72 气象与环境学报第 34 卷年吉林省小型蒸发皿观测的蒸发量变化特征进行分析, 为了解吉林省实际蒸发量的时间变化规律和趋势提供参考 [23] 1 资料与方法 1 1 资料来源年非冰冻期 (5 9 月 ) 吉林省 24 个基本气象站 ( 图 1 中实心圆点

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易肯札毓
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1 第 34 卷第 3 期 2018 年 6 月气象与环境学报 JOURNALOFMETEOROLOGYANDENVIRONMENT Vol.34No.3 June2018 徐士琦, 梁洪海, 傅帅, 等年吉林省蒸发量变化特征 [J]. 气象与环境学报,2018,34(3): XUShi qi,lianghong hai,fushuai,etal.variationcharacteristicsofevaporationinjilinprovincefrom1951to2015[j].journal ofmeteorologyandenvironment,2018,34(3): 年吉林省蒸发量变化特征 1,2 徐士琦 1 梁洪海 3 傅帅 1 胡轶鑫 (1 吉林省气候中心, 吉林长春 ;2 长白山气象与气候变化吉林省重点实验室, 吉林长春 ; 3 南京信息工程大学空间天气研究所, 江苏南京 ) 摘要 : 利用吉林省蒸发量的逐日观测资料, 对年吉林省非冰冻期 (5 9 月 ) 小型蒸发皿与 E 601 型蒸发皿的蒸发量观测数据进行对比研究, 并利用年吉林省小型蒸发皿观测蒸发量数据分析了其变化特征结果表明 : 年吉林省非冰期 (5 9 月 ) 平均蒸发量的月变化明显, 与 E 601 型蒸发皿相比, 小型蒸发皿观测的蒸发量明显偏大, 且蒸发量偏大率 (D) 随月份 (5 9 月 ) 增加而减小年吉林省年平均蒸发量呈自东南部地区向西北部地区逐渐增加的空间分布特征 ; 春季夏季秋季蒸发量的空间分布与年分布特征较相似近 65a 来吉林省年平均蒸发量呈略下降的趋势, 但各季节和各地区蒸发量的变化趋势并不完全相同引言关键词 : 小型蒸发皿 ;E 601 型蒸发皿 ; 蒸发量中图分类号 :P426 2 文献标识码 :A doi: /j.isn X 蒸发是水循环中的重要环节, 蒸发量是地面气象监测的重要要素在水分收支平衡水文水利灌溉及农业蒸散等领域, 下垫面的水分蒸发作为实现地面与空气水汽交换的途径, 具有重要的作用蒸发量的变化是气候变化的综合反映, 其研究对深入了解气候变化规律及对未来水资源的规划设计和开发利用具有重要的参考价值 [1] 自 1951 年以来, 吉林省利用口径为 20 0cm 的小型蒸发皿 ( 以下简称小型蒸发皿 ) 测量蒸发量,1985 年开始吉林省陆续利用 E 601 型蒸发皿 ( 器口面积为 3000cm 2, 水深为 cm, 器口边缘距地面为 7 5cm) 替代小型蒸发皿 [2] 在年非冰冻期 (5 9 月 ) 开展了吉林省两种蒸发皿蒸发量观测数据的对比观测 2002 年以后, 吉林省利用 E 601 型蒸发皿观测非冰冻期 (5 9 月 ) 的蒸发量, 冰冻期间 ( 当年 10 月至翌年 4 月 ) 仍利用小型蒸发皿观测蒸发量目前已有许多学者对中国地区不同蒸发皿间的关系开展了研究研究发现 [3-6], 不同地区和不同季 [7] 节蒸发仪器间的折算系数不同盛琼等计算中国 472 个气象站小型蒸发皿间的折算系数, 发现小型蒸发皿的年平均折算系数在左右波动, 变化幅 [8] 度较小, 比较稳定任芝花等分析中国 31 个省市小型蒸发皿对 E 601 型蒸发皿的折算系数, 发现中国二者之间的年平均折算系数为 0 620, 吉林省二者之间 [2] 的平均折算系数为黄秋红计算发现长春站 5 9 月各月小型蒸发皿对 E 601 型蒸发皿的折算系 [9] 数均在刘红霞和王飞研究指出, 蒸发量的月变化和年变化受多种气象因素的影响, 蒸发量与气温风速日照时数呈正相关关系, 蒸发量与相对湿度呈负相关关系, 在计算 E 601 型蒸发皿与小型蒸发皿蒸发量的折算系数时, 应考虑气象要素对蒸发的影响此外, 近年来多数研究表明蒸发皿 [10-13] [14-17] 观测的蒸发量在中国甚至北半球呈减少 [18] 的趋势曾燕等利用中国 664 个气象站年蒸发皿观测的蒸发量资料, 分析了 41a 来蒸发皿观测蒸发量的气候变化趋势, 发现就中国整体而言, 蒸发皿观测的蒸发量呈明显下降趋势 ; 季节变化上主要表现为春季夏季和秋季的蒸发量下降 ; 从地域分布来看, 年蒸发量下降幅度最大的地区位于华东和中南地区, 东北地区年蒸发量下降幅度最小目前虽然关于蒸发皿观测蒸发量的相关研究较多 [19-22], 但对于东北地区, 尤其是吉林省长时间序列蒸发量变化的研究较少为了使吉林省多年蒸发皿蒸发量的观测资料更完整, 更具有使用价值, 本文对年吉林省 24 个基本气象观测站点 E 601 型蒸发皿和小型蒸发皿 5 9 月蒸发量观测数据进行对比, 并利用年吉林省 52 个气象站非冰冻期各月 E 601 型蒸发皿蒸发量观测资料计算小型蒸发皿各月及年平均蒸发量的气候估计值, 对收稿日期 : ; 修订日期 : 资助项目 : 中国气象局气候变化专项 (CCSF201819) 作者简介 : 徐士琦, 女,1991 年生, 助理工程师, 主要从事气候变化及预测研究,E mail:xushiqi91@163 com

2 72 气象与环境学报第 34 卷年吉林省小型蒸发皿观测的蒸发量变化特征进行分析, 为了解吉林省实际蒸发量的时间变化规律和趋势提供参考 [23] 1 资料与方法 1 1 资料来源年非冰冻期 (5 9 月 ) 吉林省 24 个基本气象站 ( 图 1 中实心圆点 ) 小型蒸发皿和 E 601 型蒸发皿蒸发量的逐日观测资料 ; 年吉林省 52 个气象观测站 ( 图 1 中所有圆点 ) 小型蒸发皿蒸发量的逐日观测资料 ; 年吉林省 52 个气象观测站 E 601 型蒸发皿非冰冻期 (5 9 月 ) 小型蒸发皿冰冻期 (10 月至翌年 4 月 ) 蒸发量的逐日观测资料 1 2 蒸发量数据库建立习惯上, 将 E 601 型蒸发皿与小型蒸发皿蒸发量的折算系数定义为 :K=E 601 型蒸发皿蒸发量 / 小型蒸发皿蒸发量 [8] 从简化问题的角度, 本文从月季年的角度计算 E 601 型蒸发皿与小型蒸发皿观测蒸发量之间的平均折算系数图 1 吉林省 52 个气象观测站和 24 个基本气象站空间分布示意 Fig 1 Spatialdistributionsof52weatherstations and24basicweatherstationsinjilinprovince 2 结果分析 2 1 两种蒸发皿观测蒸发量对比统计年吉林省非冰冻期 (5 9 月 ) 24 个基本气象站 E 601 型蒸发皿和小型蒸发皿观测的蒸发量, 偏大率 (D) 是指小型蒸发皿与 E 601 型蒸发皿观测蒸发量相比偏大的百分数, 见公式 (1) 小型蒸发皿蒸发量 -E 601 型蒸发皿 D= 100% (1) E 601 型蒸发皿由表 1 可见, 年吉林省非冰冻期 (5 9 月 )24 个基本气象站两种蒸发皿观测的蒸发量存在较大的偏差, 非冰期小型蒸发皿的平均表年吉林省非冰冻期 (5 9 月 )24 个基本气象站两种蒸发皿观测蒸发量统计 Table1 Monthlymeanevaporationsobservedwithtwokindsofevaporationpansfrom 24basicstationsinJilinprovince duringnon freezingperiod(may September)from 1998to2001 统计量 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月非冰期合计小型蒸发皿 /mm E 601 型蒸发皿 /mm 差值 /mm K D/(%) 蒸发量为 mm,E 601 型蒸发皿的平均蒸发量仅为 mm; 二者的折算系数与偏大率呈反比两种蒸发皿观测蒸发量的月变化相似,5 7 月蒸发量逐渐增加,7 9 月蒸发量逐渐减小 ; 最大值均出现在 7 月, 小型蒸发皿蒸发量为 mm,E 601 型蒸发皿蒸发量为 mm; 最小值均出现在 9 月, 小型蒸发皿蒸发量为 mm,E 601 型蒸发皿蒸发量为 81 34mm 9 月 E 601 型蒸发皿与小型蒸发皿蒸发量的折算系数最大, 非冰期二者各月折算系数在 [8] 之间, 与任芝花等中国 31 个省 ( 市 ) 小型蒸发皿对 E 601 型蒸发皿的折算系数中吉林省各月的平均折算系数较接近对年吉林省非冰冻期 5 9 月各气象站 E 601 型蒸发皿蒸发量观测数据进行分析, 计算同期小型蒸发皿的蒸发量建立年吉林省各气象站小型蒸发皿蒸发量的月数据库 2 2 小型蒸发皿蒸发量时空变化特征空间分布图 2a 为年吉林省小型蒸发皿年平均蒸发量的空间分布由图 2a 可见, 近 65a 吉林省年蒸发量为 mm 之间, 总体呈从东南部地区向西北部地区逐渐增加的空间分布特征 ; 吉林省西部干旱地区蒸发量相对较高, 年平均蒸发量为 1500mm 以上图 2b 至图 2e 为年吉林省小型蒸发皿四季平均蒸发量的空间分布, 由图可见, 春季夏季秋季平均蒸发量与年平均蒸发量的空间分布类似, 即西北部地区蒸发量大东南部地区蒸发量小 ; 冬季蒸发量略有不同, 蒸发量大值区位

3 第 3 期徐士琦等 : 年吉林省蒸发量变化特征 73 于吉林省东部地区, 而南部及中部地区蒸发量较小近 65a 吉林省春季蒸发量为 mm 等值线为蒸发量, 单位为 mm 图年吉林省年 (a) 春季 (b) 夏季 (c) 秋季 (d) 和冬季 (e) 小型蒸发皿蒸发量的空间分布 Fig 2 Spatialdistributionsofannual(a)andfourseasonsofspring(b),summer(c),autumn(d),winter(e)mean evaporationsobservedwithsmalevaporationpaninjilinprovincefrom 1951to2015 之间 ( 图 2b), 西部地区蒸发量为 550mm 以上, 南部地区蒸发量为 420mm 以下 ; 夏季随着气温的升高 ( 图 2c), 蒸发量上升至 mm; 秋季蒸发量逐渐下降至 mm 左右 ( 图 2d), 西部地区蒸发量降至 380mm 以下, 南部地区蒸发量降至 240mm 以下 ; 冬季蒸发量继续下降至 mm 左右 ( 图 2e), 其中东部地区蒸发量最大为 140mm, 中部和南部地区蒸发量为 40 70mm 之间年及四季变化图 3a 为年吉林省小型蒸发皿蒸发量的年际变化, 总体而言, 近 65a 吉林省小型蒸发皿年总蒸发量呈略减少的趋势 ( 未通过 0 1 信度的显著性检验 ), 与中国年总蒸发量的变化趋势一致 [13-15] 图 3b 为蒸发量的累积距平, 由图可见, 近 65a 吉林省蒸发量经历了 5 次较明显的波动 : 年蒸发量呈减少的趋势, 年蒸发量呈增加的趋势, 年蒸发量呈减少的趋势, 年蒸发量呈增加的趋势, 年蒸发量则以减少的趋势为主 ; 而中国蒸发皿年蒸发量的转折年份主要发生在 1979 年 [13-14], 蒸

4 74 气象与环境学报第 34 卷发量由多变少图 4 为年吉林省小型蒸发皿四季图年吉林省小型蒸发皿蒸发量 (a) 及其累积距平 (b) 的年际变化 Fig 3 Interannualchangesofevaporationofsmalevaporationpan(a)anditsaccumulativeanomaly(b)in JilinProvincefrom 1951to2015 蒸发量的变化, 其中春季蒸发量减少趋势最明显 ( 图 4b) 和冬季 ( 图 4d) 蒸发量趋势拟合系数均未通过 ( 图 4a), 气候趋势系数达 0 61; 秋季蒸发量呈明显 0 1 信度的显著性检验, 即冬季和夏季蒸发量无显著变增加的趋势 ( 图 4c), 气候趋势系数为 0 58; 夏季化, 与全国蒸发量的季节变化趋势有所差异 [13-14] 图年吉林省春季 (a) 夏季 (b) 秋季 (c) 和冬季 (d) 小型蒸发皿蒸发量变化 Fig 4 Variationsofevaporationofsmalevaporationpaninspring(a),summer(b),autumn(c)andwinter(d)in Jilinprovincefrom 1951to2015 图 5 为年吉林省小型蒸发皿四季 2015 年春季蒸发量以减少趋势为主夏季蒸发量的蒸发量累积距平的变化, 由图可见, 春季蒸发量的累累积距平为负值 ( 图 5b), 但年夏季蒸积距平为正值 ( 图 5a), 但年春季蒸发量发量呈减少的趋势, 年夏季蒸发量呈增呈减少的趋势, 年春季蒸发量呈增加的加的趋势, 年夏季蒸发量呈减少的趋势, 趋势, 年春季蒸发量呈减少的趋势, 年夏季蒸发量呈增加的趋势, 年春季蒸发量呈增加的趋势, 年夏季蒸发量无明显的变化趋势秋季蒸发量

5 第 3 期徐士琦等 : 年吉林省蒸发量变化特征 75 的累积距平为负值 ( 图 5c), 但年秋季蒸发量呈减少的趋势, 年秋季蒸发量呈增图年吉林省春季 (a) 夏季 (b) 秋季 (c) 和冬季 (d) 小型蒸发皿蒸发量累积距平的变化 Fig 5 Variationsofcumulativeanomaliesofevaporationofsmalevaporationpaninspring(a),summer(b), 加的趋势, 年秋季蒸发量以减少的趋势为主, 年秋季蒸发量呈增加的趋势冬季蒸发量的累积距平为负值 ( 图 5d), 但年冬季蒸发量呈减少的趋势, 年冬季以增加的趋势为主, 年冬季蒸发量呈减少的趋势整体而言, 吉林省小型蒸发皿蒸发量的四季和年际变化特征并不明显, 春季和夏季小型蒸发皿蒸发量的变化与年际变化趋势较一致 20 世纪 50 年代初期至 50 年代末期蒸发量呈减少的趋势, 60 年代初期至 80 年代初期蒸发量呈增加的趋势, 80 年代中期至 90 年代中后期蒸发量呈减少的趋势, 20 世纪 90 年代以后蒸发量呈增加的趋势, 与中国不 [14] 同季节蒸发皿蒸发量的变化明显不同, 曾艳等研究指出, 年中国春季和夏季蒸发量的转 autumn(c)andwinter(d)injilinprovincefrom 1951to2015 折年份分别为 1982 年 1978 年, 秋季和冬季蒸发量的转折年份分别为 1980 年 1979 年图 6 为年吉林省年和四季小型蒸发皿蒸发量变化率的空间分布由图 6a 可见, 近 65a 吉林省松原市辽源市白山市和延边州部分地区年蒸发量以增加的趋势为主, 增加的幅度为 20 50mm/10a; 其他地区蒸发量均呈减少的趋势, 减少的幅度基本为 3 30mm/10a 之间, 蒸发量的增幅较降幅更大春季绝大部分地区蒸发量呈减少的趋势, 减少的幅度为 0 50mm/10a 左右, 其中洮南站 ( E,45 33 N) 蒸发量减少幅度最大, 为 49mm/10a 夏季, 吉林省松原市吉林市白山市和延边州蒸发量呈增加的趋势, 其他地区蒸发量以减少的趋势为主, 整体变化幅度约为 -35~21mm/10a

6 76 气象与环境学报第 34 卷等值线为蒸发量变化率, 单位为 mm/10a 图年吉林省年 (a) 春季 (b) 夏季 (c) 秋季 (d) 和冬季 (e) 小型蒸发皿蒸发量变化率的空间分布 Fig 6 Spatialdistributionsofannual(a)evaporationofsmalevaporationpananditsseasonalvariabilitiesofspring(b), summer(c),autumn(d),winter(e)injilinfrom 1951to2015 秋季蒸发量减少的区域集中分布在长春市四平市季蒸发量为 mm 之间 ; 春季夏季秋季蒸发辽源市通化市和延边州大部分地区, 减少幅度约为量的空间分布与年分布特征较相似近 65a 吉林省 0 13mm/10a; 其他地区蒸发量呈增加的趋势, 增各季节和各地区蒸发量的变化趋势不同加的幅度约为 0 21mm/10a 冬季蒸发量减少的 (3) 近 65a 吉林省小型蒸发皿年总蒸发量呈略区域主要分布在长春市四平市和延边州东部地区, 减少的气候变化趋势, 但四季蒸发量的变化趋势及减少幅度为 0 24mm/10a 之间, 其他地区蒸发量转折年份均与中国蒸发皿观测蒸发量的季节变化特呈增加的趋势, 增加幅度最大的为松江站征明显不同 [13-14], 具体原因需进一步深入探讨 ( E,42 53 N), 达到 31mm/10a 参考文献 3 结论与讨论 [1] 韩军彩, 张秉祥, 高祺, 等. 石家庄市蒸发皿蒸发量的 (1) 年吉林省非冰冻期 (5 9 月 ) 平变化特征及其影响因子分析 [J]. 干旱气象,2009,27 均蒸发量差异明显, 非冰冻期小型蒸发皿平均蒸发 (4): 量为 mm, 非冰冻期 E 601 型蒸发皿平均蒸发量 [2] 黄秋红.E601 型与小型蒸发器对比观测分析 [J]. 气仅为 mm; 与 E 601 型蒸发皿相比, 小型蒸发皿象,2000,26(10): 观测蒸发量明显偏大, 且蒸发量偏大率随月份 (5 [3] 张玉霞, 齐永胜, 娄桂杰. 贵溪站 E601B 型蒸发与小型蒸发的关系研究 [J]. 气象与环境科学,2009,32(S1): 9 月 ) 增加而减小 (2) 年吉林省小型蒸发皿年平均蒸 [4] 郑皎, 王继红, 李华伟. 蒙自地区蒸发折算系数分析发量为 mm, 空间上表现为自东南部地 [J]. 气象与环境学报,2011,27(1): 区向西北部地区逐渐增加的空间分布特征, 西部干 [5] 庞成, 马鸿勇, 王伏村, 等. 张掖 E601 型与小型蒸发观旱区年蒸发量为 1500mm 以上近 65a 吉林省春测资料对比 [J]. 干旱气象,2011,29(3): 季蒸发量约为 mm, 夏季蒸发量增加至 [6] 谢万银, 陈英, 徐彬. 甘肃民勤小型与 E-601 型蒸发 mm, 秋季蒸发量减少至 mm, 冬皿蒸发量折算系数分析 [J]. 干旱气象,2014,32(3):

7 第 3 期徐士琦等 : 年吉林省蒸发量变化特征 [7] 盛琼, 申双和, 顾泽. 小型蒸发器的水面蒸发量折算系数 [J]. 南京气象学院学报,2007,30(4): [8] 任芝花, 黎明琴, 张纬敏. 小型蒸发器对 E-601B 蒸发器的折算系数 [J]. 应用气象学报,2002,13(4): [9] 刘红霞, 王飞.E-601B 型蒸发器与小型蒸发器测值对比分析 [J]. 气象科技,2013,41(5): [10] 王艳军, 姜彤, 许崇育, 等. 长江流域年蒸发量变化趋势研究 [J]. 气候变化研究进展,2005,1 (3): [11] 安月改, 李元华. 河北省近 50 年蒸发量气候变化特征 [J]. 干旱区资源与环境,2005,19(4): [12] 申双和, 盛琼.45 年来中国蒸发皿蒸发量的变化特征及其成因 [J]. 气象学报,2008,66(3): [13] 林苗青, 杜勤博, 翁武坤年南澳蒸发量变化特征及影响因子 [J]. 气象与环境学报,2011,27 (1): [14] PetersonTC,GolubevVS,GroismanPY.Evaporation losingitsstrength[j].nature,1995,377(6551): [15] BrutsaertW,ParlangeM B.Hydrologiccycleexplainsthe evaporationparadox[j].nature,1998,396(6706):30. [16] CohenS,IanetzA,StanhilG.Evaporativeclimatechan gesatbetdagan,israel, [j].agricultural andforestmeteorology,2002,111(2): [17] RoderickM L,FarquharG D.Thecauseofdecreased panevaporationoverthepast50years[j].science, 2002,298(5597): [18] 曾燕, 邱新法, 刘昌明, 等年中国蒸发皿蒸发量的气候变化特征 [J]. 水科学进展,2007,18 (3): [19] 刘波, 马柱国, 丁裕国. 中国北方近 45 年蒸发变化的特征及与环境的关系 [J]. 高原气象,2006,25(5): [20] 朱红蕊, 刘赫男, 张洪玲, 等年黑龙江省蒸发量气候变化特征 [J]. 气象与环境学报,2013,29 (3): [21] 申红艳, 马明亮, 汪青春, 等年青海高原蒸发皿蒸发量变化及其对水资源的影响 [J]. 气象与环境学报,2013,29(6): [22] 牛建龙, 葛广华, 王家强, 等年塔里木灌区蒸发皿蒸发量变化特征及影响因素分析 [J]. 气象与环境学报,2016,32(3): [23] 任国玉, 郭军. 中国水面蒸发量的变化 [J]. 自然资源学报,2006,21(1): VariationcharacteristicsofevaporationinJilinprovincefrom 1951to2015 XUShi qi 1,2 LIANGHong hai 1 FUShuai 3 HUYi xin 1 (1.ClimateCenterofJilinProvince,Changchun130062,China;2.JilinProvincialkeyLaboratoryofChangbai MountainMeteorologry&ClimateChage,Changchun130062,China;3.InstituteofSpaceWeather,Nanjing UniversityofInformationScience&Technology,Nanjing210044,China) Abstract:Inthispaper,thedailyE 601 andsmalpanevaporationobservations,duringthenon freezingperiod(from MaytoSeptember)fromthenationalbasemeteorologicalstationsinJilinprovincefrom1998to2001,werecom pared.besides,theevaporationcharacteristicsofthesmalpanwereinvestigated.resultsindicatethatthemonthly changeofaveragedevaporationfrom1998to2001injilinprovinceissignificantduringthenon freezingperiod. TheevaporationofthesmalpanineachsiteisobviouslylargerthanthatoftheE 601 pan,andthegapbetweentwo observationsdecreasesintheorderfrommaytoseptember.theannualmeanevaporationinjilinprovincegradual lyincreasesfrom thesoutheasttothenorthwestduring1951to2015.thespatialdistributionsofevaporationin spring,summerandautumnaresimilartotheannualsituation,whilethatinwinterisslightlydiferentfrom other seasons.inrecent65years,theannualmeanevaporationinjilinprovinceshowsadecreasingslightlytrend,butthe trendsarediferentamongregionsandseasons. Keywords:Smalevaporationpan;E 601 typeevaporationpan;evaporation

南京气象学院学报第卷

南京气象学院学报第卷 Ò Ò 潘敖大孙照渤在对长江中下游夏季降水进行分型的基础上分析了长江流域南北两支雨带与春季太平洋海温的相关关系并采用大气环流模式对前期海温进行了敏感性试验结果表明赤道东太平洋区域的海温异常对两支雨带夏季降水有重要影响海温正异常时南支雨带旱北支雨带不明显海温负异常时南支雨带涝北支雨带旱前期赤道东太平洋海温强迫可以在北半球对流层激发出遥相关波列并影响长江流域南北两支雨带的旱涝分布