system: [SYSTEM]

user: 4. 结果分析 4.1. 蒸发量变化特征 4.1.1. 变化趋势 表1给出了1971~2017年自然保护区年、季蒸发量的变化趋势，结果发现，近47 a无论是年蒸发量还是四季蒸发量均呈减少趋势，年蒸发量平均每10年减少34.4 mm (图2，P < 0.01)，四季蒸发量以−3.8~−15.1 mm·(10a) −1 的速度趋于减少，其中春季减幅最大(P < 0.05)，其次是夏季，为−12.4 mm·(10a) −1 (P < 0.10)，秋季减幅最小。近27a (1991~2017年)自然保护区年蒸发量减少趋势更明显，减少趋势达−61.1 mm·(10a) −1 (P < 0.05)，主要表现在春、夏两季，分别为−41.9 mm·(10a) −1 (P < 0.01)和−33.4 mm·(10a) −1 (P < 0.05)；而秋、冬两季蒸发量却呈增加趋势，以冬季增幅较大，为10.4 mm·(10a) −1 。 从蒸发量变化趋势的空间分布来看，在年尺度上，近47 a蒸发量除狮泉河以16.8 mm·(10a) −1 的速度呈不显著的增加趋势外，其他各站均表现为减少趋势，平均每10年减少22.2~93.4 mm，其中申扎减幅最大(P < 0.001)，其次是安多，为−59.7 mm·(10a) −1 (P < 0.001)，改则减幅最小。 在季尺度上，近47 a春季蒸发量除狮泉河为增加趋势(7.1 mm·(10a) −1 )外，其他各站呈减少趋势，为−4.7~−41.6 mm·(10a) −1 ，以申扎减幅最大(P < 0.001)，改则最小。夏季，蒸发量仅在狮泉河表现为增加趋势，为6.6 mm/10a；其他各站呈减少趋势，平均每10年减少12.1~26.5 mm (除班戈外，P < 0.05)，仍以申扎减幅最大。在秋季，蒸发量除改则无变化、狮泉河略有增加外，其余3站呈减少趋势，为−3.8~−10.2 mm·(10a) −1 ，减幅以安多最大、班戈最小。冬季蒸发量表现为减少趋势的有2个站(安多、申扎)，分别为−6.8 mm·(10a) −1 和−17.7 mm·(10a) −1 (P < 0.001)，狮泉河无变化；改则和班戈趋于增加。 图2. 1971~2017年自然保护区年蒸发量的变化 Table 1 Climate trend rate of annual and seasonal pan evaporation in CTNRT during 1971-2017 (Unit: (mm·(10a)−1) 站点 春季 夏季 秋季 冬季 年 安多 −26.1 *** −17.8 ** −10.2 * −6.8 −59.7 **** 班戈 −13.5 −12.1 * −3.8 3.5 −25.5 申扎 −41.6 **** −26.5 *** −9.8 ** −17.7 **** −93.4 **** 改则 −4.7 −21.3 ** 0.3 2.7 −22.2 狮泉河 7.1 6.6 2.2 0.0 16.8 保护区 −15.1 ** −12.4 * −3.8 −4.3 −34.4 *** 表1. 1971~2017年羌塘国家级自然保护区各站年、季蒸发量的变化趋势(单位：mm·(10a) −1 )) 注： * ， ** ， *** ， **** 分别表示P < 0.10，P < 0.05，P < 0.01和P < 0.001，下同。 4.1.2. 突变分析 通过对近47a自然保护区年和四季蒸发量进行M-K突变检验发现(图3)，年蒸发量从1999年开始快速下降，根据UF曲线和UB曲线在2条临界线±1.96之间的交点位置，确定在2011年发生了突变，突变前后蒸发量平均值分别为2095.6 mm和1990.5 mm，突变后较突变前偏少了5%。同样，春季蒸发量在2011年发生转折，由偏多跃变偏少，突变点前后蒸发量分别为609.5 mm和551.4 mm，后者较前期偏少了10%；而其他3个季节蒸发量的突变点不明显。 4.2. 影响蒸发量的气象因子的变化趋势 蒸发作为反映大气蒸发潜力的一个重要指标，影响的因素很多，气象因素主要分为三大类，即动力因子(风速)、热力因子(气温、日照、气温日较差等)、水汽因子(相对湿度、降水量等)。 利用公式(2)也计算了近47a自然保护区影响蒸发量的气象因子的变化趋势(表2)，结果表明：1) 自然保护区年平均风速以−0.32 m·s −1 ·(10a) −1 的速度显著减小(P < 0.001)，四季平均风速均表现为显著的减少 图3. 1971~2017年自然保护区年(a)和春季(b)蒸发量M-K检验 趋势，减幅为−0.24~−0.40 m·s -1 ·(10a) −1 (P < 0.001)，主要以春、冬两季减幅最为明显。2) 年平均气温表现为极显著的升高趋势，升幅为0.46℃·(10a) −1 (P < 0.001)；四季平均气温以0.37℃~0.55℃·(10a) −1 的速度显著升高，冬季升温率最大。各季节平均最高气温和平均最低气温均呈现为显著的升高趋势，升温率分别为0.54℃~0.65℃·(10a) −1 (P < 0.001)和0.21℃~0.49℃·(10a) −1 (P < 0.001)，主要表现在冬季；年平均最高气温和平均最低气温也分别以0.37℃·(10a) −1 (P < 0.001)和0.59℃·(10a) −1 (P < 0.001)的速度显著升高。年气温日较差以−0.22℃·(10a) −1 的速度明显减小(P < 0.001)，季气温日较差亦呈减小趋势，为−0.16℃~ −0.35℃·(10a) −1 (P < 0.05)，以夏季减幅最大。3) 年日照时数呈减少趋势，平均每10年减少14.3 h (P < 0.10)，主要表现在夏季，为−14.6 h·(10a) −1 (P < 0.01)。4) 年、季空气平均相对湿度波动大，线性变化趋势不明显，均在±1.0%·(10a) −1 之内。5) 年降水量趋于增加趋势，为11.0 mm·(10a) −1 (未通过显著性检验)；降水增多主要体现在春季和夏季，增幅分别为3.8 mm·(10a) −1 (P < 0.01)和8.0 mm·(10a) −1 (P < 0.05)；秋、冬两季降水量增减幅度不大。 综上所述，影响因子的变化趋势表现为：气温和降水是上升趋势，气温日温差、日照时数、风速呈下降趋势，相对湿度变化不大，这些气候因素变化的综合影响最终造成了近47a自然保护区蒸发皿蒸发量的减少。 4.3. “蒸发悖论”现象分析 分析发现(表1、表2)，近47a保护区年平均气温显著升高，平均每10年上升0.46℃，而与此相对应的则是年蒸发皿蒸发量出现下降，平均每10年下降34.4 mm。在年尺度上，除西部的狮泉河无悖论现象外，其余站点都存在“蒸发悖论”现象，以申扎、安多最为明显。 Table 2 The linear trend of annual and seasonal impact factors on pan evaporation in CTNRT during 1971~201 时间 平均气温/ [˚C·(10a) −1 ] 平均最高气温/ [˚C·(10a) −1 ] 平均最低气温/ [˚C·(10a) −1 ] 气温日较差/ [˚C·(10a) −1 ] 降水量/ [mm·(10a) −1 ] 日照时数/ [h·(10a) −1 ] 平均风速/ [m·s −1 ·(10a) −1 ] 相对湿度/ [%·(10a) −1 ] 年 0.46 **** 0.37 **** 0.59 **** −0.22 **** 11.0 −14.3 * −0.32 **** −0.24 冬季 0.55 **** 0.49 **** 0.65 **** −0.16 ** 0.7 6.3 ** −0.40 **** 0.22 春季 0.38 **** 0.31 *** 0.54 **** −0.23 **** 3.8 *** −3.6 −0.40 **** 0.50 夏季 0.37 **** 0.21 *** 0.57 **** −0.35 **** 8.0 ** −14.6 *** −0.24 **** −0.39 秋季 0.49 **** 0.41 **** 0.58 **** −0.17 * −1.0 −3.0 −0.24 **** −0.98 表2. 近47 a自然保护区蒸发皿蒸发量影响因子的变化趋势 虽然在近47a整体上保护区蒸发皿蒸发量呈下降的变化趋势，但不同季节中影响蒸发量变化的气象因子的分布和变化存在差异，进而会导致不同季节中蒸发皿蒸发量的变化趋势存在差异。在保护区平均状态下，四季都存在“蒸发悖论”现象，其中春、夏两季最为显著。从数量上看，春、夏两季存在“蒸发悖论”的站点数为4个，要多于秋季的3个和冬季的2个，无悖论的站点主要分布在西部，而有悖论的站点又以申扎、安多最为明显，一年四季都存在“蒸发悖论”现象。总体来看，除西部的狮泉河站点外，悖论影响的区域主要出现在保护区的中东部，且以春、夏两季最为明显。 4.4. 影响蒸发量变化的成因分析 由于风速和日照均为影响蒸发的重要因子，它们的明显减少在很大程度上从气候因子角度解释自然保护区蒸发量减少趋势的原因；降水量呈增加趋势，说明它对蒸发量减少也起了作用。一般来讲，气温升高，蒸发量增大，显然气温变化不是蒸发量减少的主要因子，然而气温日较差的显著减小与蒸发量减少有一定的关系。 Table 3 Complete correlation coefficients between annual， seasonal pan evaporation and climatic elements in CTNR 时间 平均气温 平均最高气温 平均最低气温 气温日较差 降水量 日照时数 平均风速 相对湿度 年 0.023 0.046 0.196 0.336 **** 0.192 0.178 0.403 **** 0.039 冬季 0.333 **** 0.306 **** 0.293 *** 0.094 ** 0.059 0.061 0.438 **** 0.028 春季 0.239 *** 0.220 *** 0.011 0.305 **** 0.278 *** 0.116 0.441 **** 0.107 夏季 0.081 0.204 *** 0.292 *** 0.461 **** 0.210 ** 0.333 *** 0.316 *** 0.100 秋季 0.234 ** 0.294 **** 0.103 0.206 0.039 0.114 0.368 **** 0.188 表3. 自然保护区蒸发皿蒸发量与各气候要素的完全相关系数 为了进一步说明影响因子和蒸发量的关系，本文通过完全相关系数法分析(表3)，结果表明：在年尺度上，蒸发量与平均风速的完全相关系数最大，其次是气温日较差，这说明平均风速和气温日较差是影响自然保护区蒸发量的主要因素。从季节上来看，冬季蒸发量与平均风速的完全相关系数最大，与平均气温、最高气温和最低气温的完全相关系数紧随其后，而实际上冬季蒸发量的减少主要与平均风速的显著变小有关。春季蒸发量与平均风速的完全相关系数最大，气温日较差次之，与降水量的相关系数也较大，说明春季蒸发量的减少与平均风速、气温日较差的明显减少密切相关，还与降水量的增加也有关系。夏季，蒸发量与气温日较差的完全相关系数最大，其次是与日照时数和平均风速的完全相关系数也比较大，表明夏季蒸发量的显著减少主要是气温日较差、日照时数和平均风速的明显减小引起的。秋季，蒸发量与平均风速的完全相关系数最大，其次是平均最高气温，与平均气温的完全相关系数也比较大，但秋季蒸发量的减少主要还是因为平均风速显著减小造成的。以上分析表明，蒸发量确实是各种气象要素综合作用的效应，仅用单个环境因子难以解释蒸发量的变化。