摘 "要：利用淠史杭灌區(qū)及周邊12個氣象站1958—2022年氣象觀測資料和Penman-Monteith公式計算參考作物蒸騰蒸發(fā)量（ET0），采用Mann-Kendall趨勢檢驗、敏感曲線和線性回歸等方法分析淠史杭灌區(qū)ET0變化特征及主要氣象因子對年ET0變化的貢獻，量化氣象因素對其影響。該研究成果對提高農(nóng)業(yè)應(yīng)對氣候變化適應(yīng)能力和抵御氣候災害能力具有重要意義。

關(guān)鍵詞：淠史杭灌區(qū)；參考作物蒸騰蒸發(fā)；敏感性分析；貢獻率；氣候變化

中圖分類號：S274 " " "文獻標志碼：A " " " " "文章編號：2096-9902（2024）08-0009-04

Abstract： Based on the meteorological observation data of Pishihang Irrigation District and its surrounding 12 meteorological stations from 1958 to 2022， using Penman-Monteith formula， the reference crop evaporation and transpiration （ET0） was calculated. The variation characteristics of ET0 and the contribution of main meteorological factors to annual ET0 in Pishihang Irrigation Area were analyzed by means of Mann-Kendall trend test， sensitive curve and linear regression. The results of this study are of great significance to improve the ability of agriculture to adapt to climate change and resist climate disasters.

Keywords： Pishihang Irrigation Area; reference crop evaporation and transpiration; sensitivity analysis; contribution rate; climate change

大中型灌區(qū)是我國重要的糧食生產(chǎn)功能區(qū)和重要農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)保護區(qū)，亦是我國農(nóng)業(yè)節(jié)水的主戰(zhàn)場[1]。淠史杭灌區(qū)是我國三大特大型灌區(qū)之一，灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水總量占總用水量的80%以上，然而隨著經(jīng)濟的發(fā)展和城鎮(zhèn)人口的增加，灌區(qū)用水供需矛盾日益突出。

作物蒸騰蒸發(fā)是影響作物生長、物質(zhì)積累和產(chǎn)量形成的關(guān)鍵因素之一[2]。參考作物蒸騰蒸發(fā)不僅是作物蒸騰蒸發(fā)估算和農(nóng)田灌溉制度制定的基本依據(jù)，亦可以用來評價氣候干濕程度和水資源虧缺程度。因此，詳細了解淠史杭灌區(qū)ET0的變化規(guī)律對于水資源的科學管理和農(nóng)業(yè)節(jié)水政策的合理制定具有重要意義[3-4]。

因此，本文利用淠史杭灌區(qū)內(nèi)及周邊12個站點1958—2022年逐月觀測數(shù)據(jù)計算了ET0，分析淠史杭灌區(qū)ET0時空變化特征，量化氣象因素對其影響，可以為加強水資源管理，提高農(nóng)業(yè)應(yīng)對氣候變化適應(yīng)能力和抵御氣候災害能力提供參考。

1 "材料與方法

1.1 "研究區(qū)概況

淠史杭灌區(qū)，介于115.50° E～117.68° E，30.99° N～32.56° N，是淠河、史河、杭埠河3個毗鄰灌區(qū)的總稱，位于安徽省中西部和河南省的中南部，地處大別山余脈的丘陵地帶，控制面積13 130 km2，設(shè)計灌溉面積73.3萬hm2，是我國3個特大型灌區(qū)之一。

1.2 "研究方法

參考作物蒸騰蒸發(fā)量ET0采用聯(lián)合國糧農(nóng)組織推薦的Penman-Monteith公式計算[5]

ET0=，（1）

式中：ET0為參考作物蒸騰蒸發(fā)量（mm/d）；Rn為作物表面凈輻射（MJ/（m2·d））；G為土壤熱通量（MJ/（m2·d））；T為2 m高度處空氣溫度（℃）；U2為2 m高度處風速（m/s）；es為飽和水汽壓（kPa）；ea為實際水汽壓（kPa）；Δ為水汽壓曲線斜率（kPa/℃）；γ為濕度計常數(shù)（kPa/℃）。

趨勢檢驗采用Man-kendall檢驗，參照Hu[2]的計算方法。敏感系數(shù)的計算方法參照李迎等[6]的方法，即敏感系數(shù)為ET0的相對變化量與單個氣象因子相對變化量之比。氣象因素對ET0變化的貢獻大小采用氣象因素與ET0的敏感系數(shù)乘以該因素的多年相對變化，即為該氣象因素對ET0變化的貢獻值。具體參照Li等[7]的計算方法。2 "結(jié)果與分析

2.1 "ET0時空變化特征

由圖1可知，淠史杭灌區(qū)1958—2022年ET0變化趨勢，淠史杭灌區(qū)年ET0的區(qū)域性差異十分明顯，各地的多年平均值為858.0～938.2 mm。年ET0具有明顯的空間分布規(guī)律，有合肥、六安、霍邱3個高值中心及舒城1個低值中心。四季ET0的空間分布規(guī)律與年ET0的相似。

2.2 "氣象因子時空變化特征

由圖2可知，溫度在研究區(qū)內(nèi)總體表現(xiàn)為南高北低的規(guī)律，在時間上表現(xiàn)為極顯著的上升趨勢。淠史杭灌區(qū)1958—2022年為15.7 ℃，其上升速率分別為0.28 ℃·10 a-1。相對濕度在空間分布上總體表現(xiàn)為南高北低的規(guī)律，在時間上表現(xiàn)為極顯著的下降趨勢。淠史杭灌區(qū)的1958—2022年為76.3%，年下降速率為0.94%·10 a-1。風速在空間分布上總體表現(xiàn)為西南低、東北高的規(guī)律，在時間上表現(xiàn)為極顯著的下降趨勢。淠史杭灌區(qū)的1958—2022年風速平均為2.4 m/s，下降速率為0.22 m/s·10 a-1。年日照時數(shù)在研究區(qū)內(nèi)總體表現(xiàn)為南低北高的規(guī)律，在時間上表現(xiàn)為極顯著的下降趨勢。年日照時數(shù)平均為1 981.8 h，下降速率為79.8 h·10 a-1。

2.3 "ET0對氣象因子的敏感性分析

由圖3可知，淠史杭灌區(qū)ET0對日最高溫度（Tmax）、日最低溫度（Tmin）、日平均溫度（T）、相對濕度（RH）、風速（U）和日照時數(shù)（N）的敏感系數(shù)平均值分別為-0.78、-0.30、0.87、-1.17、0.04和0.22。淠河灌區(qū)ET0對Tmax、Tmin、T、RH、U和N的敏感系數(shù)平均值分別為-0.80、-0.31、0.90、-1.19、0.04和0.22。史河灌區(qū)ET0對Tmax、Tmin、T、RH、U和N的敏感系數(shù)平均值分別為-0.74、-0.28、0.82、-1.12、0.04和0.23。杭埠河灌區(qū)ET0對Tmax、Tmin、T、RH、U和N的敏感系數(shù)平均值分別為-0.80、-0.33、0.92、-1.21、0.03和0.22。

2.4 "氣象因子對ET0的貢獻率

由圖4可知，氣象因子對ET0變化的貢獻率在不同區(qū)域是有差異的。Tmax、Tmin、T、RH和U、N對淠史杭灌區(qū)ET0的貢獻率分別為-5.66%、-4.23%、7.87%、5.67%、-1.85%和-5.09%；對淠河灌區(qū)ET0的貢獻率分別為-6.06%、-4.20%、8.15%、5.37%、-1.60%和-5.18%；對史河灌區(qū)ET0的貢獻率分別為-4.90%、-4.40%、7.76%、5.75%、-2.14%、-4.48%；對杭埠河灌區(qū)ET0的貢獻率分別為-6.53%、-3.66%、7.85%、6.87%、-1.46%和-7.09%。

3 "討論

本研究發(fā)現(xiàn)，1958—2022年淠史杭灌區(qū)ET0總體呈現(xiàn)不顯著下降趨勢，其中杭埠河灌區(qū)達到顯著水平。這與中國其他區(qū)域，如海河流域、華北平原和京津冀地區(qū)ET0自20世紀60年代以來呈下降趨勢一致。淠史杭灌區(qū)ET0氣候傾向率為-4.1 mm·10a-1，這與整個長江流域的3.4 mm·10a-1相近。在季節(jié)分布上，年ET0下降主要是由于夏季ET0下降導致的。

淠史杭灌區(qū)ET0變化對相對濕度最為敏感。本文中T、U、N的敏感系數(shù)為正值，RH的敏感系數(shù)為負值，這與前人的研究結(jié)果一致。然而，Tmax與Tmin的敏感系數(shù)為負值，這與前人在河南、山東等地的研究結(jié)果不同，這可能是與這些地方緯度高、日照時數(shù)長、溫度低有關(guān)。另外，不同區(qū)域氣象因子的多年變化趨勢也不盡相同，對ET0變化的貢獻也不一致。因此，綜合氣象因子的敏感系數(shù)和變化趨勢，能夠更好地定量評價各氣象因子對ET0的影響。近年來，氣溫升高ET0降低的“蒸發(fā)悖論”現(xiàn)象在很多地區(qū)得到廣泛的關(guān)注和驗證。淠史杭灌區(qū)也有這種現(xiàn)象。究其原因，很大程度上是因為區(qū)域氣溫升高對ET0的貢獻率在總貢獻率沒有風速和日照時數(shù)變化所占的比重大。Tmax、Tmin、T、RH、U和N對淠史杭灌區(qū)ET0的總貢獻率為-3.28%，然而ET0是呈現(xiàn)不顯著的下降趨勢的，這說明引起ET0變化的原因多樣化、復雜化，除這些氣象因子影響外，還與其他氣象因子及人類活動、下墊面變化等有關(guān)。此外，溫度的貢獻率為-2.01%，主要是由于日最高溫度與日最低溫度的貢獻率為負，且之和超過了日平均溫度。

4 "結(jié)論

1）淠史杭灌區(qū)年ET0總體呈現(xiàn)不顯著的下降趨勢，在時空分布上存在一定差異。淠河灌區(qū)、史河灌區(qū)全年ET0的變化趨勢與全灌區(qū)表現(xiàn)一致。然而，杭埠河灌區(qū)的年ET0下降趨勢達到顯著水平。

2）淠史杭灌區(qū)的年平均溫度、相對濕度、風速、日照時數(shù)分別呈現(xiàn)極顯著的上升、下降、下降、下降趨勢。

3）淠史杭灌區(qū)年ET0對相對濕度最為敏感，其次是日平均溫度、日最高溫度，對風速敏感性最低。氣象因子對ET0的貢獻率的絕對值表現(xiàn)為：相對濕度（5.67%）gt;日照時數(shù)（-5.09%）gt;溫度（-2.01%）gt;風速（-1.85%）。其中，相對濕度的貢獻率為正值，溫度、風速、日照時數(shù)的貢獻值為負值。日照時數(shù)下降是ET0不顯著下降的主要原因。

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