陈金车，迪丽胡玛·麦麦提，苏士翔

（1.兰州大学 大气科学学院，甘肃 兰州 730000；2.南京信息工程大学 应用气象学院，江苏 南京 210044）

全球气候不断变化导致地表径流的蒸发加快，引起干旱的发生，给农业生产带来了巨大的风险。农作物各个阶段都会遭遇干旱，都会对作物的生长发育产生不良影响，因此干旱受到了众多学者的关注。潜在蒸散是地球水循环和能量平衡的重要组成部分，潜在蒸散在大气圈、水圈、生物圈中起着重要的作用。潜在蒸散量是气候条件下决定下垫面蒸散过程的能力[1]，准确地计算潜在蒸散量可以深入理解其在水文循环过程中的重要作用，对提高农业水资源利用效率、防旱抗旱工作具有非常重要的现实意义。计算潜在蒸散量的方法很多，国内外专家对其进行了大量的分析研究。目前，国内外专家利用潜在蒸散量分析区域干旱特征的较多，Hulme等[2]人通过全球气候模型实验对印度的潜在蒸散量进行了分析，认为引起全球潜在蒸散量减少的因素各不相同。谢平等[3]通过敏感系数和贡献率法分析了云南省潜在蒸散量变化的原因，认为潜在蒸散对于平均气温和日照时数较敏感。Chattopadhyay等[4]认为印度潜在蒸散量的增加是由于辐射减少和相对湿度的增加引起的。Cohen等[5]对以色列的潜在蒸散量进行分析发现，潜在蒸散增加的原因是风速增加和水汽压差。

河北省是我国重要的农作物种植区和粮食生产区，同时也是遭受干旱灾害最严重的省份之一。在气候变化的大背景下，该地区的干旱灾害呈现常态化趋势[6]，因此研究该地区的潜在蒸散可以为河北省优化水资源配置和灌溉提供有力的理论支撑，同时对河北省确保粮食产量和农业的发展有重大意义。本文计算了河北省1967-2017年的潜在蒸散量，并从不同的角度分析其时空分布特征，为进一步掌握干旱的发生发展规律提供数据支撑。

1 资料来源与研究方法

本研究使用的气象资料来自1967-2017年河北省20个国家标准气象站的日值气象资料，站点的空间分布见图1。选取了各台站的逐日平均气温、最高气温、最低气温、降水量、日照时数、风速、相对湿度、日序、台站的纬度、海拔、干湿表常数等数据资料。本研究主要采用气候统计诊断方法结合EXCEL软件来分析潜在蒸散的时间变化规律，利用M-K突变检验法分析潜在蒸散的突变情况；利用ArcGIS软件的空间分析功能，采用反距离插值法从空间的角度分析潜在蒸散的空间分布特征。

图1 河北省气象站点分布示意图

2 结果与分析

2.1 潜在蒸散的年际变化

河北省1967-2017年多年平均潜在蒸散量为1019.4mm，其潜在蒸散量的年际变化见图2。从图中可以看出，近51年来河北省的潜在蒸散量呈下降趋势，平均递减率为8.9mm/10年，显著性分析结果表明，河北省近51年的潜在蒸散量呈现极显著的下降趋势[7]，这和全球气候变暖的趋势并不相同[8]。从图2可以看出，河北省近51年的潜在蒸散量是波动下降的。从图中还可以看出，河北省近51年的多年平均降水量为511.1mm，波动较大，但整体也呈现下降的趋势。另外，从图中还可以看出，潜在蒸散量和降水量的差值（潜在蒸散量-降水量，正值说明水分亏缺，下同）平均为508.3mm，并呈现上升趋势，说明近51年来河北省缺水状况较严重并且在逐渐加重，但这种趋势并不明显。

图2 潜在蒸散量的年际变化

2.2 潜在蒸散的突变特征

对河北省20个站点1967-2017年潜在蒸散量的年和季节平均值进行统计分析，求出时间序列的UF（Mann-Kendall统计量正序列）和 UB（Mann-Kandall统计量反序列）值，依据显著性水平a=0.05（临界值为±1.96）情况下的UF和UB序列的分布情况，判断其突变年份，结果见表1。由表1可以看出河北省1967-2017年间潜在蒸散突变发生在1976年，出现的时间较早；春、夏、秋、冬季潜在蒸散突变分别发生在2008年、1999年、2005年和1970年，可见春、秋两季潜在蒸散发生的突变时间较晚，夏季次之。

表1 河北省潜在蒸散范围突变特征

2.3 潜在蒸散的空间分布特征

1967-2017年河北省的潜在蒸散量多年平均值的空间分布见图3。总体而言，河北省的潜在蒸散在867.1-1176.0mm之间，潜在蒸散等级从北向南逐渐增加。从分布区域来看，河北省东北部属于潜在蒸散低值区，大部分站点的潜在蒸散在900-1100mm之间，其中围场和承德两个站点的潜在蒸散最低，分别为867.1mm和892.2mm。河北省西部和南部的潜在蒸散绝大多数在1000-1100mm之间，潜在蒸散的最高值分布在怀来和黄骅，分别为1176.0mm和1147.6mm。河北省潜在蒸散的空间分布和气温的分布规律大体相似，但不完全相同，说明除了气温以外，潜在蒸散还受多种气象因子的共同影响。

图3 河北省年际潜在蒸散量变化

3 结论

本文利用河北省20个气象台站1967-2017年的气象资料，分析了近51年河北省潜在蒸散的时空变化特征，得到以下几点主要结论：

（1）河北省全区的潜在蒸散量呈现极显著的下降趋势，夏、秋、冬季潜在蒸散变化趋势与全区大体一致，但春季的潜在蒸散有极显著的上升趋势；春季和夏季潜在蒸散量对年潜在蒸散贡献最大；春季潜在蒸散与降雨的差值最大，因此河北省的春旱最严重。

（2）对河北省潜在蒸散突变性特征分析得到河北省1967-2017年间潜在蒸散突变发生在1976年，出现的时间较早；春、夏、秋、冬季潜在蒸散突变分别发生在2008年，1999年，2005年和1970年。

（3）河北省全省潜在蒸散时空分布不均匀。潜在蒸散从东北向西向南增加，中部和南部地区成为潜在蒸散较强烈地区。但各季节之间以及各季节与年平均值之间的空间分布并不完全一致。

4 结束语

河北省潜在蒸散的时间分布在各个季节内有所不同，与变暖的趋势并不完全相同，表明潜在蒸散不仅与温度有关，而且还受到其他因素的影响，如风速，日照时数等，但受篇幅限制，本文没有对其进行展开分析，后续应该强化这方面的研究，探讨不同时间内影响潜在蒸散的主要气象因子，并根据当地的实际情况作进一步的分析，从而使潜在蒸散的时空分布结论能更好地用于指导农业生产，合理利用农业水资源，根据作物蒸散需求的变化进行节水灌溉，提高用水效率。