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蒸發氣象數據

蒸發是地表熱量平衡和水量平衡的組成部分,也是水循環中受土地利用和氣候變化影響最直接的因素之壹。同時,蒸發也是熱能交換的重要因素。因此,蒸發在估算陸地蒸發、作物需水量和作物水平衡方面具有重要的應用價值。研究蒸發量的變化對了解氣候變化和探討水循環變化規律具有重要意義。從實踐上講,對水利工程設計、農林牧業土壤改良、土壤水分調節、灌溉定額制定、水資源研究、氣候區劃等都有重要的指導意義。

在全球變暖的壹些地區,蒸發量不增加,反而減少。

根據政府間氣候變化專門委員會(IPCC)的最新報告,在過去的100年裏,全球氣溫平均上升了0.6℃。因此,預計全球變暖可能會使大氣幹燥,並導致陸地上水分蒸發增加。然而實際結果卻與此相反,很多地區的蒸發皿蒸發量呈明顯下降趨勢。究其原因,國際上相關專家眾說紛紜。美國著名氣候學家彼得森等人將蒸發皿蒸發量的減少歸因於雲量的增加。布魯特薩特等人認為蒸發皿蒸發量的減少是地面蒸發量增加的結果;基於全球溫度範圍變小的事實,邁克爾從理論上解釋了蒸發皿蒸發量的減少主要是太陽輻射量的減少造成的。另壹方面,斯坦希爾和科恩認為,雲量和氣溶膠的增加是近年來全球太陽輻射下降的主要原因。相比較而言,我國在蒸發量的計算方面雖然有很多成果,但對蒸發量的變化和成因的研究很少,而且很多研究僅限於局部地區,使用的臺站資料很少,很難形成系統全面的理論。

因此,有必要利用大量的臺站資料和較長的時間尺度來研究我國蒸發皿蒸發量的變化趨勢和原因。在國家自然科學基金面上項目和江蘇省自然科學基金資助的“近45年來我國蒸發量變化特征及原因研究”中,沈雙河等人利用我國472個氣象站1957~2001 20厘米口徑蒸發皿的實測數據,分析了我國小型蒸發皿蒸發量的變化趨勢及原因。

變化趨勢蒸發量每十年減少34.12mm。

通過對數據的統計和計算,沈雙河發現,雖然在這45年中,我國年平均氣溫每10年上升0.2℃,但蒸發皿的蒸發量卻每10年下降34.12毫米。其中,夏季下降的速率和幅度最大,為每10年15.59 mm,春季和秋季次之,冬季變化不明顯。“這種趨勢與世界大體壹致,”沈雙河解釋道。“氣溫上升主要集中在冬季,對很多地區來說,占年總蒸發量很大比重的夏季氣溫不升反降,導致年蒸發量明顯下降。”

從地域分布看,蒸發皿蒸發量顯著增加僅集中在少數地區,如大興安嶺北部和北山地區;降幅最大的地區集中在東部、西北和南部、西藏南部。

關鍵因素:風速和日照時數減少。

沈雙河在分析了彭曼公式中的能量平衡項和空氣動力學項後認為,東部地區蒸發量的減少主要是由於用於蒸發的能量顯著減少,而西部地區蒸發量的減少主要是由於用於蒸發的功率減少。就氣象因素而言,他認為,風力較弱時,空氣流動較慢,蒸發面上的水汽不易被帶入大氣。日照減少,蒸發面接收的能量減少,水分子動能減弱,水汽擴散變慢。這樣就降低了蒸發皿的蒸發量。

因此,他提出蒸發皿蒸發量減少的主要原因是風速和日照時數的減少。“小興安嶺的蒸發皿蒸發量之所以增加,主要是因為該地區氣溫明顯上升,而日照和風速並沒有明顯下降。”他用壹個反例來說明。

後來,他通過對各種氣象因素的趨勢分析和相關性分析,進壹步證明了這壹結論。

可能影響水循環和水資源分布的變化。

「我國大部分地區蒸發量減少」這壹事實會對水循環、農林等相關領域產生什麽影響?沈雙河解釋說,我國大部分地區蒸發皿蒸發量的減少,可以排除是氣溫下降、地面蒸發量增加、空氣加濕的結果,而應該歸結為日照減少、風速減弱。因此,蒸發皿蒸發量的減少可能會對水循環的組成部分產生壹定的影響,如地面蒸發量的減少和大氣水汽輸送的減弱,降水量也會發生相應的變化。對農業生產而言,會導致農田蒸散減弱,作物水分利用效率提高,壹定程度上緩解旱情。此外,東北地區蒸發皿蒸發量有壹定程度的增加,氣溫明顯升高。壹方面可以擴大農業種植面積,提高農作物產量、森林固碳和木材積累;另壹方面,由於用水量的增加,可能會對當地水循環和水資源分配產生壹定的影響。