45年来中国蒸发皿蒸发量的变化特征及其成因

蒸发是地表热量平衡和水分平衡的组成部分,是水循环中最直接受土地利用和气候变化影响的一项。进行蒸发量变化的研究,对深入了解气候变化、探讨区域与水分循环变化规律具有十分重要的意义。文中利用中国472个气象站1957—2001年20cm口径蒸发皿的实测资料,分析了中国小型蒸发皿蒸发量的变化趋势及其变化原因。结果表明,尽管在这45年间中国年平均气温以0.2℃/(10a)的趋势递增,但是蒸发皿蒸发量总体上却以-34.12mm/(10a)的速度递减。蒸发皿蒸发量显著上升的地区只集中在少部分地区,如大兴安岭北部和北山地区;下降幅度最大的地区则集中在东部、西北北部和南部及西藏南部。通过对彭曼公式中能量平衡项和空气动力项的分析表明,东部蒸发皿蒸发量的下降主要是因为供蒸发的能量显著减少,而西部地区蒸发皿蒸发量的下降主要是供蒸发的动力下降所致。对各气象因子的趋势分析和相关分析表明,影响蒸发量的主要因子为风速和日照时数。

科尔沁沙地青贮玉米蒸散量的估算与分析

为准确估算科尔沁沙地青贮玉米实际蒸散量的变化规律,选用ASCE Penman-Monteith(ASCE-PM)模型计算参考作物蒸散发(ET0);利用双作物系数模型模拟土壤含水率与对应实测值进行统计分析,根据均方根误差、一致性指数、平均绝对误差和Nash-Sutcliffe效率指数4个指标以及回归系数和决定性系数对双作物系数模型进行率定和验证,然后模拟青贮玉米的作物系数,与ASCE-PM模型结合后模拟青贮玉米的蒸散发、棵间土壤蒸发和作物蒸腾规律,并分析其影响因素。结果表明:双作物系数模型准确地模拟土壤含水率和棵间土壤蒸发的变化过程,率定各阶段基础作物系数为0.25、0.9和0.5。棵间土壤蒸发先由播种时峰值下降到较低水平,于收割前有所回升;蒸腾速率除刚出苗和收割前呈单峰变化外大部分时段呈双峰变化,日内变化规律大体为中午高,早晚低,自出苗之日起生长中期后半段处于较高水平,之后逐渐减弱。青贮玉米蒸散量与太阳辐射线性关系最为显著(R=0.643),与气温、空气湿度和风速的相关性依次次之。ASCE-PM模型空气动力项5 d尺度贡献率为27.94%~77.66%,且随风速同增减。综上所述,ASCE-PM模型结合双作物系数可较好估算科尔沁沙地青贮玉米的实际蒸散量,以及棵间土壤蒸发和作物蒸腾量。

农业发展对东北地区参考作物蒸散发量变化趋势的影响

为了确定东北地区参考作物蒸散发量ET_(0)的历史变化趋势是否受到了农业发展的影响,为农业水资源高效利用提供支撑。利用东北地区109个气象站1961-2017年日气象数据计算参考作物蒸散发量,并确定全年、生长季(5-9月)和非生长季(10-4月)的变化趋势。利用站点周围5 km半径范围内耕地面积比例(CF)作为衡量农业活动影响大小的指标,分析ET_(0)及其辐射项(ET_(rad))和空气动力学项(ET_(aero))变化趋势值大小与耕地面积比例指标之间的关联,并对比不同类型站点ET_(0)的变化。结果表明:东北地区气象站观测到的ET_(0)1961-2017年变化趋势值与站点周围5 km半径范围内耕地面积比例CF值具有显著负相关关系,CF值越大,ET_(0)下降的趋势越显著。ET_(rad)总体呈增加趋势,与站点CF值没有相关性。ET_(0)的显著下降主要来自于ET_(aero)。ET_(0)和ET_(aero)变化的趋势值与CF值之间的相关性在作物生长季更为显著;CF>60%的33个站点平均的生长季ET_(0)和ET_(aero)与CF<15%的18个站点的差值在1961-2017年间持续增长,与农业发展具有一定的一致性。农业发展通过空气动力学项加快了东北地区1961-2017年ET_(0)的下降趋势,在农业用水管理中应该考虑这种影响。

广东蒸发皿蒸发量的变化特征及成因

利用广东86个气象站1961-2008年20cm口径蒸发皿的实测资料,分析了广东小型蒸发皿蒸发量的变化趋势及其原因。结果表明,尽管在这48年间广东年平均气温以0.21oC/10a的趋势递增,但是蒸发皿蒸发量总体上却以-54.67mm/(10a)的速度递减。蒸发皿蒸发量上升的地区只集中在粤中部分地区,下降幅度最大的地区则在粤西南、粤东沿海和珠江三角洲。通过对彭曼公式中能量平衡项和空气动力项的分析表明,粤中蒸发皿蒸发量的上升主要是因为供蒸发的动力上升幅度略大于能量下降幅度,而蒸发皿蒸发量的下降主要是供蒸发的能量和动力共同下降(或能量下降幅度远大于动力上升幅度)所致。对各气象因子的趋势分析和相关分析表明,影响广东蒸发量的主要因子为日照时数和风速。