文摘

下行趋势的潜在蒸发伴随着空气温度的上升表示蒸发悖论据报道在世界上许多地区在过去的几十年里。在这篇文章中,蒸发归因于等矛盾和关键因素₀变化是系统地分析了基于1960 - 2013年期间599气象监测站的数据。结果表明,(1)蒸发矛盾存在于所有地区除了SWRB in1960 - 2013和1960 - 1999 1960 - 2013年,但没有蒸发悖论在2000 - 2013年。(2)蒸发悖论存在大面积在春季和夏季,秋季下降的程度和范围,在冬天没有蒸发悖论。(3)蒸发悖论面积占中国的73.7% 1960 - 2013和1969 - 1999年的91.2%。(4)日照、湿度、风速、温度和最大似乎是最重要的变量等₀中国的变化。

1。介绍

气候变化特点是全球变暖已经多元化的重点研究领域如水资源、农业、生态系统和人类健康。人们普遍认为全球气温一直在增加在最近的几十年里,它已经上升了大约0.85 (0.65 - -1.06)°C从1951年到2012年,平均上升速率为0.12 (0.08 - -0.14)°C(联合国政府间气候变化专门委员会(1])。在中国,温度增加了0.5 - -0.8°C和降水波动较大的地区,但没有明显的趋势在最近的100年(王et al。2])。

潜在土壤水分蒸发蒸腾损失总量₀)是最重要的一个组成部分的水文系统”是指单位面积上的水被蒸发掉的数量,单位时间内从一个理想化,在现有的大气条件下广泛的自由水面。“这是大气蒸发的需求的一个重要指标估算陆地蒸发和作物水分需求。有很多讨论的方法计算等₀(笔者[3)、哈格里夫斯和萨马尼(4),佩雷拉和普瑞特5]),时空变化(河等。6),Dinpashoh et al。7梁,et al。8),Croitoru et al。9]),及其影响因素(冯et al。10),刘、杨11),Harmsen et al。12),唐et al。13])。下降的趋势在这两个锅蒸发(McVicar et al。14])和潜在蒸发(等₀)已报告是同时发生在许多地区气温的增加趋势,已表示蒸发悖论(罗德里克和法夸尔15]),水文系统的热点问题之一。在过去的几十年里蒸发悖论被验证在世界的许多地区,如前苏联(彼得森et al。16),美国(Golubev et al。17),中国(Thomas [18马,et al。19)、印度(将et al。14)、泰国(Tebakari et al。20.)、意大利(穆南et al。21)、罗马尼亚(Croitoru et al。9]),澳大利亚、新西兰(罗德里克和法夸尔22)、加拿大(燃烧和Hesch [23])。但存在例外(科恩et al。24])。在中国在全国范围内(阴et al。25),汉族et al。26]),在区域范围内中国西北等地区(梁et al。8王]),YeRB (et al。27邢]),哈布(et al。28徐]),YaRB (et al。29日杨)、西北(et al。30.]),黄土高原(李et al。31日刘])和青藏高原(et al。32])蒸发悖论被发现。

事实上锅蒸发观测主要在中国在2001年结束;蒸发矛盾结论是基于1960 - 2000年的年度蒸发锅(h·d·杨和杨33])或潜在蒸发从1960 - 2010年的数据段。然而,改变温度和潜在蒸发了2000左右。本文观察到的气象变量分为两部分以2000年为界,本研究的目标调查的变化等₀和温度在中国1960年代以来;检查在不同时期和地区蒸发悖论的存在;确定潜在的关键因素等₀整个国家的变化以及不同的流域。

2。数据和方法

2.1。数据

每日气象数据来自754个车站从中国气象局(CMA)和中国国家气象信息中心(NMIC);599个车站(图1)的完整的记录所有气候因素计算等₀1960 - 2013年的时间序列。每日气象数据包括降水、相对湿度、日照时数、蒸汽压力、风速、最大值、最小值,和空气温度。一些缺失的数据(主要在1967、1968、1969)被平均估计的值年观察到在同一车站。

在数据集,10流域在中国一阶盆地(图1)。56站在松花江流域(SRB), 36在辽河流域(LRB), 33在海河流域(哈布),67年在黄河流域(YeRB), 38在淮河流域(HuRB), 143年在长江流域(YaRB), 28日在东南部河流盆地(塞尔维亚),67年在珠江流域(复审委员会),35西南部河流盆地(SWRB),和97年在西北河流盆地(NWRB)。在599个车站,台湾岛是我们不能收集观测数据;因此,它是排除在研究地区。

2.2。方法

2.2.1。Penman-Monteith方法

摘要潜在蒸散等₀)估计使用Penman-Monteith (PM)方法(Allen et al。34]);给出的公式 在哪里等₀每日潜在蒸散(毫米d⁻¹),年度和月度的价值等₀本文将使用;顶部的净辐射表面(乔丹·m⁻²·d⁻¹);G土壤热通量密度(乔丹·m⁻²·d⁻¹);每天平均气温在2米高度(°C);每日平均风速在身高2米(m·s⁻¹);饱和蒸汽压(kPa);是实际的蒸汽压(kPa);蒸汽压力曲线的斜率(kPa°C⁻¹);湿度恒定(kPa°C⁻¹)。模型中的辐射项由经验公式计算,其准确性取决于经验系数通常只在特定的地区有效。在本文中,等₀被修正计算辐射。纠正净辐射如下(阴et al。35): 在哪里斯蒂芬玻尔兹曼常数(4.903×10⁻⁹乔丹·K⁻⁴·米⁻²·d⁻¹),,是绝对的最高和最低温度(K),是实际的阳光小时(h),的持续时间可能阳光(h),然后呢阳光的辐射(乔丹·m⁻²)。土壤热通量小而相对净辐射和在一天的时间尺度。

2.2.2。趋势分析方法

简单线性回归方法被用来估计趋势大小(坡)等₀和其他气候变量。线性方程 在哪里气候变量的模拟值;是趋势,表示每十年气候变量的变化趋势;和是时间序列(杨et al。36])。与此同时,非参数Mann-Kendall (m k)方法(曼37),肯德尔et al。38])强烈建议由世界气象组织分析水文系列,因为它不需要任何数据分布的假设,这是用于检测的意义这一趋势。

2.2.3。逐步回归

基本思想是将影响因素引入回归方程。重要的测试进行时将一个变量引入模型,保留的重要因素和拒绝无关紧要的,直到没有变量引入模型,没有人拒绝。这种方法可以消除变量贡献小主成分或现有的线性关系,可以根据保证克服多重共线性回归的效果。

2.2.4。地区平均水平的变量

在以前的研究,区域价值是通过使用一个算术平均方法从气象台。然而,气象监测站密度不均匀分布但在东方和西方的稀疏。因此,有必要为不同分配不同的权重站在评估气候变化对不同地区准确。在计算面积的平均值,车站的重量是由Thiessen多边形的百分比在整个区域。Thiessen多边形方法比简单的意味着方法更准确和更少的工作负载电网数据集的方法。

3所示。结果

3.1。观察到的变化的温度和等₀

在1960 - 2013年,98.2%的599个车站显示上升趋势(91.2%的站都是在95%的显著性水平)。日平均温度在中国作为一个整体(图2)每十年上升0.24°C的速度(95%显著性水平)。与明显的变暖趋势,意味着国家等₀每十年下降的速度−3.9毫米(95%显著性水平),因此存在蒸发悖论在中国作为一个整体。

3.2。蒸发时间趋势的悖论

根据图2,年平均温度在2000年达到高潮,然后慢慢下降,和等₀达到最小值1993左右,然后缓慢上升。全面考虑的变化,本文以2000年为分界线。同时为了与其他研究者的结果进行比较,我们分析了蒸发悖论的特征在1960 - 2013,1960 - 1999,2000 - 2013(表1)。在1960 - 2013和1960 - 1999年,每年的气温显著增加,而等₀每十年显著下降速度−3.9毫米(58.4%的电台)和−14.78毫米每十年(75.1%的站);在2000 - 2013年,温度下降(58.6%的电台)率被−0.08°C每十年等₀增加(56.3%)率是每十年10.08毫米。在1960 - 1999年,等₀75.1%的站90%站和温度上升和下降相反的改变温度和等₀在1960 - 1999和2000 - 2013的温升范围和等₀温和的下降和蒸发悖论削弱在1960 - 2013年。

10流域的年平均温度上升在95%的显著性水平和等₀所有显示下降趋势除了塞族、YeRB SWRB在1960 - 2013年;所有流域表示温度的上升和下降等₀在1960 - 1999年。最大下降等₀和温度的上升出现在NWRB SRB和价值观被−每十年27.65毫米和0.44°C每十年,分别在1960 - 1999年。在2000 - 2013年,等₀在塞尔维亚YaRB SWRB NWRB, SWRB和复审委员会复审委员会增加而温度降低了。在其他盆地温度和ET的趋势₀是相同的。在这段时期温度只有YaRB和SWRB增加,增加是否波动在整个上升过程或减少需要进一步调查的开始。

3.3。季节变化的蒸发悖论

图3显示趋势的蒸发在四季悖论。

春季(3月至5月):1960 - 2013年,蒸发矛盾存在于哈布LRB, SRB, NWRB, SWRB,复审委员会,中国作为一个整体。在1960 - 1999年,蒸发悖论存在于所有地区除了SRB;在2000 - 2013年,没有蒸发悖论;改变温度和等₀是相同的在八5流域河流流域和温度下降。温度和ET的相反的变化₀1960 - 1999和2000 - 2013年削弱了蒸发的矛盾1960 - 2013。

夏季(6月到8月):1960 - 2013年,等₀和温度是一整年的最高价值;的斜率等₀和向下站的最高的百分比值。等₀HuRB YaRB降临,哈布、YeRB LRB, NWRB,和中国作为一个整体;所有地区的温度上升,除了HuRB在99%置信水平。在1960 - 1999年,蒸发悖论存在于所有流域除了SWRB HuRB;在中国作为一个整体的百分比等₀下降77%和8流域70%以上达到高潮,所以蒸发悖论是最突出的统计周期。在2000 - 2013年的变化等₀除了HuRB和温度都是一样的。

秋季(9月至11月):斜率和范围等₀下降减少在秋天比较的春季和夏季。在1960 - 2013年,等₀HaRB LRB,塞尔维亚,SRB和NWRB下降和温度显著增加。这种现象存在于5流域1960 - 1999年。在2000 - 2013年,HuRB LRB, SRB,复审委员会显示蒸发悖论。

冬季(12月至明年2月):温度的变化与其他季节相比是最严重的。除了1960 - 1999年,温度在1960 - 2013和1960 - 1999年所有显著上升。相反的严重增加温度,减少等₀冬天是温和的。在1960 - 2013年,等₀只有在HuRB,哈布LRB, NWRB略有下降和其他地区表现出上升趋势。在1960 - 1999年,等₀HuRB HaRB,复审委员会、YaRB NWRB,中国作为一个整体无关紧要的减少。在2000 - 2013年,温度显示最大跌幅,只有SWRB显示上升趋势。在冬天等₀改变最小的四季和蒸发悖论是温和的。

3.4。空间分布的蒸发悖论

在1960 - 2013和1960 - 1999年,在温度上升的百分比超过90%,所以站等₀可以判断,减少蒸发悖论存在(图4)。蒸发悖论分布可以从插值获得统计等₀。在1960 - 2013年,57.6%的年度等₀减少在中国,地区等₀增加主要是NWRB位于东北,西北SRB,三江地区来源,中间达到YeRB,东北和东南部HuRB, SWRB,复审委员会的沿海地区,YaRB,等等。整体南部的沿海地区37°N,大部分地区30°N和40°N, 90°E - 110°E,东北、西北和东南的SWRB地区蒸发悖论不存在。蒸发悖论面积占73.7%的10个流域。在1960 - 1999年,等₀75.1%的电台显示下降趋势;陕西西北的SRB、宁夏和中间部分YeRB,三江HuRB来源地区和东北部,没有蒸发等领域的悖论。蒸发悖论面积占91.2%。在2000 - 2013年,等₀和223个车站温度变化相对和322个车站是相同的;54台统计等₀或温度是0。

4所示。讨论

4.1。之间的关系等。₀和降水

降水和等₀是水文循环的两个重要领域;等₀将下降随着降水量的增加根据Bouchet假设。年平均降水808毫米1960 - 2013年期间在中国;它无关紧要的上升和上升的百分比是48.4%。全年平均降水量811毫米1960 - 1999年,微不足道的百分比上升55.9%;在2000 - 2013年的平均值是799.5毫米;的变化等₀和中国降水与Bouchet假说和图一致5显示他们的关系。在1960 - 2013年,扭转趋势站是301年,是位于NWRB,塞尔维亚,三江地区来源,下游YaRB, SRB的西北,HuRB,复审委员会降水增加。降水和等₀降低网站主要是位于LRB,哈布YeRB,上游复审委员会,SRB的东南部,YaRB中游。站1960 - 1999年的降水减少超过1960 - 2013年,但它的分布基本上是相同的。这两个因素都表明上升趋势在2000 - 2013年的降水在330车站,在45地点不变。352个车站显示相反变化的占整个的58.8%。地区降水减少主要是位于NWRB, SRB, LRB, HaiRB, YeRB的中游。

4.2。气象因素等的影响₀

气象因素变化深刻的影响等₀;本文利用逐步回归提取的影响因素等₀。每年等。₀和7日平均气温等气象因素(),最高温度(),最低温度()、相对湿度(RH),阳光小时(),平均风速(),平均水压力()首先规范化,从而消除的影响不一致的单位。气候变化的输入顺序显示在表中2。最主要的原因是造成等₀改变在中国作为一个整体,塞尔维亚,YeRB, SWRB和标准化系数分别为0.75,0.54,0.87,和0.54,分别。对外星人的贡献最大₀改变YaRB、HuRB LRB,标准化系数为0.56,0.66,0.82和0.70。对等影响最大₀在HaRB标准化系数为0.80。SRB最大的贡献是RH阴性等₀。

表2表示,,,,RH是最重要的影响因素等₀。表3显示斜坡的气象要素和等上市₀在不同的统计周期。在1960 - 2013年,等₀减少所有地区希望塞尔维亚,YeRB SWRB;在NWRB LRB,哈布等₀在99%置信水平下降。在1960 - 1999年,等₀减少在所有地区和递减率更比1960 - 2013年;在2000 - 2013年,等₀在5个流域是下降的趋势。在积极的关系等吗₀下降的速度−0.11年代⁻¹每十年明显在中国作为一个整体,它被发现的主要因素等引起的₀在过去的54年中减少;除了1960 - 2013年,在所有地区显著下降。在积极的关系等吗₀也下降的一个重要趋势−0.11 h每十年在1960 - 2013和−0.13小时每十年1960 - 1999年在99%置信水平和领导的下降等₀减少在中国作为一个整体;在10个流域,除了SWRB显著降低。的范围和范围,减少在2000 - 2013年下降。造成积极的影响₀所有地区的增长增加了1960 - 1999年和1960年的增长是显著的除了HuRB - 2013;最戏剧性的变化发生在在2000 - 2013年在4变量;它改变了在塞尔维亚,减少从增加哈布HuRB, YeRB, LRB, SRB,复审委员会,中国作为一个整体。RH只增加YaRB、NWRB SWRB在1960 - 1999年和2000年LRB和SRB - 2013。的变化等₀所有这些因素综合影响;等₀在一个积极的关系吗,,与RH和消极的关系。在中国,的衰落,制作等₀减少和衰退RH和提升制作等₀提升。四种元素的综合效应的下降等₀。在1960 - 1999年,下降的速度,加强相应的弱点上升和RH减少递减率的加强等₀每十年−14.78毫米。在2000 - 2013年气象因素变化的趋势与1960 - 1999年相比,下降的速度,大大减少了,从上升到下降,下降的速度RH大幅提升。等引起的组合₀从减少增加。

5。结论

(1)温度在1960 - 2013年,在中国599个车站电台增加98.2%。一年一度的全国ET的递减率₀每十年−3.9毫米,所以蒸发悖论的存在。在1960 - 1999年,等₀75.1%的电台是90%站是向上向下和温度显示最突出的蒸发悖论。在2000 - 2013年没有蒸发悖论。温度和ET的相反的变化₀1960 - 1999和2000 - 2013年削弱蒸发悖论在1960 - 2013年与1960年相比,1999年。(2)在1960 - 2013年,蒸发悖论存在于春天,夏天,秋天在中国作为一个整体;它存在于6、6、5、4流域在春天,夏天,秋天,冬天,ET的递减率₀在夏天,温度下降百分比高潮。在1960 - 1999年,除了SRB在春天,夏天SWRB,哈布HuRB,和秋天YeRB HuRB, YeRB,冬天LRB, SRB蒸发悖论存在于其他时间。在2000 - 2013年,没有蒸发悖论。(3)没有蒸发悖论在东南沿海地区37°N,南部的大部分地区在30°N-40°N, 90°E - 110°E, SRB,西北部和东南部的SWRB中国1960 - 2013年;占26.3%的面积10流域。只在NWRB没有蒸发区域矛盾,SRB的东北部,中间的YeRB,三条河流源头地区,东北HuRB仅仅占8.8%。(4)降水NWRB,塞尔维亚人,三源河地区,下游YaRB, SRB的西北,西北HuRB,下游的复审委员会增加,在这样的地区等₀在1960 - 2013年有所下降。大多数电台等₀和降水变化反向位于南部的32°以北27°N和N;车站的数量是346在1960 - 1999年。在2000 - 2013年降水增加的站位于北32°N和电台的数量等₀反向和降水变化是352年。(5) ,,,RH最重要的变化影响等₀变化;,,是积极和消极的关系等是RH₀;,主要RH和下降主要是增加在中国和他们的综合功能等₀减少1960 - 2013和1960 - 1999和2000 - 2013年增加。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

这项研究得到了国家自然科学基金(批准号51279063);创新研究团队项目(科技)河南大学(15 irtsthn030);在大学和新世纪优秀人才计划(批准号ncet - 13 - 0794)。