三工河流域蒸发量变化特征分析

2022-09-12

三工河流域位于天山北麓中段东部, 准噶尔盆地南缘, 流域面积304 km2, 自中游的天池至末端的北沙窝直线距离约55 km, 高差为1 470 m, 流域内的气候条件随着海拔的不同存在显著差异。李新、杨余辉等从温度、降水等方面对三工河流域的气候变化特征进行了研究, 但对三工河流域山区和平原蒸发量气候变化及其影响因素尚缺乏系统的研究[1,2]。本文以天池气象站 (海拔1 942.5m) 代表三工河流域山区, 以阜康气象站 (海拔547.0m) 代表平原区对三工河流域近46 a蒸发皿蒸发量观测资料进行分析, 旨在总结蒸发量变化规律并揭示其变化的影响因素。

1 资料和方法

1.1 资料来源

本文选用三工河流域内天池气象站和阜康气象站1965-2010年气象资料。资料中的蒸发量如无特殊说明均指蒸发皿蒸发量。

1.2 计算方法

利用一元线性回归分析方法进行气候倾向率和变化过程分析;采用滑动t检验法来确定气候突变。

2 三工河流域蒸发量的变化特征

2.1 平原蒸发量的变化特征

三工河流域平原近46a平均蒸发量为1 774.9 mm。冬季 (12-2月) 为27.6 mm, 约占全年的2%;春季 (3-5月) 为516.9 mm, 约占全年的29%;夏季 (6-8月) 为906.9 mm, 约占全年的51%;秋季 (9-11月) 为323.4mm, 约占全年的18%。说明平原区夏季蒸发的多少对水循环的作用最大, 春、秋季次之, 冬季最小。

三工河流域46 a平原蒸发量呈现下降态势, 其气候倾向率为-166.18 mm/10 a (通过99%显著性检验) 。从变化过程分析, 20世纪六七十年代蒸发量较多, 其5 a滑动平均值均在46a平均值以上。从1984-2010年, 除1986年和2001年外其他年份蒸发量均低于46 a平均值。1974年蒸发量达到46 a来最高值2463.7 mm, 超出平均值688.8 mm;2007年蒸发量为近46 a来最低值1 328.0 mm, 低于平均值446.9 mm。

就各季蒸发量变化而言, 季蒸发量变化态势与年变化态势基本一致, 均呈现下降趋势。其表现除冬季外都是20世纪六七十年代蒸发量居多, 之后蒸发量偏少。但各季变化差别较大, 春、夏、秋、冬季变化速率分别为-36.24、-95.08、-33.11、-1.77 mm/10 a (均通过99%显著性检验) , 由此看出, 三工河流域平原区20世纪80年代以来年蒸发量减小主要是由于夏季蒸发量减小所致, 春、秋季次之, 冬季影响相对较弱。

2.2 山区蒸发量的变化特征

三工河流域山区46a平均蒸发量为1 349.6 mm。冬季 (12-2月) 为92.0 mm, 约占全年的6.8%;春季 (3-5月) 为343.0 mm, 约占全年的25.4%;夏季 (6-8月) 为616.0mm, 约占全年的45.6%;秋季 (9-11月) 为298.3 mm, 约占全年的22.1%。

山区46a平均蒸发量和平原一样总体呈下降趋势, 但下降幅度远较平原区小, 其气候变化率为-18.24 mm/10a (未通过显著性检验) 。从变化过程分析, 2 0世纪六七十年代蒸发量较多, 其5 a滑动平均值均在46 a平均值以上。1974年达到46 a来最高值1 761.9 mm, 之后开始下降, 1979年降到最低值1 102.8 mm后到90年代中期蒸发量一直持续较少, 90年代中期至本世纪10年代再次进入蒸发量较多时期。

三工河流域山区各季蒸发量变化趋势不尽一致, 但其表现都是20世纪六七十年代和90年代中后期至本世纪10年代蒸发量居多, 期间的时段蒸发量偏少。从年变化趋势来看, 夏季蒸发量以-20.29 mm/10 a (通过95%显著性检验) 速率下降。秋季也略有下降, 冬、春两季则略有上升, 但变化趋势都不明显, 未通过显著性检验。由此可见, 山区蒸发量总体呈下降趋势主要是由夏季蒸发量的减少所致。

2.3 三工河流域蒸发量的突变检测

2.3.1 平原蒸发量的突变

利用滑动t检验法对三工河流域平原近46 a蒸发量时间序列进行突变分析。此处n=46, 不断变动两子序列长度n1和n2, 计算滑动统计量t, 当取n1=25, n2=23时 (即将子序列分为1965-1983和1984-2010年) , t=10.484, 远远大于显著性水平ɑ=0.05时临界值tɑ=2.021, 这说明三工河流域平原蒸发量在1983年附近迅速减少, 从1983年以前的多蒸发量气候阶段转变成1983年以后的少蒸发量气候阶段。

2.3.2 山区蒸发量的突变

利用滑动t检验法对山区近46 a蒸发量时间序列进行突变分析。此处n=48, 取两子序列长度n1=n2=10, 计算滑动统计量t, 给定显著性水平ɑ=0.05, 查表得自由度ν=n1+n2-2时的ta=2.101, 计算t值后发现, 当子序列长度取10时, 山区年蒸发量在1977-1980年附近和1996年发生了突变。

3 结论

三工河流域平原和山区蒸发量46 a来均呈现下降趋势, 平原下降幅度远较山区大, 其变化速率分别为-166.18、-18.24 mm/10 a, 蒸发量的减少主要是由夏季蒸发量减少所致。

平原年及四季蒸发量变化特征基本一致, 除冬季外都是20世纪六七十年代蒸发量居多, 80年代后蒸发量偏少;山区蒸发量年及四季都表现为20世纪六七十年代和90年代中后期至本世纪10年代蒸发量居多, 期间的时段蒸发量偏少。

平原蒸发量在1983年发生突变, 由多蒸发量时段变为少蒸发量时段;山区蒸发量在1978年附近和1996年发生突变, 蒸发量呈多→少→多的变化。

摘要：利用三工河流域1965-2010年平原和山区两站蒸发量资料, 分析了蒸发量变化及影响因素。结果表明, 三工河流域蒸发量总体呈减少趋势, 平原下降幅度远较山区大, 其下降速率分别为-166.18、-18.24 mm/10 a;平原蒸发量在1983年发生突变, 由多蒸发量时段变为少蒸发量时段, 山区蒸发量在1978年附近和1996年发生突变, 蒸发量呈多→少→多的变化。

关键词：三工河流域,蒸发量,变化特征