王海濤，嚴(yán)新軍，侍克斌，郝國臣，徐思遠(yuǎn)，肖建

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.新疆水利工程安全與水災(zāi)害防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830052；3.吐魯番市高昌區(qū)水管總站，新疆 吐魯番 838000)

水是萬物之源，生態(tài)之基。在整個(gè)地球系統(tǒng)中，水文循環(huán)扮演著極為重要的角色，是維系生態(tài)穩(wěn)定、環(huán)境安全的基石，包括降雨、蒸發(fā)、地表或地下徑流、蒸騰及蒸散發(fā)等過程[1-2]。其中，蒸發(fā)是水文循環(huán)過程的關(guān)鍵一環(huán)，是液態(tài)水變?yōu)闅鈶B(tài)水的過程，亦是大氣水與陸地水相互轉(zhuǎn)化、輸送的紐帶。對(duì)區(qū)域水資源的空間分布及開發(fā)利用都有著直接影響。此外，蒸發(fā)作為研究氣象學(xué)的重要分支之一，對(duì)氣候變化的潛在影響不可忽略，兩者彼此影響。部分研究表明，隨著全球氣候的變暖，一些區(qū)域蒸發(fā)量呈下降趨勢(shì)，如我國中部及南部蒸發(fā)下降趨勢(shì)顯著[3-5]。另有研究表明，我國東部及西北部蒸發(fā)量下降趨勢(shì)明顯，西南地區(qū)呈波動(dòng)變化特征，無明顯下降趨勢(shì)[6]。究其原因，許多學(xué)者對(duì)此開展了大量的相關(guān)工作，結(jié)果表明：造成當(dāng)前蒸發(fā)量下降的主要原因來自太陽輻射量的減少，直觀體現(xiàn)如日照時(shí)數(shù)、輻射強(qiáng)度、風(fēng)速、溫度等因素的波動(dòng)，對(duì)區(qū)域蒸發(fā)變化都有著重要影響[7-12]。尤其是在水資源匱乏的干旱區(qū)，了解蒸發(fā)演變特征對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的健康生產(chǎn)及水資源的高效利用都有著極為重要的現(xiàn)實(shí)意義[13-14]。本文以典型干旱區(qū)—新疆吐魯番為例，收集相關(guān)氣象數(shù)據(jù)，分析探討了吐魯番近50 a蒸發(fā)演變特征及影響因素，進(jìn)步一揭示了干旱區(qū)水文循環(huán)特征，為提高干旱區(qū)水資源可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

吐魯番盆地位于我國新疆中部，四周環(huán)山，西、北部是博格達(dá)山，東部為庫木塔格丘陵，南部為卻勒塔格山(圖1)。其獨(dú)特的地形形成了暖溫帶干旱荒漠氣候，突出特點(diǎn)就是干燥、多風(fēng)、溫差大[15]。通常最低氣溫出現(xiàn)在1月份，最高氣溫出現(xiàn)在7月份，年溫差在44 ℃左右[16]。受北部博格達(dá)山對(duì)氣流的阻礙影響，盆地中心年均降雨不足17 mm，而年均蒸發(fā)量在2 647～3 287 mm之間。

圖1 研究區(qū)地理區(qū)位

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文1970～2020年觀測(cè)數(shù)據(jù)來源于吐魯番(51573)氣象站，蒸發(fā)皿型號(hào)為20 cm口徑。并對(duì)逐日、逐月數(shù)據(jù)進(jìn)行缺失值、異常值處理，缺失值采用相鄰數(shù)據(jù)平均值，異常值予以剔除。最終整理為年數(shù)據(jù)，為下一步數(shù)據(jù)分析提供支撐。

1.3 研究方法

1.3.1 數(shù)據(jù)均值化 首先氣象站采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行缺失值和均值化處理，缺失值取其前后數(shù)據(jù)的均值，均值化目的是消除計(jì)算過程中不同量綱的影響，計(jì)算見公式(1)：

(1)

1.3.2 曼肯德爾趨勢(shì)檢測(cè)(M-K) 設(shè)氣候序列為x1，x2，…，xn，Sk表示第i個(gè)樣本xi>xj(1≤j≤i)的累計(jì)數(shù)，計(jì)算見公式(2)：

(2)

在時(shí)間序列隨機(jī)獨(dú)立的假定下，Sk的均值E[Sk]和方差Var[Sk]計(jì)算見公式(3)：

(3)

統(tǒng)計(jì)量UFk和UBn-k計(jì)算見公式(4)：

(4)

式中：UFk值大于0，則表明序列呈上升趨勢(shì)，小于0則表明呈下降趨勢(shì)；當(dāng)它們超過臨界直線時(shí)，表明上升或下降趨勢(shì)顯著；超過臨界線的范圍確定為出現(xiàn)突變的時(shí)間區(qū)域。如果UFk和UBk2條曲線出現(xiàn)交點(diǎn)，且交點(diǎn)在臨界線之間，那么交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻便是突變開始的時(shí)間。

1.3.3 小波分析(wacelet analysis) 該方法是由Morlet于20世紀(jì)80年代提出，主要用于時(shí)頻信號(hào)的分辨處理，能夠挖掘信號(hào)內(nèi)部隱藏的周期性及趨勢(shì)性。其基本思想就是用一簇小波函數(shù)來表示或逼近某一信號(hào)或函數(shù)，小波函數(shù)Ψ(t)需滿足公式(5)：

(5)

式中：Ψ(t)為基小波函數(shù)。通過尺度的伸縮可形成許多子小波函數(shù)，見公式(6)。

(6)

式中：Ψa,b(t)為子小波簇；a為尺度因子，反映序列變化周期；b為伸縮因子，反映時(shí)序平移變化。

1.3.4 灰色關(guān)聯(lián)分析法 灰色關(guān)聯(lián)法主要用于分析不同影響因子與因變量之間的關(guān)聯(lián)程度，反映影響因子對(duì)因變量的貢獻(xiàn)度。計(jì)算步驟如下：

(1)計(jì)算不同影響因子與因變量的絕對(duì)值差(i，見公式(7)：

Δi=|x0(k)-xi(k)|

(7)

式中：x0(k)為均值化處理后的蒸發(fā)量；xi(k)為均值化處理后的各影響因子數(shù)據(jù)，包括相對(duì)濕度、氣溫、水汽壓、風(fēng)速、日照時(shí)數(shù)、降水。

(2)計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)ζi(k)，見公式(8)：

ζi=

(8)

式中：ρ為分辨系數(shù)，根據(jù)前人經(jīng)驗(yàn)，一般取0.5。

(3)計(jì)算關(guān)聯(lián)度γi，見公式(9)：

(9)

式中：i表示不同影響因子，n表示時(shí)間序列長度。

1.3.5 參考蒸發(fā)量計(jì)算(ET0) 本文采用修正彭曼公式計(jì)算研究區(qū)水面蒸發(fā)量，計(jì)算公式見(10～12)。

(10)

(11)

(12)

式中：ET0為參考蒸發(fā)量，mm/d；ETrad為輻射項(xiàng)，mm/d；ETaero為空氣動(dòng)力學(xué)項(xiàng)，mm/d；C取經(jīng)驗(yàn)系數(shù)1.0；Δ為飽和溫度水汽壓曲線的斜率，kPa/℃；Rn為冠層表面凈輻射，MJ/(m2·d)；γ為溫度計(jì)常數(shù)，kPa/℃；au取經(jīng)驗(yàn)系數(shù)0.26；bu取經(jīng)驗(yàn)系數(shù)0.14；U2為2 m高處的風(fēng)速，m/s；ea為飽和水汽壓，kPa；ed為實(shí)際水汽壓，kPa。

1.3.6 水面蒸發(fā)時(shí)序預(yù)測(cè) 以修正彭曼公式計(jì)算水面蒸發(fā)為依據(jù)，采用LSTM-循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)序模型，對(duì)研究區(qū)未來5年水面蒸發(fā)進(jìn)行預(yù)測(cè)，建模步驟詳見文獻(xiàn)[17-18]。誤差精度采用MAPE(平均絕對(duì)百分比誤差)、RMSE(均方根誤差)、MAE(平方絕對(duì)誤差)3個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估。

2 結(jié)果與分析

2.1 蒸發(fā)時(shí)序變化特征

圖2顯示，近50 a新疆吐魯番地區(qū)年均蒸發(fā)量整體上呈緩慢上升趨勢(shì)，年均上升2.5 mm。在研究時(shí)段內(nèi)，蒸發(fā)量經(jīng)歷3個(gè)不同變化時(shí)期，1970～1990年為緩慢上升期，年均升高2.1 mm；1990～2015年為明顯下降期，年均下降7.8 mm；2015～2020年為顯著上升期，年均升高76.9 mm。近5 a吐魯番地區(qū)水面蒸發(fā)主導(dǎo)了其近50 a蒸發(fā)變化趨勢(shì)，且波動(dòng)明顯。一個(gè)具有較大波動(dòng)性的水文變化過程，會(huì)對(duì)區(qū)域水文生態(tài)的穩(wěn)定帶來不可預(yù)估的影響，擾亂當(dāng)?shù)厮Y源利用規(guī)劃。而對(duì)于缺水十分嚴(yán)重的干旱區(qū)來說，分析其蒸發(fā)變化的成因，進(jìn)一步探究當(dāng)?shù)厮难h(huán)演化過程，有利于實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)厮Y源的可持續(xù)利用。

圖2 吐魯番年均蒸發(fā)量變化特征

2.2 蒸發(fā)周期變化特征

本文采用Haar小波函數(shù)對(duì)研究區(qū)1970～2020年蒸發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)行周期性及趨勢(shì)性分析。由圖3可知，研究區(qū)蒸發(fā)存在3個(gè)明顯震蕩周期，分別為3～5、10～15、25～30 a。其中，25～30 a為研究區(qū)蒸發(fā)主震蕩周期，先后經(jīng)歷低蒸發(fā)-高蒸發(fā)-低蒸發(fā)-高蒸發(fā)-低蒸發(fā)5個(gè)完整階段，貫穿整個(gè)研究時(shí)段。2015年后重現(xiàn)高蒸發(fā)特征，這與實(shí)際情況高度吻合；3～5 a為次震蕩周期，尤其是在1984年后，呈現(xiàn)出明顯的高蒸發(fā)-低蒸發(fā)-高蒸發(fā)-低蒸發(fā)的變化特點(diǎn)，且在2015年后，高蒸發(fā)與低蒸發(fā)差異顯著化，表明近幾年研究區(qū)蒸發(fā)出現(xiàn)劇烈變化；10～15 a震蕩周期自1982年起出現(xiàn)明顯周期性變化，表現(xiàn)為高蒸發(fā)-低蒸發(fā)-高蒸發(fā)-低蒸發(fā)的特征，同樣在2015年前后，高蒸發(fā)與低蒸發(fā)出現(xiàn)明顯差異。

圖3 小波實(shí)部系數(shù)圖

結(jié)合圖4小波方差分析，波峰為震蕩周期，最高波峰為主震蕩周期。1970～2020年研究區(qū)存在3個(gè)顯著波峰，分別為1975、1982、1998年，相應(yīng)變化周期為5、12、28 a。其中1998年對(duì)應(yīng)最大波峰值為主震蕩周期，即研究區(qū)蒸發(fā)主變化周期為28 a左右，該結(jié)論與圖3結(jié)果相符。此外，依據(jù)小波方差曲線變化趨勢(shì)，在2000年之后曲線再次上升，說明研究區(qū)蒸發(fā)可能存在30 a以上的主周期。

圖4 小波分析方差變化

2.3 蒸發(fā)突變檢測(cè)

圖5顯示，1991年前后研究區(qū)蒸發(fā)量發(fā)生突變，由高蒸發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)榈驼舭l(fā)，且在1995～1998年間蒸發(fā)量下降顯著(P<0.05)，2007年前后下降趨勢(shì)極顯著(P<0.01)，2005～2020年有明顯上升。該結(jié)果與研究區(qū)實(shí)際蒸發(fā)統(tǒng)計(jì)結(jié)果吻合。為進(jìn)一步驗(yàn)證該結(jié)果，本文采用滑動(dòng)t檢驗(yàn)，對(duì)研究區(qū)1970～2020年蒸發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)檢測(cè)，結(jié)果顯示：在整個(gè)研究期內(nèi)，共存在4個(gè)極顯著突變節(jié)點(diǎn)，分別為1982、1991、2004、2006年，其中1982、2004年前后蒸發(fā)上升趨勢(shì)極為顯著(P<0.01)，1991、2005年前后下降趨勢(shì)極為顯著(P<0.01)，見圖6。結(jié)合M-K及滑動(dòng)t檢測(cè)法，確定研究區(qū)近50 a蒸發(fā)發(fā)生突變時(shí)間節(jié)點(diǎn)為1991年，蒸發(fā)量顯著下降。

圖5 1970～2020年蒸發(fā)突變檢測(cè)

圖6 1970～2020年蒸發(fā)滑動(dòng)t突變檢測(cè)

2.4 蒸發(fā)時(shí)域演化特征

2.4.1 50 a尺度變化 通過灰色關(guān)聯(lián)法，計(jì)算得出不同影響因子與蒸發(fā)的關(guān)聯(lián)度，見表1?？芍?，在1970～2020近50 a尺度上，影響因子與蒸發(fā)量的關(guān)聯(lián)度排序?yàn)椋喝照諘r(shí)數(shù)>溫度>水汽壓>相對(duì)濕度>風(fēng)速>降雨。日照時(shí)數(shù)成為影響研究區(qū)蒸發(fā)變化的主要因素，時(shí)長越長，蒸發(fā)量越大。溫度、水汽壓、相對(duì)濕度次之，兩者是影響區(qū)域蒸發(fā)速率的重要影響因子。通常水分供應(yīng)無明顯波動(dòng)時(shí)，溫度越高，蒸發(fā)速率越快，水汽壓隨之增大。而相對(duì)濕度的大小表示空氣水汽接近飽和的程度，與大氣中水汽含量密切相關(guān)，且與溫度成反比關(guān)系，溫度越高相對(duì)濕度越小。最后為風(fēng)速和降雨，一般風(fēng)速愈大蒸發(fā)愈快，干旱地區(qū)極少的降雨對(duì)研究區(qū)蒸發(fā)影響有限。一個(gè)區(qū)域的蒸發(fā)變化是整個(gè)氣象因素的協(xié)同結(jié)果，彼此之間相互影響，相互制約。但整體上，該計(jì)算結(jié)果基本能夠真實(shí)的反映出研究區(qū)不同氣象因子對(duì)蒸發(fā)作用的貢獻(xiàn)度。

表1 不同影響因子與蒸發(fā)量的關(guān)聯(lián)度

2.4.2 10 a尺度變化 以10 a作為分隔單位，將研究期分為5個(gè)時(shí)段：1970～1980、1981～1990、1991～2000、2001～2010、2011～2020。通過分析不同時(shí)段不同影響因子對(duì)蒸發(fā)的關(guān)聯(lián)度，以確定不同影響因子對(duì)蒸發(fā)影響的演化趨勢(shì)，計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 不同影響因子與蒸發(fā)量的關(guān)聯(lián)度演化趨勢(shì)

如表2所示，在10 a尺度上，影響蒸發(fā)主導(dǎo)因素發(fā)生明顯變化。1970～1980年，溫度及日照時(shí)數(shù)決定了研究區(qū)蒸發(fā)量變化趨勢(shì)。1981～1990年，水汽壓及相對(duì)濕度成為主導(dǎo)因素。1991～2000年，主導(dǎo)因素演化為溫度及水汽壓。2001～2010，演化為日照時(shí)數(shù)及水汽壓。至2011～2020年，溫度及風(fēng)速對(duì)蒸發(fā)量影響顯著；而就單一影響因子來看，相較于其他影響因子，降雨對(duì)蒸發(fā)的關(guān)聯(lián)度最小，但其在時(shí)域上整體呈上升演化趨勢(shì)。溫度、水汽壓及相對(duì)濕度三者演化趨勢(shì)相似，1970～2000年均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，2001～2020呈下降趨勢(shì)。日照時(shí)數(shù)關(guān)聯(lián)度在1991～2000年、2010～2020年出現(xiàn)顯著下降趨勢(shì)，這與該時(shí)段空氣質(zhì)量及云量有密切關(guān)系。風(fēng)速關(guān)聯(lián)度整體上呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，近10 a上升趨勢(shì)明顯，與溫度成為當(dāng)前影響吐魯番水面蒸發(fā)的主導(dǎo)氣象因素。

2.4.2 5 a尺度變化 以5 a作為分割單位，分別計(jì)算出不同時(shí)段與蒸發(fā)的關(guān)聯(lián)度，見圖7。可以看出，在5 a尺度上，1970～1975年日照時(shí)數(shù)與蒸發(fā)關(guān)聯(lián)度明顯高于其他氣象因子；而在1976～2010年間溫度逐漸演化為影響蒸發(fā)的主導(dǎo)因素；2011～2015年演化為風(fēng)速及日照時(shí)數(shù)，2016～2020年為相對(duì)濕度及水汽壓。而在整個(gè)研究期內(nèi)，降雨對(duì)蒸發(fā)的影響呈現(xiàn)緩慢上升趨勢(shì)。

圖7 5 a尺度不同影響因子關(guān)聯(lián)度演化趨勢(shì)

綜合10 a和5 a尺度上的關(guān)聯(lián)度變化特征發(fā)現(xiàn)，整體上溫度及水汽壓是影響當(dāng)?shù)卣舭l(fā)變化的主要因素。而在50 a尺度上，日照時(shí)數(shù)為影響蒸發(fā)的主導(dǎo)因素。由此可見，在不同時(shí)間尺度，氣象因子與蒸發(fā)關(guān)聯(lián)度的演化趨勢(shì)存在明顯差異，說明吐魯番地區(qū)氣象變化較為復(fù)雜，除自然因素對(duì)蒸發(fā)的影響外，人類活動(dòng)如城鎮(zhèn)化帶來的下墊面的變化、耕地質(zhì)量及結(jié)構(gòu)的變化等都是影響蒸發(fā)的潛在因素。此外，在不同時(shí)間尺度上，降雨對(duì)蒸發(fā)的影響正在逐步上升。

2.5 參考蒸發(fā)及時(shí)序預(yù)測(cè)

2.5.1 參考蒸發(fā)時(shí)序特征 利用修正彭曼公式計(jì)算蒸發(fā)量整體上高于實(shí)測(cè)蒸發(fā)量，但兩者趨勢(shì)變化相似(圖8)。1970～2015年整體上呈現(xiàn)平穩(wěn)下降趨勢(shì)，7 mm/a。2015年后，參考蒸發(fā)量平均為3 059.24 mm/a，明顯低于實(shí)際蒸發(fā)量3 225.24 mm/a。參考蒸發(fā)量趨勢(shì)變化在一定程度上反映了研究區(qū)氣象變化特征，如溫度、輻射等。

圖8 參考蒸發(fā)量變化趨勢(shì)

2.5.2 參考蒸發(fā)時(shí)序預(yù)測(cè) 依據(jù)參考蒸發(fā)計(jì)算結(jié)果，將1970～2020年數(shù)據(jù)20%作為LSTM模型驗(yàn)證集(測(cè)試集)，本文選取2011～2020年10 a作為驗(yàn)證集，1970～2010年作為訓(xùn)練集，結(jié)果見圖9。

圖9 LSTM模型水面蒸發(fā)預(yù)測(cè)

LSTM模型模擬精度均在可接受范圍內(nèi)，表明LSTM模型可較好的反映研究區(qū)水面蒸發(fā)實(shí)際情況，具有較高的可信度，見表3。本文利用該模型對(duì)研究區(qū)未來5 a水面蒸發(fā)進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果顯示，未來5 a吐魯番地區(qū)水面蒸發(fā)整體呈下降趨勢(shì)，具一定波動(dòng)性，年均蒸發(fā)量為3 073.42 mm，見表4。

表3 模型模擬精度計(jì)算結(jié)果

表4 未來5 a水面蒸發(fā)預(yù)測(cè)

3 討論

近50 a來，吐魯番地區(qū)水面蒸發(fā)呈緩慢上升趨勢(shì)，1970～2015年表現(xiàn)為下降趨勢(shì)，近5 a呈顯著上升趨勢(shì)。相關(guān)研究表明，研究區(qū)2003～2013年地下水位持續(xù)顯著下降，對(duì)當(dāng)?shù)厮倪^程產(chǎn)生了一定影響，如蒸散發(fā)量減少、地下水資源補(bǔ)排功能下降等。至2013年后，地下水位有了緩慢恢復(fù)，同時(shí)水面蒸發(fā)量隨之呈上升趨勢(shì)[19]。其次，2000～2010年研究區(qū)耕地和草地大幅增加，水域面積縮小(湖泊萎縮)，也是導(dǎo)致該時(shí)段蒸發(fā)減小的重要原因之一[20]。部分學(xué)者對(duì)吐魯番地區(qū)1981～2010年蒸發(fā)量變化進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)該時(shí)段內(nèi)年平均蒸發(fā)量均呈遞減趨勢(shì)[21-22]，與本文結(jié)論趨于一致。近幾年來，研究區(qū)降水量呈波動(dòng)變化，氣溫以0.41 ℃/10 a的速率上升，加速水面蒸發(fā)速率[23]。其中，張慧琴[24]等研究發(fā)現(xiàn)吐魯番盆地1960～2011年氣溫以0.373 ℃/10 a速度上升，氣溫上升趨勢(shì)明顯。不同影響因素之間存在復(fù)雜的關(guān)聯(lián)性，一個(gè)區(qū)域的水面蒸發(fā)演化規(guī)律是多重因素協(xié)同的結(jié)果，需以系統(tǒng)觀進(jìn)行研究探索，從而揭示區(qū)域水文過程特征。

在整個(gè)研究期內(nèi)，吐魯番地區(qū)水面蒸發(fā)呈現(xiàn)3個(gè)震蕩周期，其中主震蕩周期為28 a，先后經(jīng)歷低蒸發(fā)-高蒸發(fā)-低蒸發(fā)-高蒸發(fā)-低蒸發(fā)5個(gè)變化階段。在一個(gè)主周期的變化尺度內(nèi)，常常伴有一定的次周期存在。本研究存在3～5、10～15 a 2個(gè)次周期，表明研究區(qū)氣候變化在較小時(shí)間尺度上仍存在一定的差異性。

蒸發(fā)量的下降對(duì)研究區(qū)水文循環(huán)過程的有著重要影響。吐魯番地區(qū)蒸發(fā)量于1991年左右發(fā)生突變，高蒸發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)榈驼舭l(fā)。根據(jù)不同影響因子與蒸發(fā)關(guān)聯(lián)度的演化趨勢(shì)分析，50 a尺度上，日照時(shí)數(shù)及溫度是影響區(qū)域蒸發(fā)的主要因素；10 a尺度上，溫度及水汽壓成為是影響區(qū)域蒸發(fā)的主導(dǎo)因素；5 a尺度上，溫度及日照時(shí)數(shù)演變?yōu)橹鲗?dǎo)因素。考慮到多種氣象因素的影響，在時(shí)域上降雨和風(fēng)速對(duì)吐魯番地區(qū)蒸發(fā)量的影響正在緩慢上升，而溫度、水汽壓及相對(duì)濕度等因素對(duì)蒸發(fā)量的影響在10 a尺度上則呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，5 a尺度上呈現(xiàn)出一定的周期性。綜上，在不同時(shí)間尺度上，溫度成為影響研究區(qū)水面蒸發(fā)主導(dǎo)因素，而近些年吐魯番地區(qū)氣溫逐漸升高，進(jìn)一步加劇了當(dāng)?shù)馗珊党潭?。呂婷等[25]研究表明，吐魯番市氣溫變化存在30 a左右主周期，該研究結(jié)果與本文蒸發(fā)主震蕩周期基本一致，間接表明氣溫變化已成為影響吐魯番地區(qū)水面蒸發(fā)的主要因子。

根據(jù)LSTM模型預(yù)測(cè)結(jié)果，未來5 a吐魯番地區(qū)水面蒸發(fā)量將會(huì)呈下降趨勢(shì)。但相對(duì)2010年之前，吐魯番地區(qū)未來5 a蒸發(fā)量仍偏高。在短時(shí)間尺度上，蒸發(fā)主要受地理環(huán)境、氣候變化影響，如吐魯番盆地?zé)崃骱脱靥焐轿鞅边^來的冷流相遇，在吐魯番盆地西部形成強(qiáng)風(fēng)帶，影響當(dāng)?shù)厮难h(huán)過程。

4 結(jié)論

本文通過對(duì)吐魯番地區(qū)近50 a來的蒸發(fā)變化趨勢(shì)、周期、突變及演化特征進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：

1) 1970～2020年吐魯番地區(qū)水面蒸發(fā)經(jīng)歷了3個(gè)不同變化時(shí)期，1970～1990年為緩慢上升期，1990～2015年為明顯下降期，2015～2020年為顯著上升期。

2) 蒸發(fā)變化呈現(xiàn)3～5、10～15、25～30 a震蕩周期，28 a為主周期。其中蒸發(fā)量在1991年后顯著下降，2015年后有明顯上升。

3) 在不同時(shí)間尺度上，影響研究區(qū)蒸發(fā)的主導(dǎo)因素不同，在50 a尺度上為日照時(shí)數(shù)和溫度，10 a尺度上為溫度和水汽壓，5 a尺度上演變?yōu)闇囟群腿照諘r(shí)數(shù)。

4) 未來5 a吐魯番地區(qū)水面蒸發(fā)整體呈下降趨勢(shì)，年均蒸發(fā)為3 073.42 mm。