中國(guó)全新世大暖期盛期氣候帶區(qū)的劃分

惠慶華

(青海省科學(xué)信息研究所有限公司，青海 西寧 810002)

0 引言

氣候區(qū)劃指按氣候特征的相似程度，選用有關(guān)指標(biāo)，對(duì)一定地域范圍的氣候進(jìn)行區(qū)域劃分.在氣候區(qū)劃劃分時(shí),遵循地帶性與非地帶性相結(jié)合、發(fā)生同一性與區(qū)域氣候特征相對(duì)一致性相結(jié)合、綜合性和主導(dǎo)因素相結(jié)合、自下而上和自上而下相結(jié)合、空間分布連續(xù)性與取大去小等5個(gè)基本原則進(jìn)行劃分.一個(gè)地區(qū)的氣候條件，由該地區(qū)所具有的日照、氣溫、降水等氣象要素綜合作用決定.氣候資源在地域分布上天然存在不均勻性[1-2]，因此基于氣候特征的區(qū)劃活動(dòng)能夠在認(rèn)識(shí)分區(qū)對(duì)象、揭示區(qū)域特征與分異規(guī)律的同時(shí)，為制定差異化的空間管制政策提供科學(xué)依據(jù)[3-4].近年來對(duì)氣候帶的劃分有著精細(xì)化和科學(xué)化的趨勢(shì).

“大暖期”一詞是哈夫斯坦于1976年提出的，是指間冰期中最暖階段.哈夫斯坦建議的全新世大暖期起于北歐的孢粉氣候分期系列的北方期與大西洋期過渡階段，約在距今8200年前，終于亞北方期的后段，約距今3300年.中國(guó)研究者提出大暖期或高溫期始于距今10000～7500年，止于距今5000～2000年.大暖期延續(xù)約5500年，包含了相當(dāng)多的氣候與環(huán)境波動(dòng).全新世大暖期是第四紀(jì)中的一個(gè)間冰期，已有研究表明，全新世氣候相對(duì)于地質(zhì)歷史時(shí)期其他時(shí)段氣候具有暖濕與現(xiàn)代氣候相接近的特點(diǎn)，在地貌方面已完全演變成現(xiàn)代地貌，全新世氣候變化與人類社會(huì)發(fā)展有著密切的關(guān)系，研究全新世大暖期氣候區(qū)劃，既能更好地認(rèn)識(shí)了解全新世氣候變化特征，也能夠評(píng)估和預(yù)測(cè)未來氣候變化[5].全新世大暖期氣候區(qū)劃在一定程度上反映了氣候變化的過程和規(guī)律，對(duì)中國(guó)全新世氣候進(jìn)行區(qū)劃，有利于長(zhǎng)時(shí)間尺度上對(duì)氣候變化規(guī)律進(jìn)行研究和預(yù)測(cè)未來氣候變化.

我國(guó)氣候情況與其他國(guó)家差異較大，國(guó)內(nèi)包括多種氣候類型，對(duì)于國(guó)外和國(guó)內(nèi)局部地區(qū)的研究成果無法直接應(yīng)用.本研究在前人研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合全新世大暖期氣候變化特性，對(duì)中國(guó)全新世大暖期氣候帶區(qū)進(jìn)行劃分劃圖，以期形成對(duì)中國(guó)氣候變化具有參考價(jià)值的成果.

1 資料來源

本文中現(xiàn)代氣候數(shù)據(jù)來源于全國(guó)多年平均≥10℃積溫(1951-1996)分布圖(http：//ncc.cma.gov.cn/)和中國(guó)160個(gè)氣象基準(zhǔn)站1951—2005年的月平均氣溫器測(cè)數(shù)據(jù)(http：//ncc.cma.gov.cn/).這些數(shù)據(jù)用于建立多年平均氣溫和多年平均≥10℃積溫之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系.氣溫?cái)?shù)據(jù)獲得方法有二：一是文獻(xiàn)中該時(shí)段的溫度記錄，全新世大暖期盛期的氣溫?cái)?shù)據(jù)和植被等數(shù)據(jù)來自于國(guó)內(nèi)外公開發(fā)表的各類文獻(xiàn)[6-7]，根據(jù)本文研究時(shí)間范圍的需要，搜集整理6500～5500 a BP之間的數(shù)據(jù)；二是采用集成方法得到，例如：山東青島[8]在全新世大暖期盛期，沿海曾生長(zhǎng)著一些亞熱帶的喬木，如常綠櫟類、楓香、山核桃、山礬、楊梅、冬青、水青岡以及水蕨、鳳尾蕨、紫萁等；反映該地區(qū)植被屬于溫帶落葉林與亞熱帶常綠闊葉林的過渡類型，與現(xiàn)代淮河流域的植被相當(dāng).現(xiàn)代青島地區(qū)的年均溫約12℃，而現(xiàn)代淮河一線的年均溫為14～15℃，故全新世大暖期盛期時(shí)氣溫比現(xiàn)代高出2～3℃.氣溫?cái)?shù)據(jù)類型包括全新世大暖期盛期年均溫、全新世大暖期盛期年均溫高于現(xiàn)代的值、全新世大暖期盛期一月平均氣溫和七月平均氣溫；全新世大暖期盛期植被數(shù)據(jù)主要搜集生物指示種、植物地帶性類型和植物群區(qū)等數(shù)據(jù).

2 中國(guó)全新世大暖期盛期氣候帶的劃分依據(jù)

(1)全新世大暖期盛期≥10℃積溫的分布

首先利用現(xiàn)代全國(guó)多年平均≥10℃積溫分布圖和中國(guó)160個(gè)氣象基準(zhǔn)站1951—2005年的月氣溫器測(cè)數(shù)據(jù)，建立多年平均氣溫和多年平均≥10℃積溫之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系.并把該關(guān)系應(yīng)用到中國(guó)各地點(diǎn)全新世大暖期盛期氣溫?cái)?shù)值，實(shí)現(xiàn)由氣溫?cái)?shù)值到≥10℃積溫?cái)?shù)值的轉(zhuǎn)換，從而得到全新世大暖期盛期≥10℃積溫的分布.

(2)氣候帶的劃分指標(biāo)

依據(jù)現(xiàn)代氣候帶劃分指標(biāo)[9]結(jié)合獲取的古氣溫資料，以≥10℃積溫作為劃分氣候帶的主要指標(biāo)，以1月平均氣溫為輔助指標(biāo)，同時(shí)參照現(xiàn)代氣候帶的分布格局和地形狀況(表1).對(duì)我國(guó)全新世大暖期氣候帶進(jìn)行劃分.在劃分過程中由于青藏高原海拔高、面積大，冬季較同緯度東部平原地區(qū)受到的北方冷空氣影響要小，夏季溫度卻偏低許多，有自己獨(dú)特的氣候特征，把它單獨(dú)列為青藏高原氣候帶.

表1 氣候帶劃分指標(biāo)

3 中國(guó)全新世大暖期盛期氣候大區(qū)的劃分

3.1 植被的分布與氣候大區(qū)的劃分

熱帶雨林主要分布在廣東雷州半島，福建東南部沿海地區(qū)；熱帶季節(jié)性雨林主要分布在云南的普洱、紅河、廣南一帶呈帶狀分布；暖溫帶常綠闊葉林和混交林主要分布在廣東東南部沿海、福建地區(qū)緊挨熱帶雨林的東南部、云南西雙版納、長(zhǎng)三角向西沿長(zhǎng)江流域分布在江蘇、浙江、安徽、江西、湖北武漢等地呈帶狀分布，藏南谷地的少部分地區(qū)；溫帶落葉闊葉林主要分布在湖北宜昌、江蘇淮陰、河南南陽、東北松花江流域少部分地區(qū)；寒溫帶落葉林(高山針闊混交林)主要分布在四川西部、云南東北部、西藏藏南地帶；冷溫帶混交林主要分布在云南西北部、陜西秦嶺一帶、東北大興安嶺地區(qū)、河北省渤海沿岸、四川北部以及內(nèi)蒙古錫林郭勒高原和烏蘭察布高原的的少部分地區(qū)；冷溫帶針葉林(高山亞高山針葉林)分布在甘肅西南部和四川西北部地區(qū)；高山森林灌叢草原分布在西藏南部的少部分地區(qū)并向北部呈帶狀稍加擴(kuò)展、內(nèi)蒙古東部地區(qū)；草原植被(高山亞高山草甸)主要分布在內(nèi)蒙古東北部、青藏高原西部、新疆地區(qū)、青海大部分地區(qū)；荒漠植被主要分布在新疆西北部和甘肅河西走廊地區(qū)；苔原植被四川西部和青藏高原中部地區(qū).全新世降水的分布與氣候大區(qū)的劃分與現(xiàn)代降水和氣候的劃分具有相似性，說明全新世的氣候和降水與現(xiàn)代類似.

由于植被(自然景觀)能較好的反映氣候變化狀況，因此采用全新世大暖期盛期的植被分布狀況來劃分氣候大區(qū)(干濕分布).關(guān)于中國(guó)全新世大暖期盛期的植被類型及其分布，已有專門研究[10-11]，研究采用植物群區(qū)的辦法對(duì)植被進(jìn)行分類，對(duì)森林、草原、荒漠等植被類型界定清晰，尤其是對(duì)森林的分類較細(xì)，因此能較好確定全新世大暖期盛期森林植被的界線.全新世大暖期盛期，我國(guó)東部濕潤(rùn)區(qū)基本上沿緯度連續(xù)分布，指示了濕潤(rùn)區(qū)不僅越過了秦嶺-淮河一線，而且和東北的濕潤(rùn)區(qū)連在一起；也指示了當(dāng)時(shí)的關(guān)中平原、黃河下游地區(qū)、華北平原的大部分地區(qū)都已演變?yōu)闈駶?rùn)區(qū).大青山地區(qū)現(xiàn)在是草原植被，屬于半干旱區(qū)；全新世大暖期盛期時(shí)，發(fā)育有冷溫混交林和草原植被，屬于亞濕潤(rùn)區(qū).

青藏高原高山地區(qū)森林灌叢草原面積有了較大增長(zhǎng)，指示了亞濕潤(rùn)區(qū)占據(jù)了高原的東北部、中部和西南部；高山亞高山草甸分布在高原的西北部，而現(xiàn)在這些地區(qū)多為高原草原—荒漠，指示了當(dāng)時(shí)降水量有較大的提高.與此同時(shí)，干旱區(qū)的面積萎縮，昆侖山南側(cè)局部地區(qū)、柴達(dá)木盆地內(nèi)還是保持荒漠景觀，共和盆地等許多面積較小的荒漠，當(dāng)時(shí)已經(jīng)演變?yōu)椴菰璠12].

賀蘭山以西的西北地區(qū)，除在騰格里沙漠發(fā)現(xiàn)全新世大暖期盛期的砂質(zhì)古土壤外，其他地區(qū)未發(fā)現(xiàn)[13]，指示在全新世大暖期盛期，西北的廣大荒漠地區(qū)，包括塔里木盆地、內(nèi)蒙古西部風(fēng)沙活動(dòng)仍在繼續(xù)，仍然保持著干旱的狀態(tài)，只是活動(dòng)的強(qiáng)度較弱，面積有所減少.

3.2 降水的分布與氣候大區(qū)的劃分

中國(guó)全新世大暖期盛期降水分布規(guī)律：以渤海沿岸黃驊港新村到西藏拉薩洛扎為800 mm等降水量分界線，東南部降水量從東南沿海向西北內(nèi)陸遞減，降水量依次為1750mm、1650 mm、1550 mm、1000 mm、900mm、800 mm.以內(nèi)蒙古五岔溝到西藏的仲巴為500 mm等降水量線，從800 mm等降水量線鄉(xiāng)西方方向降水量依次從800 mm、750 mm、650 mm、500 mm.從內(nèi)蒙古北銀根到西藏阿里為200 mm等降水量分界線，降水量依次從500 mm、450 mm、300 mm、200 mm.從200 mm等降水量縣向西北方向遞減，依次從200 mm開始減少到 150 mm、130 mm，在塔里木盆地減少至70 mm，在額爾齊斯河流域附近降水量為200 mm左右.中國(guó)全新世大暖期降水量的分布和現(xiàn)代降水量分布規(guī)律一致，都是從東南沿海向西北內(nèi)陸遞減，是因?yàn)橛绊懳覈?guó)大部分地區(qū)降水的因素是東亞季風(fēng).但有影響某些地區(qū)降水量的原因是由于地形地貌等影響大于季風(fēng)的影響，例如：新疆地區(qū)塔里木盆地因?yàn)榈匦畏忾]降水量少于西北部的額爾齊斯河流域地區(qū).

中國(guó)全新世大暖期盛期氣候大區(qū)(干濕區(qū))的分布和降水格局有一定的關(guān)系，但氣候大區(qū)的劃分并不受降水嚴(yán)格控制，氣候大區(qū)的劃分直接取決于干燥度的大小，干燥度的計(jì)算公式為：

K=E/r=0.16∑t/r

(1)

式中：K為干燥度，E為可能蒸發(fā)量，r為降水量.由于可能蒸發(fā)量不易測(cè)取，故用≥10℃穩(wěn)定期中的積溫?cái)?shù)值乘以經(jīng)驗(yàn)系數(shù)0.16得到.可以看到干燥度取決于蒸發(fā)量和降水量的比值.因此可以把降水分布當(dāng)作干濕區(qū)劃分的輔助指標(biāo).

3.3 集成分析氣候大區(qū)的劃分

氣候大區(qū)(干濕區(qū))劃分中采用以植被分布為主要指標(biāo)，降水為輔助指標(biāo).因此濕潤(rùn)區(qū)—亞濕潤(rùn)區(qū)的分界線、亞干旱—干旱區(qū)的分界線都采用植被分布劃分的干濕界線，而亞濕潤(rùn)區(qū)—亞干旱區(qū)的分界線東部采用450毫米等降水量線，西部采用植被劃分干濕界線.主要是因?yàn)椋?/p>

(1)450毫米等降水量線本身可以作為劃分干濕區(qū)的輔助指標(biāo).

(2)450毫米等降水量線在東段樣點(diǎn)較密集，有較高的準(zhǔn)確性，而由植被分布劃分的亞濕潤(rùn)區(qū)—亞干旱區(qū)的分界線在該段樣點(diǎn)數(shù)相對(duì)稀疏.

(3)在內(nèi)蒙古地區(qū)降水分布和植被分布有較高的相關(guān)性.因此，得到中國(guó)全新世大暖期盛期氣候大區(qū)區(qū)劃.

中國(guó)全新世濕潤(rùn)區(qū)和亞濕潤(rùn)區(qū)的分界線：內(nèi)蒙古吉拉林鄉(xiāng)東南方向到黑龍江嫩江在折向西南方向延伸至太行山-秦嶺-大雪山-雅魯藏布大峽谷.此線以東為濕潤(rùn)區(qū)，西北部位亞濕潤(rùn)區(qū).濕潤(rùn)區(qū)東南沿海一帶以常綠闊葉林、落葉闊葉林為主.亞濕潤(rùn)區(qū)和亞干旱區(qū)的分界線為：大興安嶺與洮兒河交匯處-向西南方向延伸至大青山—賀蘭山—烏鞘嶺—向西南部延伸至西藏仲巴一帶.此線以東以草原植被的高山草甸為主.亞干旱區(qū)和干旱區(qū)的分界線為：陰山—祁連山—阿爾金山—塔里木盆地南緣—塔里木盆地西緣—天山山脈西段—博羅科努山.此線東南部以稀樹草原沙漠植被為主；此線西北部以荒漠，荒漠植被和沙漠植被為主.中國(guó)全新世大暖期盛期植被與降水的分布存在很大程度上的一致性，降水量最多的東南沿海濕潤(rùn)地區(qū)植被以高大喬木為主，亞濕潤(rùn)區(qū)植被以喬木、灌木、草原植被的混交主.亞干旱區(qū)植被類型以草原，高山草甸、稀疏灌木、荒漠草原的混交為主.干旱地區(qū)主要是我國(guó)最大的盆地——塔里木盆地里面，由于干旱少雨，形成我國(guó)最大的沙漠—塔克拉瑪干沙漠.

4 中國(guó)全新世大暖期盛期氣候區(qū)劃

根據(jù)前述的中國(guó)全新世大暖期盛期氣候帶和氣候大區(qū)的劃分結(jié)果，可以得到全新世大暖期盛期氣候氣候區(qū)劃結(jié)果.

高原氣候帶屬于青藏高原地區(qū)，以高原邊界和其他氣候帶區(qū)分，高原氣候帶包括高原南緣濕潤(rùn)大區(qū)、高原亞濕潤(rùn)大區(qū)、高原亞干旱大區(qū)、高原干旱大區(qū).中溫帶范圍是松花江干流下游河段—吉林和內(nèi)蒙古分界線—大青山—陰山—賀蘭山—烏鞘嶺—祁連山脈—嘉峪關(guān)—向西北部到北天山的西北部.主要有中溫帶濕潤(rùn)大區(qū)、中溫帶亞濕潤(rùn)大區(qū)、中溫帶亞干旱大區(qū)、中溫帶干旱大區(qū).暖溫帶包括兩部分，其一是青藏高原高原氣候帶與塔里木邊緣分界與中溫帶從嘉峪關(guān)-新疆北天山的分界的新疆地區(qū)；其二是中溫帶分界線是河北與山東分界線—山西與河南分界線—陜西關(guān)中盆地北部—六盤山最南端.主要有暖溫帶濕潤(rùn)大區(qū)、暖溫帶亞濕潤(rùn)大區(qū)、暖溫帶亞干旱大區(qū)、暖溫帶干旱大區(qū).北亞熱帶分界是暖溫帶南邊以南的江蘇中北部、安徽東北部、河南中北部、陜西中部地區(qū).主要有北亞熱帶濕潤(rùn)大區(qū).中亞熱帶是北亞熱帶最南端以南包括浙江北部、安徽全部、江西北部、湖北全部、湖南北部、重慶全部、貴州東北部、四川東部地區(qū).主要有中亞熱帶濕潤(rùn)大區(qū).南亞熱帶是中亞熱帶以南包括浙江南部、福建偏東北大部分、江西南部、湖南南部、廣東北部極少部分、廣西中部和北部貴州大部分、四川南部東南部、云南全部.主要有南亞熱帶濕潤(rùn)大區(qū).北熱帶包括南亞熱帶最南端到海岸線之間的福建東南部、廣東中部和南部、廣西南部、海南島全部、臺(tái)灣島全部.

5 結(jié)論

由此可見，全新世大暖期盛期時(shí)，我國(guó)東部氣候系統(tǒng)帶顯著北移，北亞熱帶擴(kuò)展到黃河下游一線，而暖溫帶向北移動(dòng)的幅度最大，北擴(kuò)至東北端并可能蔓延出國(guó)境；干濕地區(qū)在東部有一定的北移，相對(duì)氣候帶來說，移動(dòng)幅度要小些，現(xiàn)在的濕潤(rùn)區(qū)在秦嶺—淮河一線，而全新世大暖期盛期時(shí)，濕潤(rùn)區(qū)北界越過此線，到達(dá)現(xiàn)黃河下游干線一帶.

我國(guó)西部新疆地區(qū)，在全新世大暖期盛期氣候帶有較大改變，北疆地區(qū)由于較大的升溫也演變?yōu)榕瘻貛ВF(xiàn)代北疆地區(qū)為中溫帶；從干濕地區(qū)來看，干旱區(qū)的范圍有明顯的收縮，干旱區(qū)分布在塔里木盆地和準(zhǔn)格爾盆地，但在盆地邊緣由于降水增加，成為亞干旱區(qū).

青藏高原的氣候帶沒有發(fā)生根本的改變，仍為高原氣候帶，這是它高聳的地勢(shì)導(dǎo)致的結(jié)果.但高原的降水有較大的增加，亞濕潤(rùn)區(qū)和亞干旱區(qū)的面積達(dá)到最大，現(xiàn)今藏北高原的干旱區(qū)已經(jīng)被亞干旱區(qū)所替代，而現(xiàn)在大部分亞干旱區(qū)演變?yōu)閬啙駶?rùn)區(qū)，干旱區(qū)面積有較大的萎縮，僅在高原北緣的柴達(dá)木盆地和昆侖山南麓殘留.

內(nèi)蒙古地區(qū)氣候帶總體變化不大，局部有一定變化；總體仍為中溫帶所控制，干濕區(qū)變化也不甚大，西部的巴丹吉林沙漠仍為干旱區(qū)，只是東部的科爾沁沙地和西部的騰格里沙漠變化明顯，科爾沁沙地一帶演變?yōu)榕瘻貛啙駶?rùn)大區(qū)，騰格里沙漠現(xiàn)在是干旱區(qū)，當(dāng)時(shí)演變?yōu)閬喐珊祬^(qū)，反映出強(qiáng)勁的夏季風(fēng)帶來了較多的降水.