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南北过渡带潜在蒸散发的估算与时空变化特征研究

侯敬植 金铮 石昕颜 崔黎壮 巴旦罗布 宋小燕

侯敬植, 金铮, 石昕颜, 等. 南北过渡带潜在蒸散发的估算与时空变化特征研究[J]. 自然保护地,2023,3(0):1−15 doi:  10.12335/2096-8981.2022080301
引用本文: 侯敬植, 金铮, 石昕颜, 等. 南北过渡带潜在蒸散发的估算与时空变化特征研究[J]. 自然保护地,2023,3(0):1−15 doi:  10.12335/2096-8981.2022080301
HOU Jingzhi, JIN Zheng, SHI Xinyan, et al. Estimation and Spatio-Temporal Variation of Potential Evapotranspiration in the North-South Transitional Zone[J]. Natural Protected Areas, 2023, 3(0): 1−15 doi:  10.12335/2096-8981.2022080301
Citation: HOU Jingzhi, JIN Zheng, SHI Xinyan, et al. Estimation and Spatio-Temporal Variation of Potential Evapotranspiration in the North-South Transitional Zone[J]. Natural Protected Areas, 2023, 3(0): 1−15 doi:  10.12335/2096-8981.2022080301

南北过渡带潜在蒸散发的估算与时空变化特征研究

doi: 10.12335/2096-8981.2022080301
基金项目: 国家科技基础资源调查专项(2017FY100904);国家自然科学基金项目(41501022)
详细信息
    通讯作者:

    E-mail:xiaoyansong@nwsuaf.edu.cn

Estimation and Spatio-Temporal Variation of Potential Evapotranspiration in the North-South Transitional Zone

  • 摘要: 为探究中国南北过渡带主体部分秦岭—大巴山的潜在蒸散发计算方法的适用性、时空变化特征以及其影响因素,本研究以FAO56 Penman-Monteith(P-M)方法为基准,选取了4种不同潜在蒸散发量的估算方法,对比研究各种方法在中国南北过渡带的适用性。以P-M法得到的估算结果为依据,运用Mann-Kendall趋势检验等方法,进行秦岭—大巴山地区潜在蒸散发量时空分布特征的研究,并分析了秦岭—大巴山地区海拔对潜在蒸散发的影响。研究结果表明,在本研究所选的估算方法中,以Priestley-Taylor(P-T)估算方法适用性最好,Hargreaves(Har)方法次之,Thornthwaite (Tho)估算方法适用性最差;研究区年潜在蒸发量最小值(800 mm)出现在都江堰站,最大值(1 120 mm)出现在三门峡站,研究区季节潜在蒸散发量夏季(330~430 mm)最多,冬季(100 mm)最少;年潜在蒸散发量(PET)呈现由西南向东北逐渐增加的变化态势;M-K趋势计算年潜在蒸散发量所得Z值最大值(4.43)出现在合作站,最小值(-4.77)出现在三门峡站,从总体上看,研究区西北部的年潜在蒸散发量(PET)呈现显著增加趋势,而东南、东北及中部偏北地区呈现显著减少趋势;各站点的蒸散发量随着海拔的升高而减少,但海拔对蒸散发量的影响随着时间逐渐减弱。
  • 图  1  秦巴山地及气象站点分布

    Figure  1.  Distribution of Qinling-Daba mountains and meteorological stations

    图  2  典型站点4种估算方法月潜在蒸散发量差异显著性分析结果

    Figure  2.  The significance analysis of the differences in the monthly potential evapotranspiration of four estimation methods at typical stations

    图  3  典型站点4种估算方法各季节潜在蒸散发量差异显著性分析结果

    Figure  3.  The significance analysis of the differences in potential evapotranspiration at seasonal scales for four estimation methods at typical stations

    图  4  典型站点4种估算方法年潜在蒸散发量差异显著性分析结果

    Figure  4.  The significance analysis of the differences in the annual average potential evapotranspiration of four estimation methods at typical stations

    图  5  典型站点多年月平均潜在蒸散发量月变化

    Figure  5.  The monthly variation of mean PET at typical stations

    图  6  季节潜在蒸散发量分布

    Figure  6.  Distribution process diagram of seasonal potential evapotranspiration

    图  7  1966—2015年年均潜在蒸散发量变化

    Figure  7.  Change of annual average potential evapotranspiration in 1966-2015

    图  8  秦巴山地多年平均潜在蒸散发量等值线分布

    Figure  8.  Contour distribution of multi-year average potential evapotranspiration in Qinling-Daba mountains

    图  9  秦巴山地各站点蒸发量变化趋势

    Figure  9.  Trend of evaporation at each station in Qinling-Daba mountains

    图  10  秦巴山地蒸发量和海拔相关系数年际变化

    Figure  10.  Interannual variation of correlation coefficient between evaporation and altitude in Qinling-Daba mountains

    图  11  秦巴山地年潜在蒸发散量M-K趋势检验空间分布

    Figure  11.  Distribution of M-K trend of average potential evapotranspiration in Qinling-Daba mountains

    表  1  4种潜在蒸散发量估算方法与P-M方法多年月平均值差异性对比

    Table  1.   Comparison of multi-year monthly mean difference between four potential evapotranspiration methods and P-M method

    站点评价指标I-AHarP-TTho
    临夏 MER 40.40% 15.19% 14.05% 60.81%
    R 0.99 1.00 1.00 0.96
    若尔盖 MER 48.97% 20.37% 18.82% 68.63%
    R 0.98 1.00 1.00 0.93
    武功 MER 36.63% 15.28% 16.58% 42.34%
    R 0.99 1.00 0.99 0.97
    房县 MER 40.36% 15.41% 16.07% 36.22%
    R 0.99 0.99 1.00 0.97
    三门峡 MER 15.04% 15.77% 27.05% 50.02%
    R 1.00 1.00 0.99 0.96
    奉节 MER 27.58% 13.22% 15.24% 27.97%
    R 0.99 0.98 1.00 0.98
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    表  2  典型站点各季节潜在蒸散发量4种估算方法与P-M法差异性对比

    Table  2.   Comparison of seasonal potential evapotranspiration difference between four estimating methods and P-M method for four typical sites

    季节站点MRER
    I-AHarP-TThoI-AHarP-TTho
    临夏 31.12% 0.73% 13.51% 56.71% 0.79 0.90 0.88 0.69
    若尔盖 52.81% 8.98% 22.31% 71.15% 0.68 0.87 0.89 0.76
    武功 33.01% 19.45% 5.33% 41.13% 0.84 0.86 0.85 0.67
    房县 36.01% 29.09% 1.01% 37.18% 0.93 0.87 0.95 0.82
    三门峡 11.24% 2.33% 20.74% 49.17% 0.85 0.70 0.76 0.65
    奉节 26.81% 12.07% 5.11% 31.86% 0.75 0.15 0.64 0.21
    临夏 17.01% 10.91% 22.35% 32.62% 0.89 0.84 0.93 0.50
    若尔盖 31.17% 2.13% 27.67% 35.42% 0.88 0.86 0.94 0.54
    武功 7.98% 13.83% 2.85% 10.65% 0.95 0.87 0.96 0.72
    房县 16.42% 20.52% 11.77% 5.51% 0.98 0.89 0.97 0.74
    三门峡 1.32% 1.55% 2.58% 16.26% 0.92 0.73 0.90 0.71
    奉节 8.59% 5.97% 4.61% 3.66% 0.91 0.26 0.89 0.25
    临夏 33.02% 9.67% 19.83% 43.32% 0.94 0.78 0.96 0.27
    若尔盖 42.19% 19.24% 21.23% 57.24% 0.82 0.85 0.93 0.42
    武功 30.89% 1.57% 4.18% 19.70% 0.94 0.83 0.91 0.24
    房县 31.23% 9.39% 2.17% 10.27% 0.93 0.89 0.93 0.36
    三门峡 11.94% 14.07% 18.82% 31.24% 0.91 0.71 0.83 0.33
    奉节 16.11% 11.81% 10.77% 6.61% 0.67 0.26 0.54 0.05
    临夏 75.18% 30.19% 2.21% 99.94% 0.67 0.76 0.88 0.12
    若尔盖 66.96% 44.23% 6.59% 100.00% 0.37 0.82 0.73 -
    武功 69.21% 12.53% 42.42% 92.61% 0.85 0.72 0.34 0.33
    房县 71.73% 2.19% 35.11% 81.83% 0.81 0.70 0.57 0.42
    三门峡 31.85% 34.88% 58.39% 94.33% 0.78 0.63 0.07 0.33
    奉节 53.25% 18.23% 33.91% 63.09% 0.32 −0.14 −0.37 −0.23
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    表  3  典型站点4种估算方法与P-M方法年潜在蒸散发量估算值差异性对比

    Table  3.   Comparison of annual potential evapotranspiration difference between four estimating methods and P-M method

    站点评价指标
    I-AHarP-TTho
    MERRMERRMERRMERR
    临夏30.36%0.74 2.25%0.76 17.23%0.86 48.68%0.54
    若尔盖44.19%0.5911.18%0.8420.65%0.8658.08%0.64
    武功25.80%0.9211.00%0.715.23%0.9228.55%0.38
    房县30.73%0.9318.99%0.781.86%0.9322.95%0.60
    三门峡9.98%0.916.97%0.4916.96%0.8437.08%0.41
    奉节20.28%0.718.79%−0.178.06%0.6019.04%−0.23
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    表  4  研究区32个站点年潜在蒸散发量M-K检验Z值结果及变化趋势

    Table  4.   Z-value and trends of annual evapotranspiration from M-K test at 32 sites on study area

    序号站名Z变化趋势序号站名Z变化趋势
    1临夏0.74不显著增加17石泉−2.26显著减少
    2临洮3.63显著增加18安康−1.02不显著减少
    3合作4.43显著增加19房县−0.54不显著减少
    4岷县4.25显著增加20老河口0.40不显著增加
    5若尔盖3.66显著增加21巴东−2.86显著减少
    6马尔康−1.12不显著减少22钟样−1.74显著减少
    7松潘0.12不显著增加23宜昌−2.79显著减少
    8都江堰−1.46不显著减少24三门峡−4.77显著减少
    9绵阳2.28显著增加25卢氏−2.11显著减少
    10万源−0.20不显著减少26栾川1.12不显著增加
    11巴中0.02不显著增加27郑州−2.86显著减少
    12红原2.28显著增加28许昌−2.53显著减少
    13武功−3.28显著减少29西峡0.45不显著增加
    14华山0.70不显著增加30南阳−0.94不显著减少
    15佛坪−3.55显著减少31宝丰−4.53显著减少
    16商县−2.04显著减少32奉节−4.43显著减少
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    表  5  研究区各站点趋势统计

    Table  5.   The statistics of trends at sites in the study area

    趋势显著减少不显著减少不显著增加显著增加
    统计个数13676
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-08-03
  • 录用日期:  2022-12-12
  • 修回日期:  2022-12-09

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