丹东地区参考作物腾发量变化的成因及贡献值分析

关颖红

（辽宁省东港市水利技术推广中心 辽宁 东港 118300）

蒸发蒸腾由地表蒸发、植被蒸腾组成，是影响地表水汽循环和大气环流的重要因素，也是地表水循环系统中最难估算的分量[1]。在全球气候变化的研究中，蒸发蒸腾的重要性日益得到重视，认识蒸发蒸腾过程，探讨其变化规律及影响机制对了解区域能量与水量平衡具有重要作用，同时也对水资源规划管理、科学灌溉、农业旱情监测与预警有着重要意义[2]。

FAO将参考作物腾发量（ET0）定义为“假设高度为0.12m，冠层阻力为70s·m-1，反照率为0.23的参考作物冠层的蒸散量，相当于生长旺盛，长势一致，完全覆盖地面且水分供应充足的开阔绿色草地的蒸散量”，并且推荐基于气象要素的Penman-Monteith公式作为计算ET0的标准公式[3]。

1 研究区概况

丹东位于亚欧大陆东岸中纬度地带，地处辽东半岛经济开放区东南部鸭绿江与黄海的汇合处，是东北亚经济圈、环渤海经济圈重要交汇点，具有沿海、沿江、沿边的独特优势，堪称旅游避暑胜地。丹东四季分明，冬季时间最长，夏季次之，春秋过渡季节最短。丹东降水量较多，水源充足，气候湿润，年平均降水量为881.3mm～1087.5mm。全年降水量的2/3集中在夏季，其中七月中旬至八月中旬是该区暴雨集中期。

2 材料与方法

丹东地区有4个国家标准气象站，本文借助这些气象站近47年（1960年～2006年）的实测气象资料，选用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算逐日ET0，表达式如下[4]：

图1 丹东地区生长季各气象要素及ET0的变化特征

表1 丹东地区生长季各气象要素的敏感系数、多年相对变化量及对ET0变化的贡献

表2 丹东地区生长季各气象要素的敏感系数、多年相对变化量及对ET0变化的贡献

式 （1）中，ET0是参考作物腾发量（mm/d）；Δ是温度随饱和水汽压变化的斜率（kPa/℃）；Rn是净辐射[MJ/（m2·d）]；G是土壤热通量密度[MJ/（m2·d）]，相对于 Rn取值很小，尤其是在植被覆盖、计算步长等于或接近于1天的情况下，取值忽略为0；γ是干湿表常数；T是日平均气温（℃）；U2是2m高处风速（m/s），可由 10m高处风速换算得到[5-6]；ea是饱和水汽压（kPa）；ed是实际水汽压（kPa）。

敏感性分析是定量描述一个或几个因素变化对另一个因素影响程度的分析方法。本文基于偏倒数计算丹东地区ET0对各气象要素的敏感性系数，其有关偏倒数敏感性分析法的理论参见文献[7]。

敏感系数的大小可以表明气象要素的改变引起ET0变化的程度，而基于敏感系数的贡献值可以表示不同时间尺度下，该要素的变化对ET0变化的贡献水平[6,8]。其计算公式如下[6,8]：

式（2）中，Convi为气象因子vi对ET0变化的贡献，Sυi为 ET0对 vi的敏感系数，RCvi为 vi的多年相对变化量，可由式（3）计算得到，其中Trend和av分别为研究时段内（本文是47年）vi的变化率和平均值，变化率Trend用趋势分析法[9]计算得到。将各气象要素的贡献值累加后就得到对ET0变化的总贡献，公式为[6]：

式（4）中，ConET0表示4个气象因子共同作用引起的ET0变化，也称为ET0的估计变化。ConT、ConRh、ConUZ和ConRS分别代表温度、相对湿度、风速和太阳辐射对ET0变化的贡献。

3 结果与分析

3.1 ET0生长季（5月～9月）变化特征及成因分析

由图1可知，近47年来，丹东地区生长季ET0有缓慢减少趋势，但未达到显著水平；其趋势系数为0.159，气候倾向率为-0.02 mm/10a，ET0的这种变化与当地温度、风速等气象要素的变化有着紧密联系。由图1不难看出，丹东地区生长季温度、相对湿度均有上升趋势，这表明在全球气候变暖的背景下，丹东也出现了变暖趋势，并且存在暖湿化现象；而风速、太阳辐射均有下降趋势，其中，温度和风速的变化通过了99%的显著性检验，但相对湿度和太阳辐射的变化趋势没有达到显著水平，以波动为主。

由表1可知，丹东地区ET0对温度、风速和太阳辐射的变化呈正敏感性，对相对湿度的变化呈负敏感性。从敏感系数的大小看，ET0对太阳辐射的变化最敏感，相对湿度和温度次之，对风速变化的敏感性最低，这与曹雯[6]等对我国西北地区ET0的研究结果相同，但与梁丽乔[7]、曾丽红[10]等分别对我国松嫩平原、东北地区的研究结果有所差别，说明在不同地区、不同气候背景条件下，ET0的变化对各气象要素的敏感性是不尽相同的。

另外，分析表1可知，由于太阳辐射是丹东地区ET0变化最敏感的要素，且近47年来该要素缓慢减少，这使得它并非最高的-4.474%的多年相对变化量导致了ET0-4.231%的变化，成为对ET0变化贡献最大的气象要素；而风速是研究区ET0变化最不敏感的要素，但由于研究时段内风速以-0.14ms-1/10a的速率明显减小，它高达-30.698%的多年相对变化量引起了ET0-1.952%的变化，使其对ET0变化的贡献仅次于太阳辐射。ET0对相对湿度的变化也很敏感，但由于相对湿度自身的变化趋势不明显，所以对ET0变化的贡献较小。温度以0.17℃/10a的速率显著上升，多年相对变化量为4.067%，对ET0变化的贡献最小。

3.2 ET0年际变化特征及成因分析

用同样的方法分析丹东地区ET0年际变化特征及成因发现，该地区多年ET0也呈不显著减少趋势，其中，该区ET0对各气象要素变化的敏感性依次为太阳辐射>相对湿度>风速>温度。各气象要素对ET0变化的贡献由大到小依次为风速>太阳辐射>相对湿度>温度。由此可以看出，敏感性分析法在判断引起参考作物腾发量变化的主导因素时存在一定的局限性，不能精确反映气象要素对ET0变化的影响。

4 结论

本文借助丹东地区4个气象站的逐日气象资料分析了该地区参考作物腾发量的变化成因及贡献值，结果表明：①生长季丹东地区ET0逐渐减少，太阳辐射的变化是引起ET0变化的主要气象因素，其对ET0变化的贡献值高达-4.231%。②从年际变化趋势看，丹东地区逐年ET0也有不明显减小趋势，这种变化主要受太阳辐射的影响，但风速的变化是对ET0多年变化贡献最大的气象要素，其-33.920%的多年相对变化量约可导致ET0-5.502%的变化。由此也可看出，单独的贡献值分析或敏感性分析在判断引起参考作物腾发量变化的主导因素时均存在一定的局限性，二者结合能更准确地反映气象要素变化对ET0的影响。陕西水利

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