自然资源学报 ›› 2020, Vol. 35 ›› Issue (4): 857-868.doi: 10.31497/zrzyxb.20200409
孙从建1,2, 郑振婧1, 李新功1, 孙九林1,3
收稿日期:
2019-01-18
出版日期:
2020-04-28
发布日期:
2020-04-28
通讯作者:
李新功(1967- ),男,北京人,博士,研究员,主要从事水循环研究。E-mail: lixi@ku.edu
作者简介:
孙从建(1986- ),男,河北沧州人,博士,副教授,主要从事气候变化与水循环研究。E-mail: suncongjian@sina.com
基金资助:
SUN Cong-jian1,2, ZHENG Zhen-jing1, LI Xin-gong1, SUN Jiu-lin1,3
Received:
2019-01-18
Online:
2020-04-28
Published:
2020-04-28
摘要: 黄土塬面是黄土高原地区主要的农业分布区和人口聚居地,地位十分重要。黄土塬面潜在蒸发量(ET0)的研究对于区域水循环研究、水土流失防治及农业的可持续发展具有重要意义。基于黄土塬面保护区1960—2017年的气象数据,利用Penman-Monteith模型、小波分析、Mann-Kendall非参数检验等方法研究了黄土塬面保护区ET0的变化规律及其与气象、环流因子间的关系。结果表明:(1)黄土塬面保护区多年平均ET0为1173.4 mm,总体呈现增长趋势,增长率为21.1 mm/10 a;其生长季平均ET0值及增长率均高于非生长季平均ET0。(2)该区多年平均ET0空间分布特征表现为东部高西部低,西部甘肃塬区多年平均ET0远低于东部山西塬区。(3)过去58年来,区域年均、生长季、非生长季ET0均呈现出增长趋势,但空间差异明显;研究区年均ET0存在着10年、30年和50年的震荡周期,其中以30年周期为主周期。(4)气温是控制区域ET0变化的最重要的气象因子,但气温对ET0的影响具有明显的空间差异,在整个研究区内最低气温影响最显著;而甘肃塬区和陕西塬区的ET0变化主要受平均气温变化的控制,在山西塬区最高气温的变化是区域ET0变化的主要控制因子。(5)遥相关分析结果显示太平洋/北美指数(PNA)与北大西洋年代尺度振荡(AMO)对该区域ET0变化有一定影响,西太平洋海温指数(WPI)的变化影响区域非生长季ET0变化。
孙从建, 郑振婧, 李新功, 孙九林. 黄土塬面保护区潜在蒸发量时空变化及其与气象、环流因子关系分析[J]. 自然资源学报, 2020, 35(4): 857-868.
SUN Cong-jian, ZHENG Zhen-jing, LI Xin-gong, SUN Jiu-lin. Spatio-temporal distribution of the potential evapotranspiration and its controlling factors in the tableland protected region of the Loess Plateau[J]. JOURNAL OF NATURAL RESOURCES, 2020, 35(4): 857-868.
[1] CHONG J, MU X, FEI W, et al.Analysis of extreme temperature events in the Qinling Mountains and surrounding area during 1960-2012. Quaternary International, 2016, 392(4): 155-167. [2] 黄会平, 曹明明, 宋进喜, 等. 1957—2012年中国参考作物蒸散量时空变化及其影响因子分析. 自然资源学报, 2015, 30(2): 315-326. [HUANG H P, CAO M M, SONG J X, et al.Temporal and spatial changes of potential evapotranspiration and its influencing factors in China from 1957 to 2012. Journal of Natural Resources, 2015, 30(2): 315-326.] [3] 董煜, 海米提·依米提. 1961—2013年新疆潜在蒸散量变化特征及趋势. 农业工程学报, 2015, 31(1): 153-161. [DONG Y, HAIMITI Y.Spatio-temporal variability and trend of potential evapotranspiration in Xinjiang from 1961 to 2013. Transactions of the CSAE, 2015, 31(1): 153-161.] [4] 叶红, 张廷斌, 易桂花, 等. 2000—2014年黄河源区ET时空特征及其与气候因子关系. 地理学报, 2018, 73(11): 2117-2134. [YE H, ZHANG T B, YI G H, et al.Spatio-temporal characteristics of evapotranspiration and its relationship with climate factors in the Source Region of the Yellow River from 2000 to 2014. Acta Geographica Sinica, 2018, 73(11): 2117-2134.] [5] MOHAMMAD V.Analysis of potential evapotranspiration using limited weather data. Applied Water Science, 2017, 7(14): 187-197. [6] DANLU G, SETH W, MAIER H.Sensitivity of potential evapotranspiration to changes in climate variables for different Australian Climatic Zones. Hydrology and Earth System Sciences, 2017, 21(4): 2107-2126. [7] 韩盟伟, 赵广举, 穆兴民, 等. 黄土高原1959—2015年潜在蒸发量的时空变化. 干旱区地理: 汉文版, 2017, 40(5): 997-1004. [HAN M W, ZHAO G J, MU X M, et al.Spatial and temporal variations of potential evapotranspiration on the Loess Plateau during 1959-2015. Arid Land Geography, 2017, 40(5): 997-1004.] [8] LI C, WU P T, LI X L, et al.Spatial and temporal evolution of climatic factors and its impacts on potential evapotranspiration in Loess Plateau of Northern Shaanxi, China. Science of the Total Environment, 2017, 589(2): 165-172. [9] NING T, LI Z, LIU W, et al.Evolution of potential evapotranspiration in the Northern Loess Plateau of China: Recent trends and climatic drivers. International Journal of Climatology, 2016, 36(12): 135-144. [10] 梅星, 沈冰, 莫淑红, 等. 黄土高原丘陵沟壑区蒸发量的模拟及其变化趋势和影响因素分析. 见: 西安理工大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室. 第八届中国水论坛论文集. 西安: 西安理工大学, 2010: 534-538. [MEI X, SHEN B, MO S H, et al. Simulation and variation trend of evapotranspiration in hilly and gully region of Loess Plateau and influence factor analysis. In: Key Laboratory of Northwest Water Resource and Environment Ecology of Ministry of Education, Xian University of Technology. The Proceedings of 8th China water BBS abstract collection. Xi'an: Xian University of Technology, 2010: 534-538.] [11] 孙从建, 郑振婧, 李伟, 等. 1964—2017年山西省潜在蒸发量时空变化及其影响因素分析. 水土保持研究, 2019, 26(5): 229-235. [SUN C J, ZHENG Z J, LI W, et al.Spatial and temporal variation characteristics of potential evapotranspiration and its impact factors of Shanxi province during 1 964-2017. Research of Soil and Water Conservation, 2019, 26(5): 229-235.] [12] 赵强, 严华生, 张谨文. 影响陕西夏季旱涝的北半球前期大气环流特征. 干旱气象, 2012, 30(4): 546-554. [ZHAO Q, YAN H S, ZHANG J W.Preceding atmospheric circulation characteristics over northern hemisphere innuencing on droughts and fIoods in summer of Shaanxi. Journal of Arid Meteorology, 2012, 30(4): 546-554.] [13] 丁一汇, 柳艳菊, 梁苏洁, 等. 东亚冬季风的年代际变化及其与全球气候变化的可能联系. 气象学报, 2014, 72(5): 835-852. [DING Y H, LIU Y J, LIANG S J, et al.Interdecadal variability of the East Asian w inter monsoon and its possible links to global climate change. Acta Meteorologica Sinica, 2014, 72(5): 835-852.] [14] 李春晖, 管兆勇, 何金海, 等. 西太平洋海温和南方涛动与中国冬季气候异常关系年代际变化的对比分析. 应用气象学报, 2005, 16(1): 105-113. [LI C H, GUAN Z Y, HE J H, et al.Contrast analysis of the interdecadal variation of the relation among the Western Pacific/the Southern Oscillation and the winter climate anomalies in China. Journal of Applied Meteorological Science Original Article, 2005, 16(1): 105-113.] [15] 唐见, 曹慧群, 陈进. 长江源区水文气象要素变化及其与大尺度环流因子关系研究. 自然资源学报, 2018, 33(5): 840-852. [TANG J, CAO H Q, CHEN J.Changes of hydro-meteorological factors and the relationships with large-scale circulation factors in the source region of the Yangtze River. Journal of Natural Resources, 2018, 33(5): 840-852.] [16] 毕华兴, 刘立斌, 刘斌. 黄土高塬沟壑区水土流失综合治理范式. 中国水土保持科学, 2010, 8(4): 27-33. [BI H X, LIU L B, LIU B.Integrated management paradigm of soil and water loss in gully region of Loess Plateau. Science of Soil and Water Conservation, 2010, 8(4): 27-33.] [17] 孟宪玲, 孙从建, 尹慧敏. 谈谈黄土高原塬面治理问题. 山西水土保持科技, 2017, 12(4): 35-36. [MENG X L, SUN C J, YIN H M.Talk about the Loess Plateau Table-land governance issues. Soil and Water Conservation Science and Technology in Shanxi, 2017, 12(4): 35-36.] [18] 陈绍宇, 许建民, 王文龙, 等. 黄土高塬沟壑区董志塬沟头溯源侵蚀特征及其防治途径. 水土保持通报, 2009, 29(4): 37-41. [CEHN S Y, XU J M, WANG W L, et al.Characteristics of source erosion of Dongzhi Tableland Gully Head and its prevention and control methods. Water and Soil Conservation Bulletin, 2009, 29(4): 37-41.] [19] 胡振华, 冯慧敏, 王电龙, 等. 晋西黄土残塬沟壑区塬坡坡面土壤水分特征分析. 山西农业大学学报: 自然科学版, 2009, 29(3): 257-260. [HU Z H, FENG H M, WANG D L, et al.Analysis of soil moisture characteristics on the slopes of the Loess Plateau in the gully region of Western Shanxi province. Journal of Shanxi Agricultural University: Nature Science, 2009, 29(3): 257-260.] [20] 唐登银, 程维新, 洪嘉琏. 我国蒸发研究的概况与展望. 地理研究, 1984, 3(3): 84-97. [TANG D Y, CHENG W X, HONG J L.Overview and prospect of evapotranspiration research in China. Geographical Research, 1984, 3(3): 84-97.] [21] 李晗, 赵娜, 岳天祥, 等. 基于HASM方法的黑河流域ET0的模拟. 地球信息科学学报, 2017, 19(11): 66-74. [LI H, ZHAO N, YUE T X, et al.Simulation of potential evapotranspiration in Heihe River Basin based on HASM method. Journal of Geo-Information Science, 2017, 19(11): 66-74.] [22] 张东艳, 吴运卿, 李妮. 基于Mann-Kendall检验的尼洋河流域水文变量演变趋势分析. 中国农村水利水电, 2017, (12): 86-89. [ZHANG D Y, WU Y Q, LI N.Analysis on the evolution trend of hydrological variables in Niyang River Basin based on Mann-Kendall Test. China Rural Water Conservancy and Hydropower, 2017, (12): 86-89.] [23] 孙从建, 李伟, 李新功, 等. 青藏高原西北部近地表气温直减率时空分布特征. 自然资源学报, 2018, 33(7): 1270-1282. [SUN C J, LI W, LI X G, et al.Spatio-temporal variation of near-surface temperature lapse rates over the Northwestern Tibetan Plateau. Journal of Natural Resources, 2018, 33(7): 1270-1282.] [24] 徐克兵. 雅鲁藏布江干流河川径流变化的小波分析. 东北水利水电, 2014, 32(1): 38-40. [XU K B.Wavelet analysis of runoff change in main stream of Yarlung Zangbu River. Northeast Water Conservancy and Hydropower, 2014, 32(1): 38-40.] [25] 郭晓英, 陈兴伟, 陈莹, 等. 气候变化与人类活动对闽江流域径流变化的影响. 中国水土保持科学, 2016, 14(2): 88-94. [GUO X Y, CEHN X W, CHEN Y, et al.Impacts of climate variability and human activities on runoff of Minjiang River Basin. Science of Soil and Water Conservation, 2016, 14(2): 88-94.] [26] 赵春雨, 王颖, 张玉书, 等. 近50年辽宁省作物生长季气候条件变化及对农业生产的影响. 灾害学, 2009, 24(4): 102-106. [ZHAO C Y, WANG Y, ZHENG Y S, et al.Climate conditions of crop growth season and its effect on agricultural production in the recent 50 years in Liaoning province. Journal of Catastrophology, 2009, 24(4): 102-106.] [27] 陶祖钰. 大气的遥相关现象. 广西气象, 1988, 2(9): 3-7. [TAO Z Y.Remote correlation of the atmosphere. Journal of Guangxi Meteorology, 1998, 2(9): 3-7.] [28] 龚道溢, 王绍武. 大气环流因子对北半球气温变化影响的研究. 地理研究, 1999, 18(1): 31-38. [GONG D Y, WANG S W.Influence of atmospheric oscillations on northern hemispheric temperature. Geographical Research, 1999, 18(1): 31-38.] [29] 李沛, 黄生志, 黄强, 等. 大通河流域降水结构的演变特征及其驱动力探究. 自然资源学报, 2018, 33(9): 1588-1598. [LI P, HUANG S Z, HUANG Q, et al.Study on the evolution characteristics and driving forces of rainfall structure in Datong River Basin. Journal of Natural Resources, 2018, 33(9): 1588-1598.] [30] 蓝永超, 马全杰, 康尔泗, 等. ENSO循环与黄河上游径流的丰枯. 中国沙漠, 2002, 22(3): 262-266. [LAN Y C, MA Q J, KANG E S, et al.Relationship between ENSO cycle and abundant or low runoff in the Upper Yellow River. Journal of Desert Research, 2002, 22(3): 262-266.] [31] 罗亚松, 黄凯, 于翚. 流域降水与大尺度气候因子关系识别. 海河水利, 2017, 4(8): 38-41. [LUO Y S, HUANG K, YU H.Identification of relationship between watershed precipitation and large-scale climate factors. Haihe Water Resources, 2017, 4(8): 38-41.] [32] 刘普幸, 卓玛兰草. 甘肃省1960—2008年潜在蒸散量时空变化及其影响因子. 自然资源学报, 2012, 27(9): 1561-1571. [LIU P X, ZHUOMA L C.Temporal and spatial change of the potential evaporation and its impact factors in Gansu province. Journal of Natural Resources, 2012, 27(9): 1561-1571.] |
[1] | 孙从建, 贾焰文, 李新功, 张永清, 孙九林. 吕梁山连片贫困区南部水资源实物量表特征[J]. 自然资源学报, 2021, 36(2): 372-383. |
[2] | 王长松, 段蕴歆, 张然. 历史时期黄河流域城市空间格局演变与影响因素[J]. 自然资源学报, 2021, 36(1): 69-86. |
[3] | 罗欢, 陈秀洪, 吴琼, 罗娜, 黄徐. 深圳湾流域面源与截排溢流污染特征及其对水环境的影响[J]. 自然资源学报, 2020, 35(12): 3018-3028. |
[4] | 丛丽, 于佳平, 王灵恩. 我国半资源消费型野生动物旅游景区时空演变特征及其驱动因素分析[J]. 自然资源学报, 2020, 35(12): 2831-2847. |
[5] | 麻学锋, 杨雪. 大湘西高级别景区时空分布特征及影响因素的空间异质性[J]. 自然资源学报, 2019, 34(9): 1902-1916. |
[6] | 孙美平, 张海瑜, 巩宁刚, 闫露霞, 赵琳林. 基于TRMM降水订正数据的祁连山地区最大降水高度带研究[J]. 自然资源学报, 2019, 34(3): 646-657. |
[7] | 何春娥, 冯亚文, 王群英. 2013—2017年《自然资源学报》办刊进展[J]. 自然资源学报, 2018, 33(2): 351-360. |
[8] | 王允, 刘普幸, 曹立国, 高原, 雍国正. 基于湿润指数的1960—2011年中国西南地区地表干湿变化特征[J]. 自然资源学报, 2014, 29(5): 830-838. |
[9] | 曹立国, 潘少明, 贾培宏, 卓玛兰草, 赵一飞, 张克新, 张威. 1960—2009 年河西地区极端干湿事件的演变特征[J]. 自然资源学报, 2014, 29(3): 480-489. |
[10] | 张克新, 潘少明, 曹立国, 王允, 吴孟孟, 赵一飞. 横断山区季风期水分盈亏量时空变化特征及其与若干气候指数的相关性分析[J]. 自然资源学报, 2014, 29(11): 1869-1877. |
[11] | 苏秀程, 王磊, 李奇临, 滕超. 近50a中国西南地区地表干湿状况研究[J]. 自然资源学报, 2014, 29(1): 104-116. |
[12] | 许丽丽, 万云, 盛晟, 温腾, 徐驰, 安树青. 淮河流域湿地变化的特征、热点及其影响因素[J]. 自然资源学报, 2013, 28(8): 1383-1394. |
[13] | 刘普幸, 卓玛兰草. 甘肃省1960—2008年潜在蒸散量时空变化及其影响因子[J]. 自然资源学报, 2012, 27(9): 1561-1571. |
[14] | 周俊菊, 石培基, 师玮. 1960—2009年石羊河流域气候变化及极端干湿事件演变特征[J]. 自然资源学报, 2012, 27(1): 143-153. |
[15] | 赵东, 祝昌汉, 罗勇, 高歌. 三峡库区太阳能资源基本特征及其演变[J]. 自然资源学报, 2009, 24(11): 1984-1993. |
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