基于多套再分析資料的全球蒸發(fā)量時空變化特征及其成因研究.pdf

1、蒸發(fā)是全球能量和水循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是決定各地區(qū)天氣與氣候狀況的重要因子。蒸發(fā)作為地球系統(tǒng)水分消耗的主要方式，對氣候變化的響應(yīng)十分敏感，是地球系統(tǒng)中最活躍的因子之一。但是由于缺少蒸發(fā)量的實況觀測數(shù)據(jù)，并且氣候模式對水循環(huán)的模擬水平也非常有限，目前對于全球蒸發(fā)量時空變化的趨勢、幅度和區(qū)域分布等依然不能給出明確結(jié)論。再分析資料的不斷發(fā)展為解決上述問題提供了新的途徑。本論文基于目前使用較為廣泛的多套再分析資料，研究了全球蒸發(fā)量的時空變化特征和

2、成因，同時對比分析了各套資料的異同點，探討了各套資料在不同時段、不同地區(qū)的適用性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴全球蒸發(fā)量的空間分布具有明顯的海陸、經(jīng)向分布差異，并且同緯度陸地上高海拔地區(qū)蒸發(fā)量小于低海拔地區(qū)。整體而言，MERRA與NCEP-R2資料能夠同時較好地反映出全球蒸發(fā)量的時空變化特征，具有很好的代表性；此外。CFSR與 ERA-40資料也可以較好地刻畫出陸地蒸發(fā)量的變化特點，而ERA-Interim、NCEP-R1、OAF

3、lux、HOAPS等資料比較適用于對海洋蒸發(fā)量的研究。各套資料陸地與海洋平均蒸發(fā)量在1958~1978年基本都呈現(xiàn)顯著的線性減少趨勢，而在1979~2011年時間段內(nèi)大多是線性增加的，其中海洋地區(qū)更加顯著。⑵中國地區(qū)實際蒸散發(fā)整體上呈現(xiàn)自東南沿海向西北內(nèi)陸地區(qū)遞減的形勢，只是五套再分析資料在西北至青藏高原西北部和東南沿海等地區(qū)差別較大。實際蒸散發(fā)的逐年變化也不完全相同，其中 NCEP-R2與 JRA-55比較一致，均有顯著地線性增加趨勢

4、，MERRA與ERA-Interim更為接近，而NCEP-R1偏差較大。年內(nèi)實際蒸散發(fā)約有43％集中在夏季，季節(jié)變化明顯。中國不同地區(qū)實際蒸散發(fā)和蒸發(fā)皿蒸發(fā)的關(guān)系有明顯差異，互補理論多適用于非濕潤地區(qū)，而正比假設(shè)理論多適用于偏濕潤地區(qū)，即在水分控制條件下存在互補關(guān)系，在能量控制條件下存在正比關(guān)系。⑶1979~2013年全球陸地實際蒸散發(fā)的變化具有非常明顯的區(qū)域性特征，其中在氣候較為濕潤的地區(qū)實際蒸散發(fā)有明顯的線性增加趨勢，而在相對干旱的

5、地區(qū)實際蒸散發(fā)的增加趨勢則主要集中在21世紀。極端干旱區(qū)、干旱區(qū)、半干旱區(qū)、半濕潤干旱區(qū)和半干旱濕潤區(qū)等實際蒸散發(fā)的變化主要與降水量有關(guān)，而半濕潤區(qū)、濕潤區(qū)和極寒區(qū)實際蒸散發(fā)的增加是氣候變暖背景下降水量與潛在蒸散發(fā)變化共同作用的結(jié)果，只是潛在蒸散發(fā)的作用要相對更大。從能量和水分循環(huán)的角度，NCEP-R2與Budyko模型估算結(jié)果最為一致，可信度最高，MERRA次之，ERA-Interim和 JRA-55誤差相對較大，尤其是在極端濕潤區(qū)不

6、確定性較高。⑷1979~2001年熱帶海洋蒸發(fā)量呈現(xiàn)顯著地線性增加趨勢，其中以1991~1998年增加幅度最大，之后則基本保持穩(wěn)定，近幾年有逐漸下降的趨勢。根據(jù)1979~2013年六套再分析資料熱帶海洋蒸發(fā)量MV-EOF分解結(jié)果，第一模態(tài)主要與氣候變化有關(guān)，而第二模態(tài)、第三模態(tài)和第四模態(tài)都與 ENSO循環(huán)緊密相關(guān)。從海表溫度（SST）異常的角度研究熱帶海洋蒸發(fā)量變化的成因大致有兩種途徑，其一是當(dāng)SST異常偏高時，海平面氣壓（SLP）會異