摘要:蒸发是水循环的重要环节,是地表水、地下水的主要影响因素,同时也是旱、涝灾害的直接影响因素,本文通过不同仪器观测的实测水面蒸发量资料进行定性和定量分析,揭示了江苏省的近期蒸发有地区差异大、年内分配不均、明显的下降趋势、湿润区域增大等特性,为水资源开发利用、编制水资源公报、计划用水和调配水源的管理工作提供参考数据。
关键词:蒸发 特性 分析 江苏省
江苏位于中纬度亚洲大陆东岸,属东亚季风区,又属亚热带和暖温带的过度区。一般说来,苏北灌溉总渠以南的广大地区属北亚热带湿润季风气候,以北地区为南温带半湿润季风气候。江苏优越的气候资源为江苏工农业的发展提供了有利的条件。但是江苏处于中纬度地带、海陆相过渡带和气候过渡带,是典型的气候灾害频发区。研究蒸发不仅可以了解水资源的自然消耗规律,以进一步研究减少无效蒸发、增加可利用水资源的途径和措施,而且可以用它验证降水或径流资料的可靠和分析成果的合理。
蒸发能力是指充分供水条件下的陆面蒸发量,水面蒸发是反映蒸发能力的一个指标,是最基本的分析项目。根据现有的设备条件和各种型号蒸发器对天然水体的代表性,以E601型对天然水体水面蒸发的模拟最理想。其它型号仪器的观测资料均要进行折算。蒸发的地区变化和年际变化相对较小,据统计,水面蒸发量的Cv值一般小于0.15左右,故通常只需有10年以上的资料即可满足计算要求。这次分析主要选用1980-2000年的21年蒸发资料。
3 蒸发特性分析
3.1 蒸发的地区差异大
江苏省平均水面蒸发量区域差异比较明显。绘制1980-2000年蒸发等值线图,从图上可以看出,等值线范围在800~1000mm之间,分布趋势与年雨量相反,由自南向北、西北方向逐渐递增。全省年水面蒸发量高值区在北部徐州丰沛地区,水面蒸发量均值超过950mm,水面蒸发量均值在全省有二个低值区,一是湖西区、通南沿江区(扬)、斗南区的的南部一带,二是盱眙区、沂南区及渠北区均值出现小于850mm的区域。
1980-2000年全省水面蒸发系列中,年水面蒸发最大值为968.9mm(1994年),最小值为783.1mm(1999年),最大、最小值的比值是1.24。淮河、长江、太湖地区最大、最小年水面蒸发量比值分别是 1.24,1.36,1.31。就单站而而言,比值较大的有常州的沙河水库站1.68、南京的葛塘站2.23、宿迁的宿迁闸站1.65、泰州的黄桥站1.82;比值较小的有盐城的阜宁站1.31、南通的海安站1.32、淮安的三河闸站1.33。
3.2 蒸发的年内分配不均
受气候变化影响,蒸发的年内分配很不均匀,夏季气温高,蒸发大;冬天气温低,蒸发量小。月最小蒸发量一般出现在每年的1月份,月最小蒸发量仅占全年的3%左右,月最大蒸发量一般出现在7月份、8月份,也就是正值盛夏时节,其最大月蒸发量占年蒸发量的13%左右,其次是5月份、6月份,月蒸发量约占全年的12%左右。全省及各水资源区各月平均蒸发量见表3。
表3 全省各区域蒸发量月分配过程表
分区 |
1月 |
2月 |
3月 |
4月 |
5月 |
6月 |
7月 |
8月 |
9月 |
10月 |
11月 |
12月 |
淮河 |
23.1 |
33.2 |
59.1 |
85.8 |
108.5 |
104.8 |
104.6 |
106.7 |
91.3 |
71.7 |
46.1 |
31.2 |
长江 |
27.3 |
34.7 |
51.5 |
71.7 |
100.6 |
91.9 |
111.2 |
111.8 |
90.8 |
71.5 |
48.3 |
35.0 |
太湖 |
27.5 |
34.3 |
47.5 |
69.5 |
97.8 |
89.9 |
116.0 |
117.1 |
87.5 |
68.0 |
47.3 |
36.4 |
全省 |
25.0 |
33.8 |
54.9 |
79.0 |
104.4 |
98.5 |
108.5 |
110.1 |
90.4 |
70.9 |
46.9 |
33.2 |
全省汛期(5-9月)的蒸发占全年的59.8%,其中淮河、长江、太湖地区分别占59.5%、59.8%、60.6%,约占全年的三分之二。各站连续最大四个月蒸发量一般在5-8月份,蒸发总量达400多毫米,全省 5-8月的蒸发集中了年蒸发量的近50%,占全年的49.3%,而且这一百分数在地区分布上很稳定,其中淮河、长江、太湖地区分别占49%、49.1%、50.2%。
3.3 蒸发量有明显的下降趋势
为便于比较分析,选用1980年前后蒸发器型号均为E601的蒸发代表站作趋势分析,结果表明:1980年后多年平均蒸发量普遍较1980年前有较大幅度减少,基本变幅在50-300mm之间,1980年前蒸发量平均值为998.6mm,1980年后为856.1mm,平均减少了143mm,平均降幅达14%。降幅最大的站为连云港的石梁河水库站达296mm,最小的里下河腹部区的盐城站也达32mm。现将这些蒸发代表站的蒸发量变化情况列如表4。
我省蒸发量的明显减少的趋势与全国其它地方是一致的。统计数据表明,过去50年里,工业化污染带来的温室效应造成全球气候变暖,使全球气温平均每10年上升0.15摄氏度。科学界普遍认为,气候变暖必然导致大洋水面蒸发加剧。而统计结果表明,在过去50年间,虽全球气温逐年上升,水面的实际蒸发量却在逐年递减。气候变暖对蒸发并无直接影响,日照使水面升温才是问题的关键。造成大气污染的悬浮颗粒和恶劣天气的浓厚云层能有效阻挡阳光对水面的直接照射,从而可减少水份的蒸发。
表4 蒸发代表站1980年前后蒸发量变幅表
站名 |
水资源四级区 |
地级行政区 |
年均水面蒸发量(mm) | ||
80后平均 |
80前平均 |
前后比较 | |||
泗 洪 |
安河区 |
宿迁 |
868.5 |
1038 |
-169.50 |
三 河 闸 |
高宝湖区 |
淮安 |
823.6 |
973.6 |
-149.98 |
六 闸 |
高宝湖区 |
扬州 |
915.6 |
982.2 |
-66.57 |
海 安 |
通南沿江区(通) |
南通 |
790.6 |
915.6 |
-125.03 |
兴 化 |
里下河腹部区 |
泰州 |
905.9 |
1018.7 |
-112.82 |
阜 宁 |
里下河腹部区 |
盐城 |
827.1 |
1024.1 |
-197.04 |
盐 城 |
里下河腹部区 |
盐城 |
902.4 |
934.1 |
-31.68 |
大 丰 闸 |
斗北区 |
盐城 |
872.9 |
994.1 |
-121.20 |
黄 桥 |
通南沿江区(扬) |
泰州 |
796.7 |
870.2 |
-73.45 |
遥望港闸 |
通南沿江区(通) |
南通 |
856.5 |
923 |
-66.49 |
沭 阳 |
沂南区 |
宿迁 |
825.0 |
999.3 |
-174.27 |
石梁河水库 |
日赣区 |
连云港 |
841.0 |
1137.4 |
-296.36 |
运 河 |
骆马湖上游区 |
徐州 |
897.7 |
1037.5 |
-139.82 |
宿 迁 闸 |
沂南区 |
宿迁 |
946.3 |
997.9 |
-51.64 |
沛 城 闸 |
丰沛区 |
徐州 |
888.2 |
1027.2 |
-138.96 |
沙河水库 |
湖西区 |
常州 |
817.1 |
1001.6 |
-184.51 |
宜 兴 |
湖西区 |
无锡 |
760.2 |
973.7 |
-213.45 |
句 容 |
秦淮河区 |
镇江 |
820.8 |
1018.7 |
-197.86 |
小河新闸 |
湖西区 |
常州 |
853.1 |
1002.2 |
-149.07 |
洞庭西山 |
太湖区 |
苏州 |
912.2 |
1102 |
-189.84 |
选用系列较长的长江流域、淮河流域各一代表站进行趋势分析,通过盐城阜宁站、苏州东山站绘制的过程线,可以看出蒸发量在近40年来有明显的下降趋势。见蒸发趋势过程线图。
3.4 湿润区域明显增大
干旱指数为年蒸发能力与年降水量的比值,它能反映出一个地区的干旱或湿润程度,当干旱指数大于1 时表示蒸发大于降水,为干旱,表示该地区的气候偏于干旱,值越大,干旱程度就越严重 ;反之,降水量超过蒸发能力,比较湿润,表明该地区气候偏于湿润,值越小,气候越湿润。对我省有同步雨量观测资料的蒸发量站,可直接计算干旱指数,同时可利用1980~2000年同步系列资料的降雨和蒸发能力等值线图查算并绘制干旱指数等值线图。
通过干旱指数等值线图。我省干旱指数在0.8-1.4之间,干旱指数总的趋势由南向北递增,到徐州丰沛地区达到最高,达1.30多。我省干旱指数的地区分布情况是,骆马湖以北地区超过1.0,在1.00-1.4,中部地区在0.80-1.00左右,太湖地区和通南部分地区出现小于0.80的低值。
与1956-1979年干旱指数均值等值线相比,全省范围内干旱指数均普遍减小,1980-2000干旱指数均值等值线图干旱指数1等值线线条也向北偏移,湿润区域明显增大。
4 结语蒸发是水循环的重要环节,是地表水、地下水的主要影响因素,同时也是旱、涝灾害的直接影响因素,故掌握江苏省的蒸发特性,对防汛抗旱和工农业生产有着重要的指导意义,也将为江苏省的水资源开发利用、编制水资源公报、计划用水和调配水源的管理工作提供参考数据。