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摘要：识别蒸发皿蒸发量与气象要素的关系是认识气候变化对水循环影响的重要基础。根据额济纳旗气象站1961年-2001年的常规气象数据，建立了额济纳三角洲地区蒸发皿蒸发量与相关气象要素关系的Penpan模型，并据此估算了2002年-2011年的蒸发皿蒸发量，延展了蒸发皿蒸发量的时间序列，进而分析了1961年-2011年研究区蒸发皿蒸发量和相关气象要素的变化趋势及其相互关系。研究结果表明：（1）1961年-2011年期间，额济纳三角洲蒸发皿蒸发量呈下降趋势（气候倾向率为年-2155 mm/10a），而平均气温呈上升趋势，风速、总辐射、相对湿度则均呈下降趋势；（2）总体上，蒸发皿蒸发量对各气象因子的敏感程度从大到小依次为风速、相对湿度、太阳总辐射、平均气温；1961年-2011年，蒸发皿蒸发量对风速、相对湿度的敏感性呈下降趋势，对太阳总辐射、平均气温的敏感性呈上升趋势；（3）风速变化对蒸发皿蒸发量变化的贡献度最大，其次是相对湿度、平均气温、总辐射。
关键词：气候变化；蒸发皿蒸发量；Penpan模型；敏感性分析；额济纳三角洲
1672-1683（2013）03-0001-05
在水循环过程中，受气候变化影响最直接的一个环节是蒸发，而实际蒸发量的测定却非常困难。利用蒸发皿测定的蒸发量虽然不能直接代表实际蒸发量，但两者之间存在很密切的相关关系[25]，因此蒸发皿蒸发量的变化趋势是认识实际蒸发量变化方向的重要线索[3]。蒸发皿蒸发量是包括太阳辐射、气温、风速、空气湿度在内的多种因素共同作用的结果，识别这些因素变化对蒸发皿蒸发量变化的影响，不仅有助于揭示蒸发皿蒸发量变化的原因，而且在定量研究气候变化对区域水循环的影响、深入理解水热转换及农业灌溉管理有重要意义[5]。
在我国，由于20蒸发皿应用广泛且其观测资料累积序列长，因此20蒸发皿蒸发量是研究气候变化对区域水循环影响的重要基础数据。一些学者采用相关分析、逐步回归等方法分析了我国不同地区20蒸发皿蒸发量的变化趋势及原因[68]。不过，统计分析方法只能够定性地说明蒸发皿蒸发量变化与气象要素变化的关系密不可分[9]，而不能定量分析气象要素变化对蒸发皿蒸发量变化的影响。有学者提出了不同形式的基于物理机制的蒸发皿蒸发量估算模型，如Thom模型[10]、Pereira模型[11]、Rotstayn 的Penpan模型[1213]，但这些模型只适用于蒸发器（classA pan）。20蒸发皿的结构不同于蒸发器，所以Rotstayn 的Penpan模型不能直接用来估算20蒸发皿的蒸发量。为此，Yang等人[14]将Rotstayn 的Penpan模型进行了改进，取得很好的应用效果。由此可见，基于物理机制模型的敏感性分析是定量研究气象要素变化对蒸发皿蒸发量影响的有效方式[15]。常用的敏感性分析方法是检测定其他参数不变来确定蒸发皿蒸发量对单个参数的敏感系数，并据此分析单个参数的变化对蒸发皿蒸发量的影响。但是，由于蒸发皿蒸发量的变化不仅受其气候敏感性影响，同时还与各气象要素的变化程度有关[16]，所以此时得出的敏感系数只能反映某气象要素发生变化时蒸发皿蒸发量的相应变化程度，只有将敏感性分析与该要素的实际变化情况结合起来，得出该要素发生变化所带来的蒸发皿蒸发量的实际变化量[17]。
额济纳三角洲位于我国西北极端干旱区，冬季干冷，夏季酷热，多年平均降水量仅35 mm（1961年-2011年），水资源短缺，生态环境脆弱，对气候变化非常敏感。本文选择额济纳三角洲作为研究区，利用20蒸发皿蒸发量数据率定Penpan模型参数，并运用该模型定量分析研究区气象要素对蒸发皿蒸发量的影响。研究结果有助于深入理解气候变化对我国西北极端干旱区水循环的影响，并能够为额济纳三角洲水资源优化配置及农业灌溉管理提供基础参考。
1数据与方法
EPan=Δ1Δ+aγ Rn1λ+ aγ1Δ+aλfq（U）D1λ（1）
式中：EPan为蒸发皿蒸发量（mm）；Δ为饱和水汽压斜率（kPa/℃）；γ为干湿表常数（kPa/℃）；λ为汽化潜热（MJ/kg）；D为水汽压差（kPa）；a为热量传输与水汽传输的有效面积之比，根据Yang等人[14]取5。
Rn为蒸发皿净辐射（MJ/d），根据下式求得：
Rn=（1-aP）Rsp-F（2）
式中：F为蒸发皿有效辐射（MJ/d），因为与蒸发皿总辐射相比，其值较小，本文采用估算水面有效辐射的邓根云式[18]求得；aP为蒸发皿反射率，根据Yang等人[14]取014；Rsp为蒸发皿总辐射（MJ/d），根据下式求得：
Rsp=[Pradfdir+2（1-fdir）+2α]Rs（3）
式中：Rs为地表总辐射，根据童宏良式[19]求得；Prad为蒸发皿辐射系数，根据Yang等人[14]式求得；fdir为直接辐射占总辐射的比；α为气象站地面发射率，根据Yang等人[14]取023。2.
从1961年-2011年额济纳三角洲蒸发皿蒸发对相关气象要素的敏感系数的年际变化情况（见图6）来看：蒸发皿蒸发量对风速的敏感系数呈下降趋势，其气候倾向率为-002/
图6额济纳三角洲蒸发皿蒸发量对气象要
素敏感系数的年际变化
Fig.6Interannual variations of sensitivities of pan evaporation
to climatic variables in the Ejina Delta
3结论
本文根据额济纳旗气象站1961年-1990年的常规气象观测数据率定了Penpan模型中的参数，采用1991年-2001年的观测数据进行了验证，从而建立了额济纳三角洲蒸发皿蒸发量与相关气象要素的关系模型。据此，通过利用额济纳三角洲2002年-2011年常规气象观测数据估算，形成了1961年-2011年完整时间序列的蒸发皿蒸发量。最后按照敏感性分析方法，定量分析了相关气象要素对蒸发皿蒸发量的影响。得出了以下主要结论。
（1）1961年-2011年，额济纳三角洲20蒸发皿蒸发量呈下降趋势，其气候倾向率为-2155 mm/10a。平均气温呈上升趋势，风速、总辐射、相对湿度均呈下降趋势。
（2）总体上，蒸发皿蒸发量对风速变化最敏感，对相对湿度、总辐射变化较敏感，而对平均气温最不敏感。1961年-2011年，蒸发皿蒸发量对风速、相对湿度的敏感性呈下降趋势，对总辐射、平均气温的敏感性呈上升趋势。
（3）1961年-2011年对蒸发皿蒸发量变化的贡献度最大的是风速变化，其次是相对湿度、平均气温，总辐射的变化对蒸发皿蒸发量变化的贡献度最小。
参考文献（References）：
Huntington T.G.Evidence for Intensification of the Global Water Cycle：Review and Synthesis[J].Journal of Hydrology，2006，319（14）：8395.
Brutsaert W.，Parlange M.B.Hydrologic Cycle Explains the Evaporation Paradox[J].Nature，1998，396（6706）：3030.
[3]Ohmura A.，Wild M.Is the Hydrological Cycle Accelerating[J].Science，2002，298（5597）：13451346.
[4]曾燕，邱新法，刘昌明，等.1960-2000年中国蒸发皿蒸发量的气候变化特征[J].水科学进展，2007，18（03）：311318.（ZENG Yan，QIU Xinfa，LIU Changming，et al.Changes of Pan Evaporation in China in 19602000[J].Advances in Water Science，2007，18（03）：311318.（in Chinese））
[5]刘昌明，张丹.中国地表潜在蒸散发敏感性的时空变化特征分析[J].地理学报，2011，66（05）：579588.（LIU Changming，ZHANG Dan.Temporal and Spatial Change Analysis of the Sensitivity of Potential Evapotranspiration to Meteorological Influencing Factors in China[J].Acta Geographica Sinica，2011，66（05）：579588.（in Chinese））
[6]LIU B.，XU M.，Henderson M.，et al.A Spatial Analysis of Pan Evaporation Trends in China，19552000[J].Journal of Geophysical Research，2004，109（D15）：D5102.[7]SHEN Y.，LIU C.，LIU M.，et al.Change in Pan Evaporation over the Past 50 years in the Arid Region of China[J].Hydrological Processes，2010，24（2）：225231.
[8]ZHENG H.，LIU X.，LIU C.，et al.Assessing Contributions to Panevaporation Trends in Haihe River Basin，China[J].Journal of Geophysical Research，2009，114（D24）：D24105.
[9]侯兰功，肖洪浪，邹松兵，等.额济纳绿洲生长季参考作物蒸散发敏感性分析[J].中国沙漠，2011，31（05）：12551259.（HOU Langong，XIAO Honglang，ZOU Songbing，et al.Sensitivity of Reference
[10]Thom A.S.，Thony J.L.，Vauclin M.On the Proper Employment of Evaporation Pans and Atmometers in Estimating Potential Transpiration[J].Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society，1981，107（453）：711736.
[11]Pereira A.R.，Villa Nova N.A.，Pereira A.S.，et al.A Model For the Class A Pan Coefficient[J].Agricultural and Forest Meteorology，199
[13]Linacre E.T.Estimating U.S.Class A Pan Evaporation from Few Climate Data[J].Water International，1994，19（1）：514.
[14]YANG H.，YANG D.Climatic Factors Influencing Changing Pan Evaporation Across China from 1961 to 2001[J].Journal of Hydrology，2012，414–415（0）：184193.
[15]Roderick M.L.，Rotstayn L.D.，Farquhar G.D.，et al.On the Attribution of Changing Pan Evaporation[J].Geographysical Research Letters，2007，34（17）：L17403.
[16]曹雯，申双和，段春锋.西北地区生长季参考作物蒸散变化成因的定量分析[J].地理学报，2011，66（03）：407415.（CAO Wen，SHEN Shuanghe，DUAN Chunfeng.Quantification of the Causes for Reference Crop Eapotranspiration Changes in Growing Season in Northwest China[J].Acta Geographica Sinica，2011，66（03）：407415.（in Chinese））
[17]YIN Y.，WU S.，CHEN G.，et al.Attribution Analyses of Potential Evapotranspiration Changes in China Since the 1960s[J].Theoretical and Applied Climatology，2010，101（1）：1928.
[18]邓根云.水面蒸发量的一种气候学计算方法[J].气象学报，1979，37（03）：8796.（DENG Genyun.A Climatic Calculative Method of Evaporation from Open Water[J].Acta Meteorologica Sinica，1979，37（03）：8796.（in Chinese））
[19]童宏良.我国蒸发力计算的气候学方法[J].南京气象学院学报，1989，12（01）：1933.（TONG Hongliang.A Climatic Calculation Method for the Evaporation Power in China[J].Journal of Nanjing Institute of Meterology，1989，12（01）：1933.（in Chinese））1第11卷第3期[3]
关键词：气候变化；蒸发皿蒸发量；Penpan模型；敏感性分析；额济纳三角洲
1672-1683（2013）03-0001-05
在水循环过程中，受气候变化影响最直接的一个环节是蒸发，而实际蒸发量的测定却非常困难。利用蒸发皿测定的蒸发量虽然不能直接代表实际蒸发量，但两者之间存在很密切的相关关系[25]，因此蒸发皿蒸发量的变化趋势是认识实际蒸发量变化方向的重要线索[3]。蒸发皿蒸发量是包括太阳辐射、气温、风速、空气湿度在内的多种因素共同作用的结果，识别这些因素变化对蒸发皿蒸发量变化的影响，不仅有助于揭示蒸发皿蒸发量变化的原因，而且在定量研究气候变化对区域水循环的影响、深入理解水热转换及农业灌溉管理有重要意义[5]。
在我国，由于20蒸发皿应用广泛且其观测资料累积序列长，因此20蒸发皿蒸发量是研究气候变化对区域水循环影响的重要基础数据。一些学者采用相关分析、逐步回归等方法分析了我国不同地区20蒸发皿蒸发量的变化趋势及原因[68]。不过，统计分析方法只能够定性地说明蒸发皿蒸发量变化与气象要素变化的关系密不可分[9]，而不能定量分析气象要素变化对蒸发皿蒸发量变化的影响。有学者提出了不同形式的基于物理机制的蒸发皿蒸发量估算模型，如Thom模型[10]、Pereira模型[11]、Rotstayn 的Penpan模型[1213]，但这些模型只适用于蒸发器（classA pan）。20蒸发皿的结构不同于蒸发器，所以Rotstayn 的Penpan模型不能直接用来估算20蒸发皿的蒸发量。为此，Yang等人[14]将Rotstayn 的Penpan模型进行了改进，取得很好的应用效果。由此可见，基于物理机制模型的敏感性分析是定量研究气象要素变化对蒸发皿蒸发量影响的有效方式[15]。常用的敏感性分析方法是检测定其他参数不变来确定蒸发皿蒸发量对单个参数的敏感系数，并据此分析单个参数的变化对蒸发皿蒸发量的影响。但是，由于蒸发皿蒸发量的变化不仅受其气候敏感性影响，同时还与各气象要素的变化程度有关[16]，所以此时得出的敏感系数只能反映某气象要素发生变化时蒸发皿蒸发量的相应变化程度，只有将敏感性分析与该要素的实际变化情况结合起来，得出该要素发生变化所带来的蒸发皿蒸发量的实际变化量[17]。
额济纳三角洲位于我国西北极端干旱区，冬季干冷，夏季酷热，多年平均降水量仅35 mm（1961年-2011年），水资源短缺，生态环境脆弱，对气候变化非常敏感。本文选择额济纳三角洲作为研究区，利用20蒸发皿蒸发量数据率定Penpan模型参数，并运用该模型定量分析研究区气象要素对蒸发皿蒸发量的影响。研究结果有助于深入理解气候变化对我国西北极端干旱区水循环的影响，并能够为额济纳三角洲水资源优化配置及农业灌溉管理提供基础参考。
1数据与方法
1.1数据
本文的研究数据来自额济纳旗气象站1961年-2011年的月平均气温、月日照时数、距地面10 m处月平均风速、月平均相对湿度。由于额济纳旗气象站从2002年开始在4月-10月份使用E601型蒸发皿进行观测，因此本文采用1961年-2001年20蒸发皿蒸发量的实测数据，2002年-2011年的蒸发皿蒸发量数据是通过相关气象要素估算而获得的中专生毕业论文www.udooo.com
。另外，额济纳旗气象站从1993年开始进行太阳辐射观测，因此，本文在率定Penpan模型时采用1993年-2011年间的月总辐射及月直接辐射。1.2方法
1.2.1PenPan模型
Rotstayn等人[12]提出的Penpan模型是用来估算蒸发器的蒸发量的，但经过修改后该模型同样可以用来估算20蒸发皿的蒸发量。PenPan模型的基本形式如下：EPan=Δ1Δ+aγ Rn1λ+ aγ1Δ+aλfq（U）D1λ（1）
式中：EPan为蒸发皿蒸发量（mm）；Δ为饱和水汽压斜率（kPa/℃）；γ为干湿表常数（kPa/℃）；λ为汽化潜热（MJ/kg）；D为水汽压差（kPa）；a为热量传输与水汽传输的有效面积之比，根据Yang等人[14]取5。
Rn为蒸发皿净辐射（MJ/d），根据下式求得：
Rn=（1-aP）Rsp-F（2）
式中：F为蒸发皿有效辐射（MJ/d），因为与蒸发皿总辐射相比，其值较小，本文采用估算水面有效辐射的邓根云式[18]求得；aP为蒸发皿反射率，根据Yang等人[14]取014；Rsp为蒸发皿总辐射（MJ/d），根据下式求得：
Rsp=[Pradfdir+2（1-fdir）+2α]Rs（3）
式中：Rs为地表总辐射，根据童宏良式[19]求得；Prad为蒸发皿辐射系数，根据Yang等人[14]式求得；fdir为直接辐射占总辐射的比；α为气象站地面发射率，根据Yang等人[14]取023。
源于：查抄袭率毕业论文理工www.udooo.com
2.3.2蒸发皿蒸发量对相关气象要素敏感性的变
化趋势
从1961年-2011年额济纳三角洲蒸发皿蒸发对相关气象要素的敏感系数的年际变化情况（见图6）来看：蒸发皿蒸发量对风速的敏感系数呈下降趋势，其气候倾向率为-002/摘自：硕士论文开题报告www.udooo.com
10a，表明蒸发皿蒸发量对风速的敏感性在下降；蒸发皿蒸发量对平均气温的敏感系数呈上升趋势，其气候倾向率为0008/10a。表明蒸发皿蒸发量对平均气温的敏感性在上升；蒸发皿蒸发量对总辐射的敏感系数呈上升趋势，其气候倾向率为0009/10a，表明蒸发皿蒸发量对总辐射的敏感性在上升；蒸发皿蒸发量对相对湿度的敏感系数呈上升趋势，其气候倾向率为002/10a，表明蒸发皿蒸发量对相对湿度的敏感性在下降。以上变化趋势均通过了α=005的MannKendall显著性检验。图6额济纳三角洲蒸发皿蒸发量对气象要
素敏感系数的年际变化
Fig.6Interannual variations of sensitivities of pan evaporation
to climatic variables in the Ejina Delta
2.3.3相关气象要素对蒸发皿蒸发量变化的贡献度
从表2可以看出，51年间，风速437 %的减小量导致了蒸发皿蒸发量219 %的减少量；平均气温272 %的增加量导致了蒸发皿蒸发量49 %的增加量；总辐射45 %的增加导致了蒸发皿蒸发量17 %的增加；相对湿度275 %的增加量导致了蒸发皿蒸发量107 %的减少量。可见，四项气象要素中风速是蒸发皿蒸发量变化最敏感的因素，其多年相对变化最大，因此对蒸发皿蒸发量变化的贡献度最大；平均气温是蒸发皿蒸发量变化最不敏感的因素，但其多年相对变化较大，使得其对蒸发皿蒸发量变化的贡献度也较大；蒸发皿蒸发量对总辐射的敏感性比对平均气温的敏感性高，但其多年相对变化小，使得其对蒸发皿蒸发量变化的实际贡献很小；四项气象要素中，相对湿度的多年相对变化、蒸发皿蒸发对其的敏感性及其对蒸发皿蒸发的贡献度都处于中等水平。3结论
本文根据额济纳旗气象站1961年-1990年的常规气象观测数据率定了Penpan模型中的参数，采用1991年-2001年的观测数据进行了验证，从而建立了额济纳三角洲蒸发皿蒸发量与相关气象要素的关系模型。据此，通过利用额济纳三角洲2002年-2011年常规气象观测数据估算，形成了1961年-2011年完整时间序列的蒸发皿蒸发量。最后按照敏感性分析方法，定量分析了相关气象要素对蒸发皿蒸发量的影响。得出了以下主要结论。
（1）1961年-2011年，额济纳三角洲20蒸发皿蒸发量呈下降趋势，其气候倾向率为-2155 mm/10a。平均气温呈上升趋势，风速、总辐射、相对湿度均呈下降趋势。
（2）总体上，蒸发皿蒸发量对风速变化最敏感，对相对湿度、总辐射变化较敏感，而对平均气温最不敏感。1961年-2011年，蒸发皿蒸发量对风速、相对湿度的敏感性呈下降趋势，对总辐射、平均气温的敏感性呈上升趋势。
（3）1961年-2011年对蒸发皿蒸发量变化的贡献度最大的是风速变化，其次是相对湿度、平均气温，总辐射的变化对蒸发皿蒸发量变化的贡献度最小。
参考文献（References）：
Huntington T.G.Evidence for Intensification of the Global Water Cycle：Review and Synthesis[J].Journal of Hydrology，2006，319（14）：8395.
Brutsaert W.，Parlange M.B.Hydrologic Cycle Explains the Evaporation Paradox[J].Nature，1998，396（6706）：3030.
[3]Ohmura A.，Wild M.Is the Hydrological Cycle Accelerating[J].Science，2002，298（5597）：13451346.
[4]曾燕，邱新法，刘昌明，等.1960-2000年中国蒸发皿蒸发量的气候变化特征[J].水科学进展，2007，18（03）：311318.（ZENG Yan，QIU Xinfa，LIU Changming，et al.Changes of Pan Evaporation in China in 19602000[J].Advances in Water Science，2007，18（03）：311318.（in Chinese））
[5]刘昌明，张丹.中国地表潜在蒸散发敏感性的时空变化特征分析[J].地理学报，2011，66（05）：579588.（LIU Changming，ZHANG Dan.Temporal and Spatial Change Analysis of the Sensitivity of Potential Evapotranspiration to Meteorological Influencing Factors in China[J].Acta Geographica Sinica，2011，66（05）：579588.（in Chinese））
[6]LIU B.，XU M.，Henderson M.，et al.A Spatial Analysis of Pan Evaporation Trends in China，19552000[J].Journal of Geophysical Research，2004，109（D15）：D5102.[7]SHEN Y.，LIU C.，LIU M.，et al.Change in Pan Evaporation over the Past 50 years in the Arid Region of China[J].Hydrological Processes，2010，24（2）：225231.
[8]ZHENG H.，LIU X.，LIU C.，et al.Assessing Contributions to Panevaporation Trends in Haihe River Basin，China[J].Journal of Geophysical Research，2009，114（D24）：D24105.
[9]侯兰功，肖洪浪，邹松兵，等.额济纳绿洲生长季参考作物蒸散发敏感性分析[J].中国沙漠，2011，31（05）：12551259.（HOU Langong，XIAO Honglang，ZOU Songbing，et al.Sensitivity of Reference
摘自：学术论文格式www.udooo.com
Evapotranspiration During Growing Season to Major Climatic Variables in the Ejina Oasis[J].Journal of Desert Research，2011，31（05）：12551259.（in Chinese））[10]Thom A.S.，Thony J.L.，Vauclin M.On the Proper Employment of Evaporation Pans and Atmometers in Estimating Potential Transpiration[J].Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society，1981，107（453）：711736.
[11]Pereira A.R.，Villa Nova N.A.，Pereira A.S.，et al.A Model For the Class A Pan Coefficient[J].Agricultural and Forest Meteorology，199
5.76（2）：7582.
[12]Leon D.Rotstayn，Michael L.Roderick，Farquhar G.D.A Simple Panevaporation Model for Analysis of Climate Simulations：Evaluation over Australia[J].Geographysical Research Letters，2006，33（17）：5.[13]Linacre E.T.Estimating U.S.Class A Pan Evaporation from Few Climate Data[J].Water International，1994，19（1）：514.
[14]YANG H.，YANG D.Climatic Factors Influencing Changing Pan Evaporation Across China from 1961 to 2001[J].Journal of Hydrology，2012，414–415（0）：184193.
[15]Roderick M.L.，Rotstayn L.D.，Farquhar G.D.，et al.On the Attribution of Changing Pan Evaporation[J].Geographysical Research Letters，2007，34（17）：L17403.
[16]曹雯，申双和，段春锋.西北地区生长季参考作物蒸散变化成因的定量分析[J].地理学报，2011，66（03）：407415.（CAO Wen，SHEN Shuanghe，DUAN Chunfeng.Quantification of the Causes for Reference Crop Eapotranspiration Changes in Growing Season in Northwest China[J].Acta Geographica Sinica，2011，66（03）：407415.（in Chinese））
[17]YIN Y.，WU S.，CHEN G.，et al.Attribution Analyses of Potential Evapotranspiration Changes in China Since the 1960s[J].Theoretical and Applied Climatology，2010，101（1）：1928.
[18]邓根云.水面蒸发量的一种气候学计算方法[J].气象学报，1979，37（03）：8796.（DENG Genyun.A Climatic Calculative Method of Evaporation from Open Water[J].Acta Meteorologica Sinica，1979，37（03）：8796.（in Chinese））
[19]童宏良.我国蒸发力计算的气候学方法[J].南京气象学院学报，1989，12（01）：1933.（TONG Hongliang.A Climatic Calculation Method for the Evaporation Power in China[J].Journal of Nanjing Institute of Meterology，1989，12（01）：1933.（in Chinese））1第11卷第3期[3]