基于Budyko假设的松花江流域多时间尺度实际蒸散发研究

Based on Budyko framework，the coupled water-energy balance equations in a catchment has proven to be a simple and effective method for comprehensive analysis for actual evapotranspiration. However, the effects of soil storage’s variables on water balance often were neglected in the construction of the coupled water-energy balance equations, which resulting in large deviation of estimation for actual evapotranspiration. The mid-high latitudes, affected by seasonal snowmelt and soil freezing and thawing, the role of its soil storage’s variables cannot be ignored in water balance of the basin. In this study, based on the Budyko framework, the Songhua River Basin (SHB) of China located in mid high latitudes, as the study area, coupling variable of soil storage because of seasonal snowmelt, soil freezing and thawing, etc., the coupled water and energy equations were framed on the annual and monthly scales and verified the applicability of the basin. Then the equations were applied in estimation for evapotranspiration, and spatio-temporal diversities of its driving forces were studied in the basin. Results could provide the theoretical foundation for actual evapotranspiration in mid-high latitude, and a scientific basis and technical support for the rules of actual evapotranspiration under climate change and the sustainable use of water resources.

基于Budyko假设构建的流域水热耦合平衡方程已被证实是研究流域实际蒸散发的一种简单有效的方法。该水热耦合方程的构建常忽略土壤蓄变量在水量平衡中的影响，造成流域实际蒸散发估算存在较大偏差。中高纬度流域受土壤冻融和季节性融雪的影响，土壤蓄变量在流域水量平衡中的作用不容忽视。因此，本项目拟以中高纬度松花江流域为研究区，基于Budyko假设，在水量平衡中将综合考虑土壤冻融和季节性融雪等因素对流域土壤蓄变量的影响，从而构建松花江流域年和月尺度的水热耦合平衡方程，并验证其适用性。在此基础上，将该水热耦合平衡方程用于松花江流域实际蒸散发量的估算，并揭示影响流域实际蒸散发的主导因素及其时空分异特征。本研究将为中高纬度流域实际蒸散发提供理论基础，为阐明气候变化背景下流域蒸散发的演变规律和水资源的可持续利用提供科学依据和技术支持。

基于Budyko假设构建的流域水热耦合平衡方程已被证实是研究流域实际蒸散发的一种简单有效的方法。该水热耦合方程的构建常忽略土壤蓄变量在水量平衡中的影响，造成流域实际蒸散发估算存在较大偏差。中高纬度流域受土壤冻融和季节性融雪的影响，土壤蓄变量在流域水量平衡中的作用不容忽视。本研究基于Budyko假设，综合土壤水蓄变量因子，改进了流域水热耦合平衡方程，验证了Budyko假设在松花江流域的适应性，分析了松花江流域实际蒸散发（ETa）的时空变化特征及其驱动机制。主要结论如下：①以1995～2006年作为模型参数率定期，2007～2012年作为模型检验期，用P-△S代表陆面蒸散发的水分供应条件，结果表明，增加土壤水蓄变量因子，提高了年和月尺度模型对实际蒸散发的模拟精度。②月尺度上（4～9月），在α=0.1的显著性水平下，1995～2012年哈尔滨汇水区各月实际蒸散发没有显著的趋势性特征。年尺度上，1995～2012年各汇水区ETa同样均没有显著的趋势性变化；ETa在空间上由西向东逐渐增加，存在明显的地带性。③月尺度上（4～9月），除7月份，其他各月ETa变化对各因子的敏感性均表现为P > ET0>△S，7月份ETa对ET0最为敏感，ETa对P敏感系数最大的是4月份，ETa对∆S敏感系数最大的是9月份。年尺度上，降水对ETa的贡献量空间变化与潜在蒸散发、降水、土壤水蓄变量对ETa总贡献量空间变化一致，表明松花江流域是水分控制区。研究结果将为中高纬度流域实际蒸散发提供理论基础，为阐明气候变化背景下流域蒸散发的演变规律和水资源的可持续利用提供科学依据和技术支持。