北京地區近51年來蒸發降水趨勢的研究

時間：2024-10-03 20:18:48 碩士論文我要投稿

關于北京地區近51年來蒸發降水趨勢的研究

　　蒸發和沸騰都是汽化現象，是汽化的兩種不同方式。蒸發是在液體表面發生的汽化過程，沸騰是在液體內部和表面上同時發生的劇烈的汽化現象，下面是小編為大家帶來的關于北京地區近51年來蒸發降水趨勢的研究的論文范文，僅供參考!

關于北京地區近51年來蒸發降水趨勢的研究

　　論文摘要：58~2008 年51 年北京地區諸項氣象資料運用彭曼公式進行計算，得到其潛在蒸發值。應用Mann-Kendall 非參數統計檢驗方法,定量分析了不同時間尺度的各氣象要素，降水和潛在蒸發的變化趨勢。分析結果表明，北京地區潛在蒸發呈上升趨勢，降水補給呈下降趨勢，這對于供水保障是十分不利的。將造成水資源總量的下降，引起用水困難，加劇區域水資源供需矛盾，造成水資源短缺等一系列干旱問題。

　　論文關鍵詞： 潛在蒸發;降水;Mann-Kendall 法;北京

　　中國北京地區氣候干旱, 水分短缺, 蒸發的任何變化都將對水分平衡和農業生產產生重要影響[1]。潛在蒸發是表征大氣蒸發能力的一個量度, 它標志大氣中存在著一種控制充分濕潤下墊面蒸發過程的能力, 是評價氣候干旱程度的重要指標之一。通常是利用氣象要素計算得出。同時，大氣降水也是水循環中的一個重要環節，是水資源的重要補給源，近年來全球氣候變暖和大規模人類活動使得水文循環發生巨大的變化，加劇了水資源問題的復雜性。同時分析蒸發和降水的變化趨勢，不僅具有重要的實際意義，也能為區域發展決策提供科學依據，有利于了解區域內水資源變化的特性。

　　1 研究內容

　　1.1 研究區概況北京地區處于中緯，在東亞大陸的東端，氣候受蒙古高壓的控制，因此具有大陸性季風區的特點，所以北京地區四季分明，其氣候特點是春季多風，夏季悶熱多雨，秋季舒爽，冬季寒冷干燥。又由于北京境內地形復雜，山地平原高差懸殊，因此，局部地區又具有明顯的氣候垂直地帶性。

　　1.2 研究方法為對比分析不同氣候條件下區域各氣象要素，降水和潛在蒸發的變化工程碩士趨勢及其對大氣水文循環的影響，應用1958~2008 年51 年北京地區諸項氣象資料--氣溫，相對濕度，風速和日照時數的日觀測值，運用彭曼公式進行計算，得到其潛在蒸發值[4]。應用Mann-Kendall非參數統計檢驗方法,定量分析了不同時間尺度的各氣象要素，降水和潛在蒸發的變化趨勢。

　　1.2.1 潛在蒸發計算-penman 公式由彭曼公式的表達式可知，彭曼公式由兩部分加權而得，其中，第一部分為水體吸收凈輻射熱量引起的蒸發，第二部分為風速飽和差引起的蒸發[10]。

　　分別為其權重因子。其中， Δ 是指氣溫為a t 時飽和水氣壓曲線之坡度，為溫度計常數，當溫度以攝氏計，水汽壓以毫巴(mbar)計時，其值為0.66。

　　1.2.2 趨勢檢驗方法本文采用Mann-Kendall 方法(MK 法)對北京地區的氣象要素，潛在蒸發和降水量進行趨勢檢驗。MK 法是一種非參數趨勢檢驗方法，通過計算Kendall 統計量τ ，方差2τσ ，標準化變量M 判斷序列變化趨勢顯著性[6]：

　　M 為正，系列具有上升或增加趨勢;M為負，系列具有下降或減少的趨勢。若M 的絕對值大于或等于1.64、1.96 和2.57，分別表示通過了信度90%、95%、99%的顯著性趨勢檢驗”

　　2 潛在蒸發變化趨勢研究

　　2.1 年尺度分析年尺度潛在蒸發趨勢，北京電子工程站潛在蒸發值呈較為明顯的上升趨勢，上升幅度為0.093mm/d/10a,Mk統計值為2.39，通過信度為95%的顯著性檢驗。

　　北京站年尺度氣溫，日照時數，相對濕度，風速等氣象要素的變化趨勢見圖2，其M-K檢驗統計值分別為5.67，-5.003，-3.21 和-1.81。在北京站，氣溫的變化趨勢最為明顯，然后依次是日照時數，相對濕度和風速。氣溫呈明顯上升趨勢，通過了信度為99%的顯著性檢驗。相對濕度，日照時數和風速均呈下降趨勢，并通過信度為99%，99%和90%的顯著性檢驗。年份累積降水量(mm)降水趨勢北京地區降水量呈下降趨勢，下降幅度為41.2mm/10a,其MK 統計值為-1.67，并通過信度90%的顯著性檢驗。具有明顯的下降趨勢。

　　綜合以上年尺度分析結果可知，北京地區在1958~2008 年的51 年期間，氣溫呈顯著上升趨勢，這可能受整個全球氣候變暖的影響。潛在蒸發也呈明顯上升趨勢[7][8]，而降水補給呈下降趨勢。這對于水資源保障是十分不利的因素，將造成水資源總量的下降，引起用水困難，加劇區域水資源供需矛盾，引發水資源短缺等一系列干旱問題[9]。

　　2.2 季尺度分析著性檢驗，且氣溫呈顯著上升的趨勢而日照時數呈顯著下降的趨勢，風速與相對濕度分別通過信度為90%，95%的顯著性檢驗，且都呈下降趨勢，又考慮到潛在蒸發雖未通過信度檢驗，但呈微弱上升趨勢，說明在春季，氣溫和相對濕度的變化趨勢對潛在蒸發的促進水利工程作用程度略大于風速與日照時數的變化趨勢對潛在蒸發的抑制作用。

　　并且在春季，北京地區的降水通過了信度為95%的顯著性檢驗，說明北京的春季降水量呈比較顯著的上升趨勢，原因可能是受蒙古大陸性氣團影響;夏季，變化趨勢最明顯的氣象要素為日照時數、相對濕度和風速，都通過信度為99%的顯著性檢驗，且日照時數和相對濕度的變化呈下降趨勢，而風速的變化呈上升趨勢。氣溫呈上升趨勢且通過信度為95%的顯著性檢驗。潛在蒸發在氣溫，相對濕度，風速的共同促進作用下，呈現顯著的上升趨勢，且通過的信度為95%的顯著性檢驗。

　　但降水量呈顯著的下降趨勢，這種蒸發顯著上升而降水量顯著下降的趨勢會加劇北京地區夏季的水資源供需矛盾，對社會經濟產生不利的影響;秋季，變化趨勢最明顯的氣象要素又變為日照時數、相對濕度和潛在蒸發，都通過信度為99%的顯著性檢驗，且日照時數與相對濕度呈下降趨勢，潛在蒸發呈上升趨勢。由于風速與氣溫的變化極其微弱，我們可以認為，在秋季相對濕度的變化趨勢對潛在蒸發的促進作用遠遠大于日照時數減少對潛在蒸發的抑制作用。可以清楚的看出，降水量在秋季的變化趨勢非常微弱，因此這種蒸發顯著上升而降水量變化不明顯的現象同樣會對北京地區的水資源供需狀況造成不利的影響;

　　冬季，變化趨勢最明顯的氣象要素只剩下風速，呈下降趨勢，且通過了信度為99%的顯著性檢驗，其次是氣溫和日照時數的變化，均過信度為95%的顯著性檢驗，且變化趨勢分別為上升和下降，降水、潛在蒸發與相對濕度的變化趨勢都很微弱，因此可以判斷氣溫上升對潛在蒸發的促進作用與日照時數下降對潛在蒸發的抑制作用基本相當，相互抵消，從而導致潛在蒸發的變化趨勢非常微弱。考慮到北京地區的水資源供需矛盾比較突出，這種蒸發和降水的變化趨勢仍會對該地區的水資源狀況產生負面作用。

　　3 結論

　　本文給出了以下結論：

　　(a) 從年尺度和季尺度的分析結果來看，北京地區1958~2008 年51 年間，隨著各氣象要素的變化，潛在蒸發呈明顯上升趨勢，而補給項大氣降水呈明顯下降趨勢[10]。

　　(b) 北京地區的水資源供需矛盾較為突出，這種蒸發和降水的變化趨勢會對該地區的水資源狀況產生負面作用，引起用水困難，加劇區域水資源供需矛盾，造成水資源短缺等一系列干旱問題。

　　參考文獻

　　[1] 李瓊芳，劉軼，王鴻杰，氣象變化趨勢對蒸發皿蒸發的影響分析[J]，水電能源科學，2008，26(5)：1-3.

　　[2] 劉波,馬柱國,丁裕國. 中國北方45 年蒸發變化的特征及與環境的關系[J].高原氣象,2006 ,25 (5) ：840-848.

　　[3] 謝賢群,王菱,中國北方近50 年潛在蒸發的變化[J],自然資源學報，2007,22(5)：683-691.

　　[4] 侯戰生，盧賓，鄱陽湖水面蒸發研究[J]，河海大學學報，1990,18(6)：31-40.

　　[5] 付學功，董曉麗，彭曼公式在河北平原的應用[J]，河北水利科技，1995,16(2)：8-12

　　[6] 周連童，黃榮輝，華北地區降水、蒸發和降水蒸發差的時空變化特征，氣候與環境研究[J],2006，11(3)：280-295

　　[7] 陳俊旭，張士峰，華東，基于水足跡核算的北京市水資源保障研究,資源科學[J]，2010，32(3)：528-534