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摘 要：利用桓仁县1953-2013年逐月蒸发皿蒸发量资料，基于气候变暖背景下，对桓仁县水面蒸发量的变化特征及影响蒸发变化的主要气候因子进行分析。结果表明：随着气候变暖，桓仁县的水面蒸发量呈减少趋势变化。从相关性分析来看，平均气温下降、降水量的增加、相对湿度和总云量增大、日照时数的减少、风速的下降，蒸发量将随之减少。蒸发量的变化不是简单的随着某要素的升高和降低而改变，它是气象要素综合影响的结果。
关键词：气候变化；水面蒸发；桓仁县
中图分类号 P46 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）03-04-140-03
Abstract：Based on the monthly pan evaporation data from 1953 to 2013 in Huanren County，the water surface evaporation variation characteristics and main climate factors of influence evaporation changes were analyzed. The results showed that water surface evaporation showed a decreasing trend with the climate warming，from the correlation analysis，average temperatures，relative humidity and total cloud cover was increasing，precipitation，sunshine hours and wind speed was decreasing，evaporation would decrease. Evaporation variations didn’t simply change with the increasing and decreasing of certain elements，it was the comprehensive effect of meteorological element results.
Key words：Climate change；Water surface evaporation；Huanren County
蒸发是水循环中的重要组成部分，它和降水、径流共同决定着一个地区的水量平衡[1]。影响蒸发的因子非常多，但一般认为气温是影响蒸发的重要因子，在全球变暖的背景下，人们预期近地面大气会变干，陆地和水体蒸发会增加，势必引起水循环的一系列变化，促使全球水循环加速，但目前通过对近几十年蒸发皿蒸发量分析，发现全球许多地区的蒸发皿蒸发量呈现显著下降趋势，由此推出另外一种结论：全球变暖并没有使蒸发皿蒸发量增加，全球变暖可能是水循环减弱，蒸发皿蒸发量与人们预期的理论结果恰恰相反，这一现象在气候变化和水循环领域被称之为“蒸发桲论”[2]。2007年IPCC第4次评估报告指出，由于温室气体的大量排放，过去100a（1906-2005）全球平均增温0.74℃，到2100年全球平均增温预计最高将达1.1～6.4℃[3]。中国气候变化国家评估报告亦指出，中国近100a来年平均地表气温已明显上升，升幅0.5～0.8℃，增温速率同期全球平均略强，而降水量未出现明显趋势性变化[4]。在过去50a间，虽然全球气温逐年上升，海洋水面的实际蒸发量却在逐年递减[5]。申双和等[6]利用1957-2001年蒸发皿蒸发量资料，分析得出中国蒸发皿蒸发量以-34.12mm/10a的速率递减。王艳君等[7]研究了长江流域蒸发量的变化趋势，并提出太阳净辐射和风速的显著下降是导致蒸发量持续下降的主要原因。刘波等[8]认为近45a中国北方蒸发皿蒸发量下降趋势明显，并且在空间上从东北向西北的下降趋势逐渐增大，气温日较差和风速是影响蒸发的最重要因子，这可能是导致蒸发皿蒸发量下降的主要原因。由于影响蒸发量的因素较多，与各个环境因子的相关关系异同，且存在一定的地区差异，因而引起许多学者对蒸发量的研究关注[9-11]。
桓龙湖位于桓仁县境内，桓龙湖集农业灌溉、城镇用水、水利发电、水上航运、水产养殖、旅游观光和气候调节多功能为一体，对县域经济发展和人民生活质量的提高起到举足轻重的作用。桓龙湖的水面蒸发量是桓龙湖水循环是直接影响桓仁县水资源量的主要原因之一。基于气候变暖背景下，笔者利用桓仁县蒸发皿蒸发量资料，对桓龙湖水面蒸发量的变化及其影响蒸发量的直接气候原因进行了分析，旨在为科学开发、利用山区水资源提供参考依据。
1 资料与方法
1.1 资料来源 选取桓仁县气象局1953-2013年逐月20cm口径蒸发皿和E601蒸发器的蒸发量资料。由于2001年起5～10月使用E601蒸发，使得序列资料存在仪器观测上差距，为便于数据分析，利用小型蒸发与E601蒸发器[12]进行了换算，统一到小型蒸发皿观测数据上。常规气象观测数据包括平均气温、降水量、日照时数、相对湿度、风速、水汽压等。统计年平均（1～12月）和冬季（12～翌年2月）、春季（3～5月）、夏季（6～8月）和秋季（9～l1月），气候值为1953-2012年60a平均值。
1.2 分析方法 利用最小二乘法线性趋势和相关系数等统计方法[13]研究蒸发量的变化特征及与主要气象要素的关系。
2 结果与分析
2.1 蒸发量与气温的年际变化特征 由图1可以看出，桓仁县近60a（1953-2012年）平均气温呈明显的升温趋势，1987年以前，负距平占74%，正距平只占26%；1988年以后，负距平仅占16%，正距平占84%，说明桓仁县20世纪80年代后期开始变暖趋势非常明显。近60a来蒸发皿蒸发量呈下降趋势变化，其线性倾向率为-8.19mm/10a（未通过显著性检验）。1953-2012桓仁县蒸发量气候平均值为1 221mm，蒸发量最大值为1 452.8mm，发生在1958年；最小值为953.7mm，出现在1964年，极差为454.4mm。另外，从四季的年际变化来看，春季和夏季呈减少趋势变化，秋季和冬季为增加趋势变化。 2.2 蒸发量与气温的月变化特征 从图2可以看出，桓仁县水面蒸发量1～5月持续上升，5月为全年最大，蒸发量为208.2mm；6～12月逐月缓慢下降，1月达最小，为19.4mm。蒸发量最大值一般出现在5月，并不是最热月份蒸发量最大；蒸发量最小值出现在1月，是最冷月出现的时间。
2.3 蒸发量与气温的年代际变化特征 通过对桓仁县近60a蒸发皿蒸发量和气温的变化分析发现（见表1），桓仁县年蒸发量和平均气温具有明显的年代际变化特征，20世纪50年代平均气温距平为负距平，年蒸发量为负距平；20世纪60、70年代平均气温为负距平，蒸发量是正距平；20世纪80、90年代和21世纪初平均气温为正距平，蒸发量却为负距平。春季蒸发量和平均气温与年蒸发量和平均气温的年代际变化特征是一致的。夏季20世纪50年代平均气温为负距平，蒸发量为负距平；20世纪60、70年代为负距平，蒸发量为正距平；20世纪80年代为负距平，蒸发量为负距平；20世纪90年代平均气温为正距平，蒸发量为正距平；21世纪初平均气温距平为0，蒸发量为负距平。秋季20世纪50、60、70和80年代平均气温为负距平，蒸发量20世纪50年代为负距平，20世纪60和70年代为正距平，20世纪80年代为负距平；秋季平均气温20世纪90年代和21世纪初为正距平，蒸发量20世纪90年代为负距平，21世纪初为正距平。冬季平均气温20世纪50和60年代为负距平，蒸发量20世纪50年代为负距平，20世纪60年代为正距平；气温20世纪70、20世纪80、20世纪90年代和21世纪初为正距平，蒸发量20世纪70和20世纪80年代为负距平，20世纪90年代和21世纪初为正距平。
2.4 桓仁县蒸发皿蒸发量与主要气象要素的相关性分析 为了进一步探讨桓仁县主要要素对蒸发量的影响，笔者计算了桓仁县主要气象要素与蒸发量的相关系数（见表2），从表2可见：不同季节各气象要素对蒸发量影响是不一致。对于春季蒸发量而言，除了春季平均气温影响不显著外，其它各要素影响均通过了显著性检验。相对湿度、风速和日照时数位列前3位，水汽压和总云量对蒸发量的影响也较大。水汽压对夏季蒸发量影响较小，相对湿度、总云量、日照时数、降水量和平均气温对蒸发量影响达到极显著检验，风速对蒸发量的影响也通过显著性检验。秋季蒸发量受平均气温、降水量、总云量和相对湿度影响较大，均通过显著性检验。平均气温、相对湿度和风速对冬季蒸发量影响通过了极显著性检验，水汽压影响也通过了显著性标准。对于年蒸发量来说，降水量和相对湿度影响较大，总云量和风速也通过了显著性检验。
3 结论与讨论
（1）桓仁县近60a蒸发皿蒸发量呈减少趋势变化，特别是20世纪80年代中后期气温明显变暖趋势，而蒸发量却呈减少趋势，说明年蒸发量与平均气温之间的相关性并不显著。
（2）虽然平均气温对年蒸发量影响不显著，但是在夏季、秋季和冬季对蒸发量的影响还是比较大的。降水尽管对冬季蒸发量影响较小，但是对全年蒸发量的影响是最大的，而且其他各季对蒸发量的影响也是明显的。
（3）相对湿度对年蒸发量的影响仅次于降水，位于第2位，各季相对湿度对蒸发量的影响均通过了显著性检验。说明在山区相对湿度偏大是导致蒸发量减少的主要原因之一。总云量对年蒸发量的影响也是比较大的，除了冬季总云量对蒸发量影响不大，其他各季总云量对蒸发量也起到一定的作用。随着相对湿度和总云量的增加，蒸发量呈减少趋势变化。
（4）年平均风速对蒸发量的影响在山区是比较明显的，除了秋季风速对蒸发量影响不大外，其他各季风速对蒸发量影响是比较明显的。桓仁县随着风速的减少，蒸发量呈下降趋势变化。
（5）年日照时数对年蒸发量的影响是不明显的，但是春季和夏季日照时数对春季和夏季的蒸发量影响是比较显著的。只有春季和冬季的水汽压对蒸发量的影响比较明显。
（6）从上述分析来看，不同要素对蒸发量的影响及作用在不同的季节里作用是不一样的，反应出气象要素在一年四季中影响蒸发量的变化是一个错综复杂的过程。鉴于水蒸发的复杂性和多变性，桓仁县蒸发量变化的影响因素有待进一步的深入研究。
参考文献
[1]左洪超，鲍艳，张存杰.蒸发皿蒸发量的物理意义——近40年变化趋势分析和数值试验研究[J].地球物理学报，2006，49（3）：680-688.
[2]任国玉，郭军.中国水面蒸发量的变化[J].自然资源学报，2006，21（1）：31-41.
[3]汤绪，杨续超，田展，等.气候变化对中国农业气候资源的影响[J].资源科学，2011，33（10）：1962-1968.
[4]气候变化国家评估报告编写组.气候变化国家评估报告[M].北京：科学出版社，2007：1-10.
[5]车红军.气候变暖对水面蒸发的影响[J].海河水利，2004（6）：13-14.
[6]王艳君，姜彤，许崇育.长江流域蒸发皿蒸发量及影响因素的变化趋势[J].自然资源学报，2005，20（6）：864-870.
[8]刘波，马柱国，丁裕国，等.中国北方近45年蒸发变化的特征及与环境的关系[J].高原气象，2006，25（5）：840-848.
[9]郭军，任国玉.黄淮海流域蒸发量额变化及其原因分析[J].水科学进展，2005，16（5）：666-672.
[10]曾艳，邱新法，六昌明，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（3）：311-318.
[11]邱新法，刘昌明，曾艳，等.黄河流域近40年蒸发皿蒸发量的气候变化特征[J].自然资源学报，2003，18（4）：437-442.
[12]黄秋红.E601型蒸发与小型蒸发器对比观测分析[J].气象，2000，26（10）：45-48.
[13]魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].北京：气象出版社，2007：36-62.
（责编：张宏民）
关键词：气候变化；水面蒸发；桓仁县
中图分类号 P46 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）03-04-140-03
Abstract：Based on the monthly pan evaporation data from 1953 to 2013 in Huanren County，the water surface evaporation variation characteristics and main climate factors of influence evaporation changes were analyzed. The results showed that water surface evaporation showed a decreasing trend with the climate warming，from the correlation analysis，average temperatures，relative humidity and total cloud cover was increasing，precipitation，sunshine hours and wind speed was decreasing，evaporation would decrease. Evaporation variations didn’t simply change with the increasing and decreasing of certain elements，it was the comprehensive effect of meteorological element results.
Key words：Climate change；Water surface evaporation；Huanren County
蒸发是水循环中的重要组成部分，它和降水、径流共同决定着一个地区的水量平衡[1]。影响蒸发的因子非常多，但一般认为气温是影响蒸发的重要因子，在全球变暖的背景下，人们预期近地面大气会变干，陆地和水体蒸发会增加，势必引起水循环的一系列变化，促使全球水循环加速，但目前通过对近几十年蒸发皿蒸发量分析，发现全球许多地区的蒸发皿蒸发量呈现显著下降趋势，由此推出另外一种结论：全球变暖并没有使蒸发皿蒸发量增加，全球变暖可能是水循环减弱，蒸发皿蒸发量与人们预期的理论结果恰恰相反，这一现象在气候变化和水循环领域被称之为“蒸发桲论”[2]。2007年IPCC第4次评估报告指出，由于温室气体的大量排放，过去100a（1906-2005）全球平均增温0.74℃，到2100年全球平均增温预计最高将达1.1～6.4℃[3]。中国气候变化国家评估报告亦指出，中国近100a来年平均地表气温已明显上升，升幅0.5～0.8℃，增温速率同期全球平均略强，而降水量未出现明显趋势性变化[4]。在过去50a间，虽然全球气温逐年上升，海洋水面的实际蒸发量却在逐年递减[5]。申双和等[6]利用1957-2001年蒸发皿蒸发量资料，分析得出中国蒸发皿蒸发量以-34.12mm/10a的速率递减。王艳君等[7]研究了长江流域蒸发量的变化趋势，并提出太阳净辐射和风速的显著下降是导致蒸发量持续下降的主要原因。刘波等[8]认为近45a中国北方蒸发皿蒸发量下降趋势明显，并且在空间上从东北向西北的下降趋势逐渐增大，气温日较差和风速是影响蒸发的最重要因子，这可能是导致蒸发皿蒸发量下降的主要原因。由于影响蒸发量的因素较多，与各个环境因子的相关关系异同，且存在一定的地区差异，因而引起许多学者对蒸发量的研究关注[9-11]。
桓龙湖位于桓仁县境内，桓龙湖集农业灌溉、城镇用水、水利发电、水上航运、水产养殖、旅游观光和气候调节多功能为一体，对县域经济发展和人民生活质量的提高起到举足轻重的作用。桓龙湖的水面蒸发量是桓龙湖水循环是直接影响桓仁县水资源量的主要原因之一。基于气候变暖背景下，笔者利用桓仁县蒸发皿蒸发量资料，对桓龙湖水面蒸发量的变化及其影响蒸发量的直接气候原因进行了分析，旨在为科学开发、利用山区水资源提供参考依据。
1 资料与方法
1.1 资料来源 选取桓仁县气象局1953-2013年逐月20cm口径蒸发皿和E601蒸发器的蒸发量资料。由于2001年起5～10月使用E601蒸发，使得序列资料存在仪器观测上差距，为便于数据分析，利用小型蒸发与E601蒸发器[12]进行了换算，统一到小型蒸发皿观测数据上。常规气象观测数据包括平均气温、降水量、日照时数、相对湿度、风速、水汽压等。统计年平均（1～12月）和冬季（12～翌年2月）、春季（3～5月）、夏季（6～8月）和秋季（9～l1月），气候值为1953-2012年60a平均值。
1.2 分析方法 利用最小二乘法线性趋势和相关系数等统计方法[13]研究蒸发量的变化特征及与主要气象要素的关系。
2 结果与分析
2.1 蒸发量与气温的年际变化特征 由图1可以看出，桓仁县近60a（1953-2012年）平均气温呈明显的升温趋势，1987年以前，负距平占74%，正距平只占26%；1988年以后，负距平仅占16%，正距平占84%，说明桓仁县20世纪80年代后期开始变暖趋势非常明显。近60a来蒸发皿蒸发量呈下降趋势变化，其线性倾向率为-8.19mm/10a（未通过显著性检验）。1953-2012桓仁县蒸发量气候平均值为1 221mm，蒸发量最大值为1 452.8mm，发生在1958年；最小值为953.7mm，出现在1964年，极差为454.4mm。另外，从四季的年际变化来看，春季和夏季呈减少趋势变化，秋季和冬季为增加趋势变化。 2.2 蒸发量与气温的月变化特征 从图2可以看出，桓仁县水面蒸发量1～5月持续上升，5月为全年最大，蒸发量为208.2mm；6～12月逐月缓慢下降，1月达最小，为19.4mm。蒸发量最大值一般出现在5月，并不是最热月份蒸发量最大；蒸发量最小值出现在1月，是最冷月出现的时间。
2.3 蒸发量与气温的年代际变化特征 通过对桓仁县近60a蒸发皿蒸发量和气温的变化分析发现（见表1），桓仁县年蒸发量和平均气温具有明显的年代际变化特征，20世纪50年代平均气温距平为负距平，年蒸发量为负距平；20世纪60、70年代平均气温为负距平，蒸发量是正距平；20世纪80、90年代和21世纪初平均气温为正距平，蒸发量却为负距平。春季蒸发量和平均气温与年蒸发量和平均气温的年代际变化特征是一致的。夏季20世纪50年代平均气温为负距平，蒸发量为负距平；20世纪60、70年代为负距平，蒸发量为正距平；20世纪80年代为负距平，蒸发量为负距平；20世纪90年代平均气温为正距平，蒸发量为正距平；21世纪初平均气温距平为0，蒸发量为负距平。秋季20世纪50、60、70和80年代平均气温为负距平，蒸发量20世纪50年代为负距平，20世纪60和70年代为正距平，20世纪80年代为负距平；秋季平均气温20世纪90年代和21世纪初为正距平，蒸发量20世纪90年代为负距平，21世纪初为正距平。冬季平均气温20世纪50和60年代为负距平，蒸发量20世纪50年代为负距平，20世纪60年代为正距平；气温20世纪70、20世纪80、20世纪90年代和21世纪初为正距平，蒸发量20世纪70和20世纪80年代为负距平，20世纪90年代和21世纪初为正距平。
2.4 桓仁县蒸发皿蒸发量与主要气象要素的相关性分析 为了进一步探讨桓仁县主要要素对蒸发量的影响，笔者计算了桓仁县主要气象要素与蒸发量的相关系数（见表2），从表2可见：不同季节各气象要素对蒸发量影响是不一致。对于春季蒸发量而言，除了春季平均气温影响不显著外，其它各要素影响均通过了显著性检验。相对湿度、风速和日照时数位列前3位，水汽压和总云量对蒸发量的影响也较大。水汽压对夏季蒸发量影响较小，相对湿度、总云量、日照时数、降水量和平均气温对蒸发量影响达到极显著检验，风速对蒸发量的影响也通过显著性检验。秋季蒸发量受平均气温、降水量、总云量和相对湿度影响较大，均通过显著性检验。平均气温、相对湿度和风速对冬季蒸发量影响通过了极显著性检验，水汽压影响也通过了显著性标准。对于年蒸发量来说，降水量和相对湿度影响较大，总云量和风速也通过了显著性检验。
3 结论与讨论
（1）桓仁县近60a蒸发皿蒸发量呈减少趋势变化，特别是20世纪80年代中后期气温明显变暖趋势，而蒸发量却呈减少趋势，说明年蒸发量与平均气温之间的相关性并不显著。
（2）虽然平均气温对年蒸发量影响不显著，但是在夏季、秋季和冬季对蒸发量的影响还是比较大的。降水尽管对冬季蒸发量影响较小，但是对全年蒸发量的影响是最大的，而且其他各季对蒸发量的影响也是明显的。
（3）相对湿度对年蒸发量的影响仅次于降水，位于第2位，各季相对湿度对蒸发量的影响均通过了显著性检验。说明在山区相对湿度偏大是导致蒸发量减少的主要原因之一。总云量对年蒸发量的影响也是比较大的，除了冬季总云量对蒸发量影响不大，其他各季总云量对蒸发量也起到一定的作用。随着相对湿度和总云量的增加，蒸发量呈减少趋势变化。
（4）年平均风速对蒸发量的影响在山区是比较明显的，除了秋季风速对蒸发量影响不大外，其他各季风速对蒸发量影响是比较明显的。桓仁县随着风速的减少，蒸发量呈下降趋势变化。
（5）年日照时数对年蒸发量的影响是不明显的，但是春季和夏季日照时数对春季和夏季的蒸发量影响是比较显著的。只有春季和冬季的水汽压对蒸发量的影响比较明显。
（6）从上述分析来看，不同要素对蒸发量的影响及作用在不同的季节里作用是不一样的，反应出气象要素在一年四季中影响蒸发量的变化是一个错综复杂的过程。鉴于水蒸发的复杂性和多变性，桓仁县蒸发量变化的影响因素有待进一步的深入研究。
参考文献
[1]左洪超，鲍艳，张存杰.蒸发皿蒸发量的物理意义——近40年变化趋势分析和数值试验研究[J].地球物理学报，2006，49（3）：680-688.
[2]任国玉，郭军.中国水面蒸发量的变化[J].自然资源学报，2006，21（1）：31-41.
[3]汤绪，杨续超，田展，等.气候变化对中国农业气候资源的影响[J].资源科学，2011，33（10）：1962-1968.
[4]气候变化国家评估报告编写组.气候变化国家评估报告[M].北京：科学出版社，2007：1-10.
[5]车红军.气候变暖对水面蒸发的影响[J].海河水利，2004（6）：13-14.
[6]王艳君，姜彤，许崇育.长江流域蒸发皿蒸发量及影响因素的变化趋势[J].自然资源学报，2005，20（6）：864-870.
[8]刘波，马柱国，丁裕国，等.中国北方近45年蒸发变化的特征及与环境的关系[J].高原气象，2006，25（5）：840-848.
[9]郭军，任国玉.黄淮海流域蒸发量额变化及其原因分析[J].水科学进展，2005，16（5）：666-672.
[10]曾艳，邱新法，六昌明，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（3）：311-318.
[11]邱新法，刘昌明，曾艳，等.黄河流域近40年蒸发皿蒸发量的气候变化特征[J].自然资源学报，2003，18（4）：437-442.
[12]黄秋红.E601型蒸发与小型蒸发器对比观测分析[J].气象，2000，26（10）：45-48.
[13]魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].北京：气象出版社，2007：36-62.
（责编：张宏民）