哈那提·阿布力哈孜

(新疆阿勒泰水文勘測(cè)局，新疆 阿勒泰 836500)

蒸發(fā)皿主要用于水文站水面蒸發(fā)量觀測(cè)，新疆地區(qū)水面蒸發(fā)量觀測(cè)主要通過E-601型蒸發(fā)皿和Φ20型蒸發(fā)皿(口徑為20 cm)進(jìn)行觀測(cè)。不同型號(hào)蒸發(fā)皿其觀測(cè)用途有所差異，Φ20型的蒸發(fā)皿主要用于長時(shí)間水面蒸發(fā)量的連續(xù)觀測(cè)，但不能對(duì)區(qū)域?qū)嶋H蒸發(fā)量進(jìn)行有效觀測(cè)[1]。E-601型蒸發(fā)皿主要用于大型河流以及水庫水面蒸發(fā)量的觀測(cè)，但具有較短的觀測(cè)時(shí)間序列[2-3]。近些年來，對(duì)于E-601型蒸發(fā)皿和Φ20型的蒸發(fā)皿蒸發(fā)轉(zhuǎn)換系數(shù)的研究取得一定成果[4-6]，通過研究表明不同型號(hào)蒸發(fā)皿需要結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H蒸發(fā)量進(jìn)行測(cè)算，不同區(qū)域由于氣候類型不同使得其蒸發(fā)轉(zhuǎn)換系數(shù)差異性較大。當(dāng)前，氣候變化對(duì)于阿勒泰地區(qū)水循環(huán)產(chǎn)生不同程度的影響[7-9]，亟須對(duì)流域水循環(huán)尤其是蒸發(fā)量變化特征進(jìn)行分析，考慮蒸發(fā)數(shù)據(jù)的一致性，需要對(duì)阿勒泰地區(qū)不同蒸發(fā)皿進(jìn)行轉(zhuǎn)換系數(shù)的測(cè)定。為此選取阿勒泰地區(qū)兩處水文站不同型號(hào)蒸發(fā)皿觀測(cè)資料，對(duì)其轉(zhuǎn)換系數(shù)分析。該成果對(duì)于阿勒泰地區(qū)蒸發(fā)量變化特征研究及水資源分析具有參考價(jià)值。

1 資料概況

選取阿勒泰地區(qū)兩處水文站進(jìn)行分析，結(jié)合各站點(diǎn)近20年不同蒸發(fā)皿觀測(cè)資料序列對(duì)其不同型號(hào)蒸發(fā)皿轉(zhuǎn)換系數(shù)進(jìn)行測(cè)算。夏季按照《水面蒸發(fā)觀測(cè)規(guī)范》(SD 265—1988)的要求不同型號(hào)蒸發(fā)皿同步觀測(cè)的時(shí)間為每日8時(shí)，E-601型蒸發(fā)皿在冬季時(shí)一次有效蒸發(fā)觀測(cè)的時(shí)間為封凍穩(wěn)定期到冰層融化期，Φ20型蒸發(fā)皿同步觀測(cè)的時(shí)段為每日。E-601型蒸發(fā)皿在穩(wěn)定封凍階段的蒸發(fā)總量計(jì)算公式如式(1)：

E前=h前-h取-h后+P+h加

(1)

式中：E前為E-601型蒸發(fā)皿在穩(wěn)定封凍階段的蒸發(fā)總量，mm；h前、h后分別為封凍前、封凍后蒸發(fā)皿觀測(cè)的水面高度，mm；h取、h加分別為封凍前、封凍后水面中高度變化，mm；P為封凍期降水總量，mm。E-601型蒸發(fā)皿在穩(wěn)定封凍期的蒸發(fā)量計(jì)算，如式(2)：

E日=E總/T

(2)

式中：E日為蒸發(fā)皿觀測(cè)的蒸發(fā)日值，mm/d；E總為蒸發(fā)皿蒸發(fā)觀測(cè)總量，mm；T為結(jié)冰期天數(shù)，d。

2 實(shí)例應(yīng)用

2.1 區(qū)域概況

選取阿勒泰地區(qū)兩處水文觀測(cè)站為具體實(shí)例，阿勒泰位于新疆的北部，夏季干燥少雨，冬季氣候較為寒冷，溫帶大陸性寒冷氣候?yàn)榘⒗仗┑貐^(qū)典型氣候，降水量年均值在130～220 mm之間，蒸發(fā)量較大。夏季蒸發(fā)量較大，冬季蒸發(fā)量相對(duì)較少，夏季蒸發(fā)量可占全年蒸發(fā)量的比重超過50%，春季和秋季蒸發(fā)量要高于冬季蒸發(fā)量。阿勒泰地區(qū)水文站蒸發(fā)皿觀測(cè)型號(hào)分別為E-601型蒸發(fā)皿和Φ20型的蒸發(fā)皿，其Φ20型的蒸發(fā)皿數(shù)據(jù)系列長度要短于E-601型蒸發(fā)皿，為保證蒸發(fā)皿數(shù)據(jù)資料的一致性，需要對(duì)Φ20型的蒸發(fā)皿和E-601型蒸發(fā)皿之間折算系數(shù)的分析，從而對(duì)Φ20型的蒸發(fā)皿蒸發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到E-601型蒸發(fā)皿蒸發(fā)數(shù)據(jù)系列，從而得到E-601型蒸發(fā)皿的蒸發(fā)觀測(cè)數(shù)據(jù)系列，用于分析氣候變化影響下阿勒泰地區(qū)蒸發(fā)皿蒸發(fā)的變化特征。近些年來，阿勒泰地區(qū)蒸發(fā)受氣候變化較為明顯，相關(guān)分析成果表明阿勒泰地區(qū)水面蒸發(fā)呈現(xiàn)較為明顯的遞減變化，年代際水面蒸發(fā)數(shù)據(jù)遞減率為15.3 mm/10 a，從2000年后阿勒泰地區(qū)水面蒸發(fā)遞減趨勢(shì)要明顯高于2000年以前，氣溫是阿勒泰地區(qū)水面蒸發(fā)變化的主因。

2.2 不同蒸發(fā)皿時(shí)程分配及折算系數(shù)

對(duì)阿勒泰地區(qū)不同蒸發(fā)皿各月蒸發(fā)同步觀測(cè)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并對(duì)其不同蒸發(fā)皿之間的折算系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，兩種蒸發(fā)皿各月蒸發(fā)折算系數(shù)計(jì)算結(jié)果見表1。此外對(duì)各站2013—2021年E-601型蒸發(fā)皿和Φ20型的蒸發(fā)皿觀測(cè)的蒸發(fā)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表2。

表1 阿勒泰地區(qū)不同蒸發(fā)皿折算系數(shù)分析結(jié)果

從阿勒泰地區(qū)2個(gè)水文站不同蒸發(fā)皿時(shí)程分配可看出，非冰期4—10月蒸發(fā)量占全年蒸發(fā)量比重在85%～90%之間，冰期11月—次年3月蒸發(fā)比重較低。各蒸發(fā)皿觀測(cè)的蒸發(fā)量最高值均集中在5月，12月為各蒸發(fā)皿蒸發(fā)觀測(cè)最低值。E-601型和Φ20型兩種類型蒸發(fā)皿最大蒸發(fā)量和最小蒸發(fā)量比值分別為6.87和10.75，此外非冰期兩種型號(hào)蒸發(fā)皿之間的差異相對(duì)較低。從不同蒸發(fā)皿各年度蒸發(fā)量觀測(cè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可看出，E-601型和Φ20型兩種類型蒸發(fā)皿觀測(cè)的蒸發(fā)量年值平均變幅分別為-17.5 mm和-29.8 mm，阿勒泰地區(qū)年尺度水面蒸發(fā)量總體呈現(xiàn)遞減變化。阿勒泰地區(qū)在冰期(11月—次年3月)蒸發(fā)皿轉(zhuǎn)換系數(shù)分別為0.66和0.68，而在非冰期(4—10月)轉(zhuǎn)換系數(shù)分別為0.63和0.65，年蒸發(fā)皿轉(zhuǎn)換系數(shù)為0.64和0.66。采用該系數(shù)轉(zhuǎn)換的E-601型和Φ20型兩種類型蒸發(fā)量均值存在一定的差異，這主要是因?yàn)橥接^測(cè)數(shù)據(jù)系列相對(duì)較少，使得Φ20型小型蒸發(fā)皿蒸發(fā)量觀測(cè)值和實(shí)際水面蒸發(fā)量有所差異，而E-601主要觀測(cè)大型水面蒸發(fā)量因此其和水面實(shí)際蒸發(fā)量差異相對(duì)較小。

2.3 不同蒸發(fā)皿相關(guān)性分析

在不同蒸發(fā)皿蒸發(fā)折算系數(shù)分析的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步探討阿勒泰地區(qū)不同蒸發(fā)皿蒸發(fā)量觀測(cè)值之間的差異性，對(duì)阿勒泰地區(qū)2處水文站點(diǎn)E-601型和Φ20型蒸發(fā)皿的相關(guān)性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表3。

表3 阿勒泰地區(qū)不同類型蒸發(fā)皿相關(guān)性統(tǒng)計(jì)結(jié)果

從阿勒泰地區(qū)不同類型蒸發(fā)皿相關(guān)性統(tǒng)計(jì)結(jié)果可看出，2處水文站E-601型和Φ20型蒸發(fā)皿均具有較好的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)均在0.65以上，此外非冰期相關(guān)系數(shù)要好于冰期，20 cm口徑的蒸發(fā)皿主要用于長時(shí)間水面蒸發(fā)量的連續(xù)觀測(cè)，觀測(cè)的水面蒸發(fā)量總體要高于實(shí)際水面蒸發(fā)量，E-601型蒸發(fā)皿主要用于大型河流以及水庫水面蒸發(fā)量的觀測(cè)，因此E-601型蒸發(fā)皿受外界因素干擾相對(duì)較大，使得其水面蒸發(fā)量測(cè)定數(shù)據(jù)總體小于實(shí)際水面蒸發(fā)量，但由于阿勒泰地區(qū)蒸發(fā)量較大，年均值在1370～2070 mm之間，由于蒸發(fā)量較大降低了E-601型蒸發(fā)皿和Φ20型的蒸發(fā)皿之間的差異性，使得其不同月份各觀測(cè)樣本數(shù)據(jù)系列下的相關(guān)系數(shù)均較高。因此對(duì)于阿勒泰地區(qū)而言，為保持蒸發(fā)皿觀測(cè)數(shù)據(jù)的一致性，可非時(shí)間段對(duì)不同蒸發(fā)皿之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換計(jì)算，在冰期(11月—次年3月)蒸發(fā)皿轉(zhuǎn)換系數(shù)可在0.61～0.62進(jìn)行取值，而非冰期(4—10月)轉(zhuǎn)換系數(shù)0.66～0.67進(jìn)行取值，通過不同時(shí)間段蒸發(fā)皿觀測(cè)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，即可保證整個(gè)蒸發(fā)皿觀測(cè)數(shù)據(jù)系列的一致性。

3 結(jié) 論

(1)阿勒泰地區(qū)兩處水文站E-601型和Φ20型蒸發(fā)皿均具有較好的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)在0.65以上，非冰期相關(guān)系數(shù)要好于冰期，由于阿勒泰地區(qū)蒸發(fā)量較大，降低了E-601型蒸發(fā)皿和Φ20型的蒸發(fā)皿之間的差異性。

(2)對(duì)于阿勒泰地區(qū)而言，為保持蒸發(fā)皿觀測(cè)數(shù)據(jù)的一致性，可非時(shí)間段對(duì)不同蒸發(fā)皿之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換計(jì)算，在冰期(11月—次年3月)蒸發(fā)皿轉(zhuǎn)換系數(shù)可在0.61～0.62進(jìn)行取值，而非冰期(4—10月)轉(zhuǎn)換系數(shù)0.66～0.67進(jìn)行取值。

(3)E-601型和Φ20型蒸發(fā)皿受外界因素如降水影響較為明顯，在后續(xù)的研究中還應(yīng)重點(diǎn)針對(duì)不同類型蒸發(fā)皿蒸發(fā)觀測(cè)精度的影響因素進(jìn)行深入分析。