中国科学院水利部水土保持研究所机构知识库

实际蒸散发（Actual evapotranspiration，ET_a）是水量平衡中的一个主要支出项，影响着地表生态系统中水分循环、植物生长发育和能量循环等环节。1990年以来，实际蒸散发在气候和土地利用的双重影响下发生了剧烈变化。本研究基于延河流域水文、气象数据和6期土地利用数据，探究基于蒸散互补相关原理模型在ET_a估算中的适用性，采用趋势分析、突变检验、周期分析、敏感性分析、贡献量分析等方法，研究ET_a时空特征，并估算气候和土地利用对实际蒸散发变化的贡献。取得的主要结论如下：

（1）蒸散互补相关原理适用于延河流域实际蒸散发的计算，率定后的平流-干旱（AA*）模型表现最佳。实际蒸散发和潜在蒸散发的相关系数为-0.27，且存在明显的互补相关关系，蒸散互补相关理论适用于延河流域。AA*模型在率定期的方差均方根（RMSE）最小、纳什系数（NSE）最大，在验证期的绝对偏差（MAE）和RMSE较小、NSE最大，AA*模型对实际蒸散发模拟结果的精度最高。率定后AA*模型的最优参数分别为1.033和0.867。

（2）延河流域多年平均实际蒸散发量为459.33 mm，总体呈上升趋势（p<0.1），变化特征空间差异显著。实际蒸散发呈东南高、西北低的分布规律；蒸散的高值区域随着时间逐渐向西偏移，低值区域逐渐向南偏移；实际蒸散发增长率呈现自西北向东南逐渐减少的分布规律。

（3）延河流域实际蒸散发对气候因子敏感系数的大小具有显著空间差异，且分布规律与气候因子空间分布相似。实际蒸散发与温度、相对湿度、太阳辐射的变化一致，与风速的变化相反，敏感程度依次为湿度、太阳辐射、温度、风速。温度敏感性呈东南大于西北的规律，湿度敏感性自西北向东南呈现阶梯式增强，风速敏感性由西向东呈现高-低-高的分布规律，太阳辐射敏感性呈现自流域西北向东南逐渐变大的分布规律。

（4）结合气候敏感系数和气候因子变化趋势计算贡献值才能准确地分析实际蒸散发变化的原因。相对湿度和太阳辐射对实际蒸散发的增加为负贡献，温度和风速对其上升为正贡献，负贡献量小于正贡献量使实际蒸散发呈上升趋势。温度敏感系数不是最大的，但其显著的上升趋势使其对延河流域实际蒸散发增加的正贡献量最大，实际蒸散发呈上升趋势的主导气候因子为温度，流域内各区域实际蒸散发变化的主导因子存在明显的差异。

（5）土地利用方式的变化导致实际蒸散发的变化，土地利用的空间分布格局决定着实际蒸散发的空间分布规律。延长和志丹地区的耕地面积显著减少，普遍转化为草地和林地，实际蒸散发较高；安塞地区林草地面积显著增加，实际蒸散发有所增加；延安地区建筑面积显著增加，实际蒸散量低。

第一章  绪论. 1

1.1  研究背景与研究意义. 1

1.2  国内外研究进展. 2

1.2.1  蒸散发相关概念. 2

1.2.1  蒸散发研究进展. 2

1.2.2  蒸散互补理论的形成与模型的发展. 4

1.2.3  实际蒸散发影响因素研究进展. 7

1.3  研究目标与研究内容. 8

1.3.1  研究目标. 8

1.3.2  研究内容. 9

1.3.3  技术路线. 9

第二章  研究区域与研究方法. 11

2.1  研究区概况. 11

2.2  数据预处理. 11

2.3  研究方法. 13

2.3.1  年际尺度水量平衡法. 13

2.3.2  潜在蒸散发的计算方法. 14

2.3.3  实际蒸散发模型. 15

2.3.4  基于互补相关原理模型的率定与验证方法. 16

2.3.5  Mann-Kendall趋势检验. 17

2.3.6  Mann-Kendall突变检验. 18

2.3.7  反距离加权插值. 19

2.3.8  分析气候因子对实际蒸散发影响的方法. 19

2.3.9  分析土地利用变化对实际蒸散发影响的方法. 20

第三章  蒸散互补原理适应性及其模型的比较. 22

3.1  降水量变化特征. 22

3.2  潜在蒸散发变化特征. 22

3.3  延河流域蒸散互补相关关系的验证. 24

3.4  基于互补相关原理模型的率定及比较. 24

3.5  本章小结. 27

第四章  延河流域实际蒸散发的时空变化特征. 28

4.1  实际蒸散发时间变化特征. 28

4.1.1  年际变化特征. 28

4.1.2  突变特征. 29

4.1.3  周期特征. 30

4.1.4  趋势特征. 31

4.2  实际蒸散发空间变化特征. 32

4.2.1  空间分布特征. 32

4.2.2  空间变化特征. 33

4.2.3  空间变化趋势特征. 34

4.3  本章小结. 35

第五章  延河流域实际蒸散发对气候因子的敏感性. 36

5.1  气候因子的变化特征. 36

5.1.1  年际变化特征. 36

5.1.2  趋势特征. 36

5.1.3  空间特征. 37

5.2  实际蒸散发对主要气候因子的敏感性特征. 40

5.2.1  敏感系数年际变化特征. 40

5.2.2  趋势特征. 41

5.2.3  空间特征. 42

5.3  主要气候因子对实际蒸散发变化的贡献特征. 46

5.4  本章小节. 49

第六章  土地利用变化对实际蒸散发的影响. 50

6.1  土地利用的变化特征. 50

6.2  土地利用变化对实际蒸散发的贡献特征. 55

6.3  本章小结. 56

第七章  结论与展望. 58

7.1  主要结论. 58

7.2  不足与展望. 60

参考文献. 61

致  谢. 67

作者简介. 68