區(qū)內(nèi)Tmin顯著上升的結(jié)論[9]一致。RH在突變年份以前呈上升趨勢(shì),氣候傾向率為 0.127%/10年,在突變年份后則呈顯著下降趨勢(shì),氣候傾向率為-1.536%/10年(P<0.05)。n、u在突變年份以前呈下降趨勢(shì),其中n呈極顯著下降趨勢(shì)(-0.015 h/10年,P<0.01),u呈顯著下降趨勢(shì)[-0.019 m/(s·10年),P<0.05];在突變年份后呈上升趨勢(shì),其中u為極顯著上升[0.075 m/(s·10年),P<0.01]。各分區(qū)與全區(qū)氣象因子的變化具有相似性,但存在一定差異,在云貴高原和廣西盆地地區(qū),突變年份前后,RH均呈下降趨勢(shì);在川西高原,Tmax、u在2個(gè)時(shí)段內(nèi)均呈上升趨勢(shì),且在突變年份后,Tmax的上升趨勢(shì)達(dá)顯著水平(P<0.05),u的上升趨勢(shì)達(dá)極顯著水平(P<0.01)。四川盆地地區(qū)各氣象因子均具有相對(duì)的變化趨勢(shì)。同樣對(duì)敏感系數(shù)進(jìn)行分時(shí)段分析(表略),發(fā)現(xiàn)敏感系數(shù)值在突變年份前后相差不大。在全區(qū)范圍內(nèi),1996年前的RH敏感系數(shù)變化不明顯,1996年后變化顯著,其氣候傾向率為-0.037/10年(P<0.05),具有較明顯的相對(duì)性。u、Tmin、Tmax敏感系數(shù)均由不明顯趨勢(shì)變?yōu)轱@著增大趨勢(shì),其中Tmin、Tmax敏感系數(shù)的變化達(dá)極顯著水平,突變年份后,Tmin敏感系數(shù)的變化趨勢(shì)為0.005/10年(P<0.01),Tmax敏感系數(shù)的變化趨勢(shì)為0.019 ℃/10年(P<0.01)。n敏感系數(shù)則由極顯著降低趨勢(shì)(-0.008 h/10年,P<0.01)變化到不明顯降低趨勢(shì)。Tmean敏感系數(shù)的相對(duì)變化不大。敏感系數(shù)高的氣象因子對(duì)ET0的變化不一定具有決定作用,ET0的變化及突變是氣象因子綜合作用的結(jié)果。因此可見(jiàn),定量分析ET0變化的成因,需要從貢獻(xiàn)率著手論證。

4 討論

已有研究發(fā)現(xiàn),我國(guó)西南地區(qū)的ET0在近幾十年來(lái)呈下降趨勢(shì)[14,27],本研究得到了一致的結(jié)論。而本研究發(fā)現(xiàn),西南地區(qū)的ET0在1996年存在突發(fā)性改變,即在1960—1995年,ET0呈極顯著下降趨勢(shì),氣候傾向率為-13.437 mm/10年(P<0.01);在1996—2015年,ET0呈顯著上升趨勢(shì),氣候傾向率為21.770 mm/10年(P<0.05)。本研究認(rèn)為,ET0突發(fā)性的上升趨勢(shì)可能造成了西南地區(qū)農(nóng)業(yè)用水的增加,與前人的研究結(jié)論存在差異[14]。ET0受氣象因子的綜合影響而產(chǎn)生突變,在本研究中,基于ET0突變點(diǎn),RH、n、u具有較明顯的相對(duì)變化性,溫度變化并無(wú)明顯的相對(duì)性,而研究區(qū)ET0對(duì)RH、n的敏感性較強(qiáng)。綜合分析發(fā)現(xiàn),RH、n、u可能是影響西南地區(qū)ET0變化的主要因素,這與前人的如下研究結(jié)果相似:西南地區(qū)的ET0受n影響最大,云貴高原的ET0變化主要受到u的影響;川西北高原的ET0上升主要受到Tmin上升的影響;川西南山地的ET0下降主要受到u下降的影響;廣西丘陵、四川盆地、貴州高原的ET0下降主要受到n下降的影響[26-28]。

氣象因子變化與大氣環(huán)流有密切聯(lián)系,從空氣動(dòng)力學(xué)角度出發(fā)[29],近幾十年來(lái)西南季風(fēng)減弱[30]可能是西南地區(qū)ET0下降的一個(gè)重要原因。張志斌等對(duì)我國(guó)西南地區(qū)u變化的研究發(fā)現(xiàn),2000年前u的下降可能是由于西風(fēng)環(huán)流和季風(fēng)環(huán)流風(fēng)速的減弱,2000年后u的加強(qiáng)則與緯向風(fēng)的加強(qiáng)有關(guān),且氣象因子本身互相影響,溫度變化也是影響u的一個(gè)重要原因[31]。楊小梅等對(duì)西南地區(qū)n的研究發(fā)現(xiàn),n與u的變化呈現(xiàn)相同趨勢(shì),與RH的變化呈現(xiàn)反向趨勢(shì)[32],這與本研究中突變前后氣象因子的變化趨勢(shì)一致。本研究認(rèn)為,通過(guò)分析突變前后的氣象因子變化,對(duì)于分析ET0的變化更加準(zhǔn)確。由于篇幅所限,本研究并未對(duì)ET0的成因進(jìn)行深入分析,需要指出的是,ET0對(duì)氣象因子的敏感系數(shù)并不是ET0變化的決定性因素,若要進(jìn)一步研究ET0的具體變化,需要綜合敏感性系數(shù)和氣象因子的多年變化程度,得出氣象因子對(duì)ET0的貢獻(xiàn)率后再作比較。

5 結(jié)論

(1)在時(shí)間尺度上,西南地區(qū)近56年來(lái)的年均ET0為 1 027.11 mm,全區(qū)的ET0呈下降趨勢(shì)(傾向率為 -1.293 mm/10年),但并不顯著;氣象因子均發(fā)生顯著變化,RH、n、u呈極顯著下降趨勢(shì)(P<0.01),Tmax、Tmean、Tmin呈極顯著上升趨勢(shì)(P<0.01)。溫度增加,而潛在蒸散量減少,表明研究區(qū)存在“蒸發(fā)悖論”現(xiàn)象[32]。在空間分布上,西南地區(qū)的ET0具有明顯的地區(qū)差異性,總體上呈現(xiàn)自東北向西南增大的趨勢(shì);從局部區(qū)域看,云貴高原西南部的ET0最高,四川盆地的ET0最低,且四川盆地、廣西盆地地區(qū)的ET0呈下降趨勢(shì),川西高原、云貴高原的ET0呈上升趨勢(shì)。即在高值區(qū)ET0呈現(xiàn)上升趨勢(shì),在低值區(qū)多呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

(2)敏感分析顯示,研究區(qū)內(nèi)RH對(duì)ET0為負(fù)效應(yīng),其余研究氣象因子呈正效應(yīng)。氣象因子敏感系數(shù)絕對(duì)值大小表現(xiàn)為RH>n>Tmax>Tmean>u>Tmin。各氣象因子的敏感系數(shù)空間分布區(qū)域性差別顯著,RH、n、u敏感系數(shù)在研究區(qū)西部形成高值區(qū),Tmax敏感系數(shù)在云貴高原的元江、廣西盆地的北海等地區(qū)形成高值區(qū),Tmean敏感系數(shù)在研究區(qū)東部及云貴高原西南部較高,Tmin敏感系數(shù)在廣西盆地地區(qū)較高。

(3)在年際尺度上 RH、Tmax、u、Tmin的敏感系數(shù)呈上升趨勢(shì),其中Tmax的敏感系數(shù)顯著上升(P<0.05),其余氣象因子的敏感系數(shù)極顯著上升(P<0.01),n的敏感系數(shù)呈極顯著下降趨勢(shì)(P<0.01),Tmean的敏感系數(shù)變化不明顯。在年內(nèi)(月)尺度上,西南地區(qū)各氣象因子敏感系數(shù)的變化趨勢(shì)有差異,RH、Tmax、n敏感系數(shù)的變化特征為雙峰型曲線,其中RH敏感系數(shù)的雙峰特征并不明顯;Tmean、u、Tmin的敏感系數(shù)呈單峰型曲線;n敏感系數(shù)的雙峰型特征與梁麗喬等關(guān)于敏感系數(shù)年內(nèi)曲線為單峰型的結(jié)論[6]存在差異。除冬季外,ET0對(duì)n、Tmean、Tmax的敏感性較高,冬季u的敏感性超過(guò)Tmean。

(4)研究區(qū)ET0的突變時(shí)間為1996年,各分區(qū)由于氣候條件的不同而存在差異,但前后不超過(guò)4年。在突變前,全區(qū)的ET0呈極顯著降低趨勢(shì)(P<0.01),傾向率為 -13.437 mm/10年;突變后呈顯著上升趨勢(shì)(P<0.05),傾向率為21.770 mm/10年?;贓T0突變點(diǎn),氣象因子發(fā)生了顯著變化,RH由不明顯上升趨勢(shì)轉(zhuǎn)為顯著下降趨勢(shì)(P<0.05);n由顯著下降趨勢(shì)(P<0.05)轉(zhuǎn)為不明顯上升趨勢(shì),u由顯著下降趨勢(shì)(P<0.05)轉(zhuǎn)為極顯著上升趨勢(shì)(P<0.01),而Tmean、Tmin、Tmax的相對(duì)變化性不明顯。氣象因子敏感系數(shù)在突變年份前后的差異不大。

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