气候变暖背景下中国实际蒸散发时空变异研究

Evapotranspiration (ET) is a central process in the climate system and a nexus of the hydrologic, energy cycles. The actual evapotranspiration (ETa) response to global climate warming is a hot and difficult issue of climate change and hydrologic circulation field. According to the lack of the comparative research from different theory and in different watersheds/regions, this project will use the water balance model in region/basin and station scales to compare the Penman proportional hypothesis theory, Bouchet complementary relationship theory and Budyko water heat coupling theory, and determine the inherent relationship between the ETa and the potential evapotranspiration (ETp) in the main regions/basins of China. Based on the final selected model, the project will calculate and analyze the Spatio-temporal variation of the ETa of China under the Global Warming. The project will analyze the influence of the climate factors on the ETa and the sensitivity of the ETa to the change of the main impact factors. Finally, the project will give the cumulative contribution on the ETa from such changes. It will provide some useful supplement to the China climate change and hydrologic cycle reserch.

蒸散发是气候系统的一个核心过程，将气候系统的水文循环和能量收支紧密联系起来。实际蒸散发对全球气候变暖的响应是气候变化、水循环研究领域的一个热点和难点问题。针对中国实际蒸散发研究中不同理论对比研究、不同流域/区域对比研究基础薄弱的特点，本项目通过对比Penman正比假设理论、Bouchet互补相关理论以及Budyko水热耦合理论，采用区域/流域尺度和站点尺度的水量平衡模型，判定中国各大流域实际蒸散发与潜在蒸散发的正比或互补关系，验证相关计算模型的适用性。分析研究中国及各大流域/区域实际蒸散发时间变化和空间变化特征。通过判定影响实际蒸散发时空变化的气象要素，分析不同要素对实际蒸散发时空变化的影响及实际蒸散发对各要素变化的敏感性，分析其空间差异，最终给出中国及各大流域影响实际蒸散发时空变化的主要影响要素及主要影响要素变化对实际蒸散发变化的累计贡献量，以期对中国气候变化和水循环研究提供有益补充。

蒸散发将水文循环、能量收支及碳循环等紧密联系起来，不但影响陆面降水，而且与之紧密联系的潜热通量保证了陆面气温的稳定，进而影响到气候系统的变化。相对于蒸发皿蒸发和潜在蒸散发来说，陆面实际蒸散发及其变化趋势的研究成果不多，并且在计算理论、变化趋势及归因上尚存在争议。就国内研究来说，蒸散发理论研究相对薄弱，研究的时空尺度差异较大，对变化原因的分析也不够深入，同时多数研究大都局限于某一流域或地区，全国性的研究结果比较欠缺。基于严格理论分析、多模型对比、统一时空尺度的中国地区实际蒸散发时空变化及其原因研究具有重要的意义。. 本项研究设计了3个方面的研究内容：①实际蒸散发理论及计算模型在中国地区的模拟效果评估；②中国地区实际蒸散发时空变异分析；③实际蒸散发变化的原因分析。本项研究表明，蒸散发互补相关理论适用于中国十大流域分区，经过率定的基于互补相关关系理论的实际蒸散发模型具有很高的模拟精度。研究结果显示，中国多年平均年实际蒸发量为426.5mm，以2000年左右为界大致呈现先增后降的变化趋势，空间上呈现由东南向西北递减的特征，最高值一般出现在海南岛和云南南部地区，最低值一般出现在内蒙古西部和新疆的沙漠地区。从变化趋势的空间分布来看，中国东南半部大部分区域年实际蒸散都呈现显著的下降趋势，而西北和东北地区大都呈现显著的增加趋势。. 以珠江、海河和塔里木河三个流域作为中国湿润区、半湿润半干旱区和干旱区的典型代表流域，分析了实际蒸散发时空变化的可能原因。结果表明，日照时数的下降贡献了实际蒸散发绝大部分的变化，其他气象要素的贡献相对来说非常弱。从供水条件（以降水量表征）的变化来看，珠江流域降水微弱增加，1961年来对实际蒸散发的贡献量约有4.3mm的增加；海河流域1961年以来降水量减少了约102.3mm，是流域实际蒸散发的下降重要原因，累积贡献下降幅度为92mm左右；塔里木河流域50年降水平均增加了约32.5mm，这部分降水全部贡献于实际蒸散发的增加。