泰山日觀峰、泰安市區(qū)氣侯變化特征及影響因素

張衍華+黃華+高珂欣+陳葉婷

摘 要：該研究利用山東省泰山氣象站（位于泰山日觀峰頂，屬國家基準(zhǔn)氣候站）、山東省泰安農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站（位于泰安市南郊，屬國家一般氣象站）60年（部分資料58年）的年平均氣溫、年降水量、年日照時(shí)數(shù)、年平均相對濕度資料，分析泰山日觀峰（文中簡稱泰山）、泰安市區(qū)（文中簡稱泰安）氣侯變化的特征及其差異，并簡要探討受大氣候背景和自身環(huán)境變化的影響情況。結(jié)果表明：泰山、泰安的年平均氣溫呈逐漸上升趨勢，年降水量呈逐漸下降趨勢，年日照時(shí)數(shù)、年平均相對濕度呈緩慢下降趨勢；兩地氣候差異也有變化，年平均氣溫、年降水量的差異呈逐漸減小趨勢，年日照時(shí)數(shù)、年平均相對濕度差異變化很?。惶┥?、泰安氣候差異的改變可能是由泰山植被特別是森林覆蓋率的迅速變化所致。

關(guān)鍵詞：氣候；變化特征；影響因素；泰山

中圖分類號 P467 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）19-0097-3

泰山是世界自然與文化遺產(chǎn)、世界地質(zhì)公園，是我國乃至世界著名的風(fēng)景名勝區(qū)，其不僅具備巨大的商業(yè)價(jià)值、生態(tài)價(jià)值，而且是研究歷史沿革、人文發(fā)展、地質(zhì)變遷不可多得的稀缺資源，它包含著幾千年來人類繁衍生息、文明變遷以及自然環(huán)境演變的重要信息。自改革開放以來，隨著我國綜合國力的不斷增強(qiáng)，泰山的地位和美譽(yù)度愈加凸現(xiàn)，甚至有學(xué)者、專家提議將其確定為國山、世界山。泰安市高度重視泰山的開發(fā)和保護(hù)，成立了高規(guī)格的行政保護(hù)單位，調(diào)整出周圍部分鎮(zhèn)、村劃入泰山風(fēng)景名勝保護(hù)區(qū)，投入了大量人力、物力實(shí)施資源保護(hù)和科技研發(fā)，為泰山這一不可再生資源的開發(fā)保護(hù)和永續(xù)利用探索了有效途經(jīng)。

氣候資源狀況是開發(fā)和保護(hù)泰山的重要基礎(chǔ)條件之一。泰山氣候主要由大的氣候背景和自身自然條件決定。大的氣候背景是影響泰山氣候的主要因素，地理地形、山脈體量、海拔高度、植被覆蓋等自然條件對泰山氣候有著重要影響，研究泰山氣候變化特征必須從大的氣候背景影響和自身自然條件變化2個(gè)方面入手。從大的氣候背景變化看，全球氣候正經(jīng)歷一次以變暖為主要特征的變化，在過去100年中，全球平均氣溫上升了0.3～0.6℃。氣候變化導(dǎo)致極端天氣事件頻率增加、烈度加劇，并使部分地區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化。有專家預(yù)測，到2030年，全球平均氣溫將比現(xiàn)在上升0.5～2.5℃，到2050年，將上升3.6～4.5℃。雖然預(yù)測的準(zhǔn)確度有待驗(yàn)證，但氣候變暖的趨勢以及對人類造成的巨大影響已是不爭的事實(shí)，氣候變化不可避免的成為了政府、公眾及氣候?qū)＜覀冴P(guān)注的焦點(diǎn)〔1〕。在泰山自然條件變化方面，變化最明顯的是植被覆蓋率，新中國成立60多年來，泰山植被發(fā)生了巨大變化，由建國前不足200hm2的林木到現(xiàn)在的9490hm2，生態(tài)環(huán)境得到極大改善，不可避免對泰山局地氣候帶來一定影響。

2 資料來源

資料來源于山東省泰山氣象站（位于泰山日觀峰頂，屬國家基準(zhǔn)氣候站）和山東省泰安農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站（位于泰安市南郊，屬國家一般氣象站），2個(gè)站點(diǎn)資料分別代表泰山日觀峰（以下簡稱泰山）、泰安市區(qū)（以下簡稱泰安）。選取年平均氣溫、年降水量、年日照時(shí)數(shù)、年平均相對濕度4個(gè)要素資料。兩站資料年代略有差異，山東省泰山氣象站4個(gè)要素的年代均為1953—2010年；山東省泰安農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站年平均氣溫、年降水量、年日照時(shí)數(shù)3個(gè)資料的年代為1951—2010年，年平均相對濕度的資料年代為1953—2010年。

3 泰山、泰安氣侯變化特征及其差異分析

3.1 年平均氣溫 圖1顯示，泰安、泰山年平均氣溫均呈上升趨勢，與氣候大背景變化趨勢一致，但泰安上升的幅度要小于泰山；二者間的差值呈緩慢下降趨勢。原因是泰山海拔高度為1545m，正處大氣邊界層附近，其受氣候大背景變化影響大，而泰安位于近地層，其受下墊面影響大，受氣候大背景變化影響小。二者間的差值呈緩慢下降的原因說明下墊面對泰安氣溫影響的程度在加大。

<＼＼Pc3＼d （d）＼whm＼2017＼農(nóng)學(xué)通報(bào)2017＼2017-19期＼19-16.tif>[溫度（℃）][年份]

圖1 泰山、泰安年平均氣溫及其差異的變化

3.2 年降水量 從圖2看出，泰安、泰山年降水量及其差異均呈下降趨勢，泰山下降幅度最大，二者間差值次之，泰安最小。眾所周知，在一定范圍內(nèi)，降水量隨山體海拔高度升高而增加，泰山年多年平均降水量803.7mm，泰安多年平均降水量降水量為688.3mm，主要與云層高低、空氣濕度、局部大氣對流強(qiáng)度和下墊面的影響有關(guān)。

<＼＼Pc3＼d （d）＼whm＼2017＼農(nóng)學(xué)通報(bào)2017＼2017-19期＼19-17.tif>[年份][年降水量（mm）]

圖2 泰山、泰安年降水量及其差異的變化

3.3 年日照時(shí)數(shù) 圖3表明，泰山、泰安年日照時(shí)數(shù)均呈現(xiàn)下降趨勢，變化幅度相似，二者間的差值變化很小。國家氣象觀測站的位置相對穩(wěn)定，日照時(shí)數(shù)基本不受地理、地形的影響，影響主要來自天文因素。

<＼＼Pc3＼d （d）＼whm＼2017＼農(nóng)學(xué)通報(bào)2017＼2017-19期＼19-18.tif>[年份][日照時(shí)數(shù)（h）][日照時(shí)數(shù)（h）]

圖3 泰山、泰安年日照時(shí)數(shù)及其差異的變化

3.4 年平均相對濕度 圖4說明，泰山、泰安年平均相對濕度均呈下降趨勢，從變化趨勢方程看，泰山下降幅度稍大一點(diǎn)，但達(dá)不到顯著檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)；它們間的差值無明顯變化。

<＼＼Pc3＼d （d）＼whm＼2017＼農(nóng)學(xué)通報(bào)2017＼2017-19期＼19-19.tif>[年份][相對濕度（%）]

圖4 泰山、泰安年平均相對濕度及其差異的變化

4 泰山、泰安氣征變化侯特及其差異原因

全球氣候變化是指在全球范圍內(nèi)，氣候平均狀態(tài)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的巨大改變或者持續(xù)較長一段時(shí)間（典型的為10年或更長）的氣候變動(dòng)。氣候變化的原因可能是自然的內(nèi)部進(jìn)程，或是外部強(qiáng)迫，或者是人為地持續(xù)對大氣組成成分和土地利用的改變〔1〕。具體到泰山區(qū)域來講，氣候變化則主要是受地球氣候系統(tǒng)自身變化和當(dāng)?shù)刈匀粭l件影響。endprint

4.1 地球氣候系統(tǒng)自身變化 地球氣候變化有其自身規(guī)律，主要受太陽輻射、地球物理等重要天文因素變化影響。據(jù)目前世界公認(rèn)的冰川期劃分理論，在地質(zhì)歷史上，地球上曾發(fā)生過多次冰川期，相鄰2次冰川期之間相對溫暖時(shí)期稱為間冰期。一萬年前，最近一次第四紀(jì)冰川期結(jié)束，地球的氣候相對穩(wěn)定在當(dāng)前人類習(xí)以為常的狀態(tài)。從全球氣候變化總趨勢來觀察分析，衡量氣候變化有氣候?qū)W尺度標(biāo)準(zhǔn)（萬年、千年、百年尺度），從萬年尺度看，近萬年地球處于第四紀(jì)冰期中的間冰期；從千年尺度看，近千年地球處于間冰期中的溫暖期；從百年尺度看，近百年處于溫暖期中的暖期。就氣候變化過程而言，在長周期、大尺度范圍內(nèi)，中國氣候變化基本與全球氣候演變的總體規(guī)律一致。1880年以來，中國氣溫變化的總趨勢是持續(xù)升溫；近50年來，中國華北大部、華東北部和東北東部降水呈明顯下降趨勢〔1〕。地球氣候系統(tǒng)變化是泰山區(qū)域氣候變化的基礎(chǔ)，其決定泰山區(qū)域氣候變化的走勢。

4.2 自然環(huán)境影響 從對泰山、泰安60年的實(shí)際觀測資料的統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，其氣候特征變化過程與全球氣候特征變化趨勢完全一致。但由于受地形地貌、植被覆蓋等自然條件影響，也表現(xiàn)出局地性的氣候特佂。泰山地形地貌的改變是一個(gè)非常慢長的過程，在較長的氣候年代內(nèi)，其對泰山區(qū)域氣候特征的影響是相對穩(wěn)定的，故在此不多作討論。而植被變化特別是森林覆蓋率的巨大變化，無疑會對泰山區(qū)域氣候變化產(chǎn)生重要影響。泰山植被特別是森林面積發(fā)生巨變，已成為山東省最大的森林公園。建國前，由于歷史原因，泰山僅有不足200hm2林木，大都位于寺廟周圍、登山盤道兩側(cè)，水土流失嚴(yán)重，經(jīng)常發(fā)生洪澇災(zāi)害，滿目瘡痍，生態(tài)環(huán)境十分惡劣。20世紀(jì)60年代后，在“植樹造林、綠化祖國”的號召下，發(fā)起植樹運(yùn)動(dòng)，發(fā)動(dòng)起工農(nóng)商學(xué)兵各個(gè)階層參加到植樹運(yùn)動(dòng)中來，在短短的十多年時(shí)間里，利用豐富的植物資源，營造出大面積的人工林，使昔日的荒山禿嶺呈現(xiàn)出無峰不綠的新景觀，綠化美化了泰山。現(xiàn)有林地面積達(dá)9490hm2，森林覆蓋率達(dá)81.5%，植被覆蓋率90%以上。生態(tài)環(huán)境得到極大改善，各種生物在此繁衍生息，形成穩(wěn)定復(fù)雜的森林生態(tài)系統(tǒng)，經(jīng)過幾十年的自然演替和嚴(yán)格保護(hù)、人工培育，正逐步由人工林向穩(wěn)定的近天然林類型發(fā)展。

4.2.1 植被對年平均氣溫的影響 植物具有調(diào)控自身溫度的功能，到達(dá)一定溫度界值，它的葉面溫度就不再上升。森林就像一臺超大型空調(diào)器，對大氣溫度具有一定調(diào)節(jié)作用，可緩沖外界的影響程度。從實(shí)況資料變化過程看，雖然森林不能徹底抑制氣候大背景導(dǎo)致的泰山、泰安氣溫逐漸升高的走勢，但能影響溫度變化的幅度，且影響程度也有不同，進(jìn)而使二者的差值緩緩變小（見圖1）。從表1可知，泰安最近30年年平均氣溫比之前30年升高了0.54℃，泰山最近30年年平均氣溫比之前30年升高了0.62℃，泰山比泰安多升高0.08℃。如單從城市熱島效應(yīng)考慮，泰安升溫應(yīng)比泰山多，但由于泰山森林公園的影響，泰安升溫反而比泰山少。說明森林覆蓋率變化對當(dāng)?shù)貧鉁氐恼{(diào)節(jié)十分明顯。

4.2.2 植被對年平均相對濕度的影響 由于降水呈減少的趨勢，不可避免導(dǎo)致大氣濕度的降低。泰安、泰山的年平均相對濕度也呈現(xiàn)相同變化趨勢，但泰安變化幅度要小于泰山（見圖4）。表2顯示，泰安最近30年年平均相對濕度比之前30年降低0.07，泰山最近30年年平均氣溫比之前30年降低0.69，泰山比泰安多降低0.62，二者的相對空氣濕度差異呈緩慢上升趨勢。說明泰安年平均相對濕度受局地（主要是森林）影響比泰山大得多。

4.2.3 植被對年降水量的影響 泰山、泰安年降水量變化同樣呈現(xiàn)出與氣候大背景變化的一致性，但也表現(xiàn)出自身的特點(diǎn)。森林造成的空氣濕度增加是觸發(fā)降水的有利因素，其可大大減緩氣候大背景下降水逐漸減少的程度（見圖2），二者降水差值（見表3）的減少表明，森林對泰安氣候的影響要比泰山大。

4.2.4 森林對年日照時(shí)數(shù)的影響 日照時(shí)數(shù)主要受天文因素和地理、地形的影響，無論單站變化，或二者差異變化均同氣候大背景變化一致（見圖3、表4）。

5 結(jié)論

（1）泰山、泰安氣候變化趨勢均同氣候大背景變化一致，即年平均氣溫呈逐漸上升趨勢，年降水量、年日照時(shí)數(shù)、年平均相對濕度呈逐漸下降趨勢。

（2）泰山、泰安氣候差異發(fā)生改變。年平均氣溫、年降水量的差異呈逐漸減小趨勢，即泰安年平均氣溫上升的幅度要小于泰山上升幅度，泰安年降水量減少的幅度要小于泰山減少的幅度。兩地的年日照時(shí)數(shù)、平均相對濕度差異變化很小。

（3）泰山、泰安氣候差異的改變可能是由泰山植被特別是森林覆蓋率的迅速變化所致。

參考文獻(xiàn)

[1]秦大河，陳宜瑜，李學(xué)勇.中國氣候與環(huán)境演變[M].北京：科學(xué)出版社，2005.

（責(zé)編：張宏民）endprint