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蒸发是水文循环的重要环节,也是地表水量损失的重要组成部分。蒸发量的变化直接影响到农业灌溉、水资源利用和生态环境等。开展我国不同气候区的蒸发能力模拟及对气候变化的响应的研究,可为未来气候变化情景下流域水文模拟、水资源规划和农业灌溉需水预测等提供科学依据。
论文在对国内外在蒸发能力的变化趋势和影响因子分析以及蒸发能力模拟方法等相关领域的研究进展全面综述的基础上,围绕我国不同气候区E601蒸发皿蒸发量变化的事实,深入剖析了E601蒸发皿蒸发量的影响因子,探讨了不同蒸发能力模拟方法在我国不同气候区的适用性,基于全球气候模拟输出和FAO56 Penman-Monteith公式,建立了适用于气候变化影响评估的蒸发能力模拟方法,并以此为基础,研究了蒸发能力对气候变化的响应。取得主要研究成果以下:
(1)采用多种趋势诊断方法,对我国E601蒸发皿蒸发量时空变化的趋势性、周期性和突变性进行了诊断。结果表明,近50年来,全国范围内气温普遍升高,但多数地区蒸发皿蒸发量呈下降趋势,其中湿润区和新疆区减少趋势较为明显,在季节上,夏季较为明显。但20世纪90年代中后期以来,蒸发皿蒸发量出现了新的变化特征,减少趋势变缓甚至呈弱增加趋势。
(2)从影响蒸发能力的热力因素和动力因素综合考虑,在分析影响蒸发能力的主要气象因子变化趋势的基础上,采用多种蒸发能力影响评价方法,深入分析了影响我国及各气候区E601蒸发皿蒸发量的主要气象因子以及20世纪90年代末以来蒸发皿蒸发量变化呈现最新特征的因为。结果表明,日照时数、气温日较差和平均风速与蒸发皿蒸发量之间具有较好的相关关系,这些气象因子呈现出明显减少的趋势,是造成上个世纪中后期蒸发皿蒸发量减少的主要因为;而近期这些气象因子所呈现的新的变化特征加之温度的持续升高,是近期蒸发皿蒸发量变化呈现最新特征的因为。
(3)采用已有的6种常用的蒸发能力模拟公式(FAO56 Penman-Monteith(P-M)公式、高桥浩一郎(GQ)公式、Hargreaves(Har)公式、Makkink(Mar)公式、Doorenbos-Pruitt(D-P)公式和Priestley-Taylor(P-T)公式)对我国不同气候区的蒸发能力进行了模拟,为资料短缺地区蒸发能力模拟提供了依据。结果表明,P-M公式模拟精度最高;Har公式不论是在我国的干旱地区还是湿润地区基本适用;而D-P公式更适用于干旱、半干旱地区;GQ公式适用于我国东南部高温多雨的湿润地区;Mak公式在多数地区也有相对较好的模拟效果。
(4)基于数理统计方法、GCM的输出和FAO56 Penman-Monteith公式,建立了适用于气候变化影响评估的蒸发能力模拟公式CC-P-M公式,并以该公式为基础,探讨了蒸发能力对单个气象因子的敏感性和多个气象因子共同作用的敏感性,揭示了蒸发能力对气候变化的响应特征和区域分布规律。