泉州沿海海盐生产与蒸发量的关系研究

廖晓婷 姚如时

(福建省惠安县气象局，福建 泉州 362100)

0 引言

山腰盐场位于泉州市泉港区，作为福建最大的食盐(载体盐)生产基地，有200多年的制盐历史，生产面积达1.5万亩，其产品也被誉为闽盐的“代表作”和“拳头产品”。山腰盐场的海盐生产全过程都在露天条件进行，以海水为原料，盐滩为设备，依靠自然蒸发，引入卤水后浓缩和结晶产盐，因此，海盐生产与气象条件息息相关。经实地调研考察，山腰盐场海盐的产量受蒸发、降水、风速、日照等气象因素的影响，但目前海盐生产的各个流程并没有针对性的气象服务产品，只有传统的天气预报产品，缺乏定性定量的研究，无法满足山腰盐场生产的需求。

近年来，气象工作者在盐业生产气象服务方面开展了较多的研究，刘昭武等[1]、牛丽玲等[2]分析了滨州沿海蒸发量和海盐产量的关系，总结了滨州海盐生产气象服务策略；王亦平等[3]研究了适用于不同工序的盐业生产指数；黄河清等[4]提出了有效蒸发量的应用意义。然而，因不同地区气候差异性大，影响海盐生产的气象条件不尽相同，无法直接引进应用。因此，本文针对山腰盐场，分析了海盐产量与蒸发量和降水量的关系，寻找影响蒸发量的气象因子，建立预报模型，制定蒸发量预报服务策略，以期提升海盐生产的精细化气象服务水平。

1 研究资料和方法

利用1991—2020年崇武国家基准气候站逐日观测数据和2018—2020年山腰盐场逐月海盐产量，分析海盐产量与蒸发量、降水量的关系。同时，通过相关性分析，筛选与蒸发量相关性较高的气象因子，采用多元线性回归方法，建立按月分类的日蒸发量预报方程。另外，根据盐场实地调研，总结海盐生产过程中与蒸发量预报相关的环节，制定合理的蒸发量预报服务策略。

2 蒸发量、降水量与海盐产量的关系分析

利用海水自然蒸发产盐，其生产效果与海水(包括卤水)自然蒸发速率直接相关。蒸发的作用是使卤水(包括海水)在大面积滩面上逐步浓缩至饱和后析出固态盐；与此相反，降水会使淡水进入卤水中，稀释卤水，甚至溶解已析出的固态盐[4]。

从2018—2020年的逐月变化(图1)来看，海盐生产主要集中在7—12月，盐产量占全年的66%，月均产量均超过7000t，尤其是 8月和10月的月均产量超过了10000t，但11—12月产量逐步下降。蒸发量从1月开始逐月增加，到10月达到峰值，约154mm，11—12月迅速下降，这与产量的变化趋势基本一致，呈正相关，这主要是由于近3年7—8月台风季影响台风偏少，导致夏季高温天气频发，故8月产量达到一个高峰；10月因副热带高压控制，天气干燥晴好，产量达到了第二个高峰；而11—12月多阴天或小雨天气，不利于蒸发，造成蒸发量和海盐产量同步下降。降水量与海盐产量基本呈负相关，降水量越大，产量越小，只有8—9月的变化趋势是一致的，究其原因，8月的降水高峰以台风降水为主，具有降水时间短而集中的特点，而8月的持续性高温天气更有利于海盐生产，故降水的阻碍作用不明显。

图1 2018—2020年平均月总蒸发量、月总降水量、月海盐产量逐月变化

3 蒸发量预报方程的建立

3.1 蒸发量与气象因子的相关性分析

利用崇武国家基准气候站30年的逐日观测数据，分月计算蒸发量与各气象因子的相关系数(表1)。

表1 1991—2020年蒸发量与各气象因子的相关系数

分析表1可见，蒸发量与日照、风速呈正相关，5—8月(春末至夏季)与日照相关性较好，10月—次年3月(秋冬季至春初)与风速相关性较好，说明夏季高温和冬季的大风一方面能吹走卤水表面上的湿空气，换来干燥的空气，使饱和差增大，有利于蒸发；另一方面能使水面发生波动，增大蒸发面积，使蒸发量增大。蒸发量与相对湿度、降水量负相关，相对湿度负相关性最好，降水量相关性最差，说明空气湿度越小，即水汽压越低，在一定温度下，饱和差越大，蒸发量也越大；而湿度大时，太阳辐射被空气中水汽吸收的量增多，使达到卤水面的辐射热量减少，致蒸发量减小。10月至次年4月(秋冬季至春季)蒸发量与气温呈负相关，其余月份为正相关，7—8月、12月至次年1月的相关性较好，说明夏季温度越高，饱和水汽压越大，在空气中水汽压一定时，饱和差就越大，蒸发量也就越大；冬季由于强冷空气南下影响可带来晴冷天气，太阳辐射量大，有利于蒸发。同时也表明了在不同季节各个气象因子对蒸发量的影响作用不尽相同，对蒸发量的影响具有综合作用。

以山腰盐场为南方海盐生产的代表、以滨州海源盐业为北方海盐生产的代表，对比分析南北方蒸发量与气象因子相关性的差异。由参考文献[1]可知，无论是南方还是北方，蒸发量与日照、风速均呈正相关，与相对湿度、降水量均呈负相关，而气温的相关性较不规律。同时，从表2的南方与北方相关系数差值来看，北方的日照、气温、相对湿度、降水量与蒸发量的相关性远比南方好，相关系数平均高出0.2～0.4，最高可达0.66；风速相关系数差异不大，但南方的风速总体相关性较北方略好。因此，总体来说，蒸发量与日照、风速、相对湿度、降水量的相关性南北方是一致的，但由于南北气候差异，北方各气象因子与蒸发量的相关性较南方好。

表2 南方、北方蒸发量与各气象因子相关系数的差值

3.2 蒸发量预报方程的建立

在相关系数分析的基础上，分月筛选出与蒸发量相关性较大的气象因子作为方程的自变量，并按照相关系数进行降序排序，形成表3。从表3可以看出，全年相对湿度的相关系数均较高，春季、秋季、冬季风速对海盐的蒸发也起到了很大的正贡献，气温的相关性具有冬季以最低气温为主、夏季以最高气温为主的特点。

表3 逐月蒸发量预报方程自变量

利用1991—2020年崇武国家基准气候站逐日蒸发量及相关自变量观测数据，利用逐步回归方法分月建立日蒸发量预报方程。设蒸发量为Y，日照时数为X1、平均气温为X2、最高气温为X3、最低气温为X4、平均风速为X5、相对湿度为X6，建立以下日蒸发量预报方程，见表4。

表4 逐月日蒸发量预报方程

4 蒸发量预报服务策略

从山腰盐场海盐生产实地调研得知，海盐生产的纳潮、制卤环节与蒸发量息息相关，因此，盐场可根据气象部门蒸发量的预报结果采取不同的生产措施，以提高生产效率。

4.1 纳潮

盐场需根据潮汐运动规律及天气变化影响海水浓度变化情况来制定纳潮计划。纳潮与蒸发和降水紧密相关，一是连晴天纳潮头，在连晴天，特别是高温季节，蒸发量大，引起海水表层浓度提高，尤其是在退潮时，残留在海滩上的少量海水由于大量被蒸发，浓度迅速提高，有的甚至达到饱和或盐分析出，涨潮时海水浓度相对提高；二是短晴天、雨天纳潮尾，由于降雨而冲淡表面层海水浓度，有的从陆上排淡，造成近岸结成淡水团，涨潮时潮头海水浓度低。因此，在纳潮过程中应通过蒸发量和降水量的预报，开展连晴天、短晴天、雨天及其对应蒸发量的预报服务。

4.2 制卤

制卤就是把卤水经过蒸发，使其中的大部分水分蒸发掉，使之浓度不断提高直至饱和的过程，而影响卤水蒸发的主要因素有卤水的粘度和比热、卤水的浓度和深度、空气的温度、湿度和风速等气象因素。制卤过程要随季节和天气的不同而采取不同措施，充分利用可利用的蒸发量和蒸发面积，其中，根据蒸发量来确定合理的制卤深度，是提高制卤能力的重要措施。因此，在旺季，连晴要坚持深水制卤，但也要根据预报的蒸发量大小，结合轻工部制盐研究所用不同浓度的淡水进行蒸发试验得出的日蒸发量与深度的关系，科学地确定制卤深度，以提升制卤效果。

5 结论

①山腰盐场海盐产量在8月和10月达到两个高峰，其月际变化趋势与蒸发量基本一致，呈正相关，即蒸发量越大，产量越高；但与降水量总体呈负相关，即降水量越大，产量越小。

②蒸发量与日照、气温、风速、相对湿度等气象要素相关性较好。蒸发量的大小与日照时数、平均风速呈正相关，夏季高温和冬季的大风均有利于蒸发的增强；与相对湿度呈较好的负相关；与平均气温、最高气温、最低气温的相关性具有季节变化特征，秋冬季至春季与气温呈负相关，其余月份反之。

③由于南北气候差异，虽然蒸发量与日照、风速、相对湿度、降水量的相关性表现较为一致，但北方各气象因子与蒸发量的相关性总体较南方好，说明北方的蒸发量预报方程无法适用于南方，而且，不同月份与蒸发量相关系数较高的气象因子各有不同，因此，建立适合于南方的分月日蒸发量预报方程才能适应山腰盐场的生产需求。

④结合山腰盐场海盐生产实地调研，制定了蒸发量预报服务策略，利用逐日的蒸发量预报指导海盐生产的纳潮、制卤环节，对提升海盐产量有着重要的意义。