榆林氣候因子動態(tài)變化分析

郝新忠，高振梁，石長春，張繼平，曹慶喜

(1. 陜西省林業(yè)科學(xué)院，陜西 西安 710000； 2. 陜西榆林生態(tài)定位站，陜西 西安 710000)

榆林是中國日照高值區(qū)之一，在陜西省日照時間最長，年平均日照時數(shù) 2 593.5～2 914.4 h，一年中以12月至翌年1月最大，春夏逐月緩慢減少，到夏末秋初(7—9月)最小，中秋到冬迅速增長。氣溫四季明顯，春溫大于秋溫，春季升溫快而不穩(wěn)定，秋季降溫迅速，冬季受北方冷氣團(tuán)控制，氣壓高，天氣晴朗，冬季平均氣溫 -7.8 ～ 4.1 ℃，氣溫變化梯度大，梯度方向東南-西北。10月下旬至翌年4月上旬為大地封凍期，一般年份凍土深度 1.0～1.2 m。入春以后，氣溫明顯回升，日增溫 0.2 ℃左右。年均氣溫 8.1 ℃，年均降水量414 mm[1]，主要?dú)夂蛱攸c是日夜溫差大，春季多風(fēng)沙、夏季高溫多雨、冬季寒冷干燥，夏季盛行東南風(fēng)[1]，冬季盛行西北風(fēng)。榆林總的地勢是西北高東南低，春、冬季節(jié)多西北路和北路冷空氣活動，北部風(fēng)沙灘區(qū)長城沿線的定邊、橫山、榆林、神木等縣是該地區(qū)內(nèi)最大的沙塵暴多發(fā)區(qū)[2]。榆林的沙塵暴天氣有明顯的季節(jié)性，沙塵暴天氣主要出現(xiàn)在春季，其中4月最多，占全年總沙塵暴日數(shù)的 27.6%，3月、5月次之，分別占全年總沙塵暴日數(shù)的 14.8% 和 16.1%，夏季為次多季節(jié)，秋季沙塵暴最少[2]。

1 研究區(qū)概況

榆林位于陜西省最北部，地處陜甘寧蒙晉五省(區(qū))交界接壤地帶，東臨黃河與山西相望，西連寧夏、甘肅，北鄰內(nèi)蒙古，南接本省延安市。地理坐標(biāo)為36°57′—39°34′N，107°28′—111°15′E。地域東西長385 km，南北寬263 km，總面積43 578 km2。地貌大體以長城為界，北部為風(fēng)沙草灘區(qū)，占總面積的42%，南部為黃土丘陵溝壑區(qū)，占總面積的58%。海拔1 000～1 500 m。境內(nèi)有大小53條河流匯入黃河，主要是“四河四川”：無定河、禿尾河、窟野河、佳蘆河，皇甫川、孤山川、清水川、石馬川。北部沙區(qū)有200多個內(nèi)陸湖泊，紅堿淖是陜西最大的內(nèi)陸湖泊，總面積67 km2，總蓄水量10億m3。

2 榆林氣候因子數(shù)據(jù)匯總

通過收集榆林氣象局近20 a氣象數(shù)據(jù)及匯總荒漠化監(jiān)測站提供的植被蓋度與沙塵數(shù)據(jù)，對榆林2001—2020年的降水量、蒸發(fā)量、大風(fēng)日數(shù)、浮塵日數(shù)、揚(yáng)沙日數(shù)、沙塵暴日數(shù)和植被蓋度進(jìn)行統(tǒng)計，詳見表1。

表1 榆林氣象數(shù)據(jù)及植被蓋度監(jiān)測收集記錄Tab.1 Monitoring and collection of meteoreological data and vegetation coverage in Yulin

3 榆林氣候因子動態(tài)變化分析

3.1 降水量

榆林年均降水量414.0 mm，且季節(jié)分配極不均衡。由表1、圖1可看出：2001—2020年降水量呈高低錯落曲線分布。 2019年降水量比2018年低 20.5 mm，比2017年低38.0 mm，2016年降水量最大。近20 a榆林降水量起伏不平，浮動較大。2001—2008年、2013—2016年先降后升，2007—2010年基本平緩略有下降，2010—2013年為降水量遞增階段，2016—2019年逐年略有下降，但這4 a整體上屬于降水量極高的年份。2005年降水量最低(248.3 mm)，2016年降水量最高(723.4 mm)。隨著降水量和造林力度的增加，植被蓋度也相應(yīng)升高，尤其是近6 a遞增幅度相當(dāng)明顯。

圖1 2001—2020年榆林年降水量變化趨勢Fig.1 Variation trend of annual precipitation in Yulin from 2001 to 2020

近年來開展的“北治沙、南治土”造林綠化運(yùn)動，經(jīng)過幾代林業(yè)人的艱苦努力，榆林的林業(yè)建設(shè)取得了明顯成就。榆林版圖由過去的“黃”變?yōu)楝F(xiàn)在的“綠”，植被蓋度顯著提高，降水量也相應(yīng)增多。這充分說明年降水量與區(qū)域植被蓋度總體上呈正相關(guān)關(guān)系。

3.2 水面蒸發(fā)量

由表1和圖2可看出：2001年和2002年的蒸發(fā)量基本持平，平均為 1 883.0 mm。2003年降至最低(1 260.0 mm)，2005年上升至最高(2 050.8 mm)，從2006年開始略有下降直到平穩(wěn)。蒸發(fā)量與植被蓋度息息相關(guān)，榆林4—8月氣溫極高，為蒸發(fā)高峰期。2005年蒸發(fā)量為 2 050.8 mm，2019年蒸發(fā)量為 1 498.0 mm，年蒸發(fā)量總體呈下降趨勢，這與榆林植被蓋度逐年增大有關(guān)，二者基本呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。榆林蒸發(fā)量分布基本呈南小北大之勢，大致以37°N為界，其北蒸發(fā)量超過 1 700.0 mm，尤以長城沿線風(fēng)沙區(qū)最大，多在 1 800.0 mm以上；其南蒸發(fā)量 1 600.0 mm左右，南部比北部蒸發(fā)量小的主要原因是溫度偏低。低值區(qū)都是降水較多而氣溫偏低的區(qū)域，而高值區(qū)則是降水偏少，但氣溫偏高或日照強(qiáng)烈、風(fēng)速較大的區(qū)域。

圖2 2001—2020年榆林年蒸發(fā)量變化趨勢Fig.2 Variation trend of annual evaporation in Yulin from 2001 to 2020

3.3 大風(fēng)日數(shù)

榆林20 a間大風(fēng)日數(shù)總趨勢：2001—2012年(2002年、2003年2個特殊年份除外)大風(fēng)日數(shù)均為兩位數(shù)，主要是“黃沙似?！?，流沙面積特大，樹木稀少，植被蓋度極低。2013—2020年(2015年除外)大風(fēng)日數(shù)降至個位數(shù)，主要是加大了生態(tài)環(huán)境建設(shè)力度，喬木林立，灌草叢生，植被蓋度大增，沙區(qū)大風(fēng)日數(shù)銳減。詳見表1和圖3。

由表1、圖3可看出：2001—2020年，2004年大風(fēng)日數(shù)最多(28 d)，2017年和2019年大風(fēng)日數(shù)最少(3 d)。大風(fēng)日數(shù)從2006年的23 d開始處于下降狀態(tài)，尤其從2013年至今(2015年除外)下降到平穩(wěn)的個位數(shù)。

榆林大風(fēng)日數(shù)最多的地區(qū)是地處山頂迎風(fēng)坡的綏德，大風(fēng)日數(shù)最少的地區(qū)集中在中部的米脂和子洲[2]。春季大風(fēng)最多，占全年的 40%～50%；其次夏季，大部分地區(qū)占 30%～50%，定邊、靖邊、榆林、子洲共占 15%～30%；秋、冬季較少。靖邊、定邊冬季大風(fēng)多于夏、秋季，僅次于春季。榆林多為西北大風(fēng)，夏、秋季有少部分偏南大風(fēng)。年大風(fēng)日數(shù)整體上呈減少的趨勢，與近年來榆林綠化面積逐漸增大有關(guān)，各地減小幅度存在差異。

3.4 沙塵(浮塵、揚(yáng)沙、沙塵暴)日數(shù)

由表1、圖3可看出：榆林近20 a浮塵、揚(yáng)沙、沙塵暴日數(shù)有明顯減少的趨勢，雖然3項指標(biāo)起伏不平，但總體處于下降趨勢，尤其近4 a沙塵暴日數(shù)連續(xù)降低為零，這與生態(tài)環(huán)境的改善以及植被蓋度逐年增加密不可分。分析原因：一是降水呈明顯上升趨勢，降水量的增加為植被生長與生態(tài)恢復(fù)提供了得天獨(dú)厚的條件，生態(tài)恢復(fù)使得地表植被蓋度增加，從而減少揚(yáng)沙、浮塵天數(shù)及次數(shù)。二是國家加大了防沙治沙工程的科技和資金投入，加大了治理力度。三是自《中華人民共和國防沙治沙法》頒布實施以來，我國的防沙治沙工作步入法制化軌道，人為干擾大大降低，從而使植被蓋度增加，沙化得到了有效遏制，沙塵次數(shù)自然減少。

4 結(jié)論

近年來，榆林降水量有逐漸增多趨勢，年蒸發(fā)量總體呈下降趨勢。20 a來大風(fēng)、浮塵、揚(yáng)沙、沙塵暴日數(shù)有明顯減少的趨勢，植被蓋度逐年升高。

綜合分析大風(fēng)、降水、蒸發(fā)量、沙塵等氣候因子特點，可以看出春季大風(fēng)較多，降水在此期間是低谷，此時氣溫回升迅速，蒸發(fā)強(qiáng)烈，地表狀況惡劣，植被蓋度小，地面裸露，少量的降雨對地表的生態(tài)效應(yīng)不明顯，從而為沙塵天氣的發(fā)生提供了條件，且不利于夏收作物的生長和牧草返青。風(fēng)沙越多，植被蓋度越?。恢脖簧w度越大，風(fēng)沙越少?？傊L(fēng)沙大小和次數(shù)與植被蓋度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，植被蓋度與降水量呈正相關(guān)關(guān)系，與蒸發(fā)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

5 對策與建議

隨著防沙治沙機(jī)制的運(yùn)行，榆林土地沙化現(xiàn)象有了很大的改善，防沙治沙工作取得了巨大的成就。但是隨著社會與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，沙區(qū)生態(tài)狀況脆弱，沙區(qū)開發(fā)與治理的矛盾日益突出，現(xiàn)有的機(jī)制在運(yùn)行中逐漸體現(xiàn)出不足，阻礙了防沙治沙工作的穩(wěn)步推進(jìn)。通過分析榆林防沙治沙工作機(jī)制存在的問題與產(chǎn)生的原因，提出相應(yīng)的解決對策。

根據(jù)榆林的地理、氣候以及畜牧業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展等綜合因素分析，宜在該區(qū)實施以草為主，林草結(jié)合的治沙模式[3]。

根據(jù)榆林土地沙化的特點，結(jié)合沙化土地監(jiān)測結(jié)果和發(fā)展趨勢，根據(jù)植被生長狀況分區(qū)治理，在蓋度 20%～ 40% 區(qū)域主要進(jìn)行封育，以自然恢復(fù)為好；蓋度大于 40% 區(qū)域進(jìn)行人工種植喬木，優(yōu)化林分結(jié)構(gòu)[3]。

綜上所述，雖然榆林的防沙治沙工作取得了巨大的成效，但是其目前運(yùn)行機(jī)制中存在許多不完善的問題，制約了其發(fā)展進(jìn)度。只有通過不斷創(chuàng)新，采取合理補(bǔ)償機(jī)制、完善造林機(jī)制、優(yōu)化投資機(jī)制和調(diào)整利益機(jī)制等一系列手段，解決造林中林地的所有權(quán)與經(jīng)營權(quán)的問題，加大財政投入，吸引社會投資，才能保證防沙治沙工作的穩(wěn)定運(yùn)行，實現(xiàn)防沙治沙工作效益最大化。在今后的防沙治沙工作中，應(yīng)采取加大依法治沙力度，切實保護(hù)沙區(qū)自然植被，推行生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制和實施科技治沙戰(zhàn)略。