云南元江干熱河谷薩王納氣候特征與成因

劉英豪,解明恩,秦才江

(1.元江縣氣象局,云南 元江 653300;2.云南省氣象服務(wù)中心,云南 昆明 650034)

薩王納(Savanna)又稱熱帶稀樹(shù)草原,是一種陽(yáng)生、旱生、多年生草本植物占優(yōu)勢(shì),而大致均勻、稀疏散布著耐生、矮生、稍為直立的喬灌木的植物群落,是熱帶較干燥地區(qū)的一種典型景觀,具有極其獨(dú)特的群落外貌[1]。薩王納作為熱帶干旱地區(qū)一種獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng),以多年耐旱的草本植物為主,混有耐旱灌木和稀疏的喬木[2]。薩王納的形成主要分為地帶性和非地帶性兩種成因[3],如非洲中東部、美國(guó)加州南部、巴西南部、澳大利亞、印度、緬甸等地屬于地帶性形成的薩王納[4-6]。中國(guó)熱帶稀樹(shù)草原主要分布在西南河谷和海南島西部地區(qū)[7]。處于云南哀牢山東側(cè)的元江流域和滇北的金沙江流域,因地形封閉且受焚風(fēng)效應(yīng)影響,氣候干熱,在大氣環(huán)流和局地小氣候影響下,蒸發(fā)量大于降水量[8-9],形成了非地帶性的熱帶稀樹(shù)灌草叢(河谷型薩王納),被譽(yù)為“中國(guó)的薩王納”[10-13]。

1 研究區(qū)概況

元江干熱河谷地處云南省中南部,位于紅河中上游,處于23°19′N～23°55′N,101°39′E～102°22′E,海拔在900 m以下,是中國(guó)西南地區(qū)重要的熱帶水果產(chǎn)地。元江干熱河谷地段位于元江干流,為滇東高原區(qū)和云嶺的分界線,流域內(nèi)主要干支流呈扇形分布。元江干流全長(zhǎng)約1 140 km,中國(guó)境內(nèi)干流長(zhǎng)680 km,北鄰金沙江流域,西與瀾滄江以無(wú)量山為分水嶺,東接南盤江流域,南面與越南接壤。元江流域面積7.9×104km2,國(guó)境處多年平均徑流量為484×108m3,全程天然落差2 519 m,水能資源十分豐富。從上游到下游主要涉及大理的巍山、祥云、彌渡、南澗,楚雄的雙柏、南華、武定、祿豐、元謀,昆明的安寧、晉寧,玉溪的新平、元江、易門、峨山,紅河的蒙自、個(gè)舊、元陽(yáng)、紅河、金平、綠春、屏邊、河口、建水、石屏等多個(gè)州、市、縣。通常所說(shuō)的元江干熱河谷指的是戛灑—蠻耗河段,河谷地勢(shì)自西北向東南傾斜,形成南北縱列高山深谷地形,大部分屬山區(qū)或半山區(qū),平地面積不足5%[14]。20世紀(jì)開(kāi)始人口劇增,毀林開(kāi)荒造成山地森林覆蓋率大幅下降,干旱多發(fā),人居、生態(tài)環(huán)境退化。20世紀(jì)80年代區(qū)域開(kāi)發(fā)引進(jìn)人工灌溉技術(shù),實(shí)行森林非消耗開(kāi)發(fā)、水電資源、河谷土地資源的深度組合開(kāi)發(fā),干熱河谷開(kāi)發(fā)向適水綜合農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)方向發(fā)展,生態(tài)環(huán)境得以改善。元江縣位于干熱河谷壩區(qū),常住人口為195 647人,其中少數(shù)民族人口約占總?cè)丝诘?0%,2017年、2018年連續(xù)兩年躋身全省縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)和特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展先進(jìn)縣。

相關(guān)研究表明,干熱河谷地區(qū)農(nóng)戶的生活受到當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境與生計(jì)成本的雙重影響。為了適應(yīng)干熱河谷的氣候環(huán)境,農(nóng)戶大都選擇以種植多季節(jié)蔬菜和熱帶、亞熱帶水果以及周邊打工相結(jié)合的生計(jì)策略。元江干熱河谷是中國(guó)環(huán)境問(wèn)題最嚴(yán)重、人地矛盾最突出、最具代表性的干熱河谷,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高,二、三產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展壯大和第一產(chǎn)業(yè)比重的下降使得非農(nóng)業(yè)人口大量增加。在西南地區(qū)整體氣溫升高、降雨量減少的宏觀氣候變化背景下,干熱河谷區(qū)氣溫和降雨變化顯得尤為突出,特殊的自然環(huán)境以及敏感脆弱的生態(tài)系統(tǒng),使得氣溫和降雨對(duì)薩王納景觀的驅(qū)動(dòng)作用顯著[15]。

前人已從地理學(xué)、植物學(xué)、生態(tài)學(xué)、氣象學(xué)等方面對(duì)西南干熱河谷,進(jìn)行了研究[16-27],得到了許多有益結(jié)論,但針對(duì)元江干熱河谷的氣候?qū)W研究偏少。本文利用元江國(guó)家基準(zhǔn)氣候站(101°58′06″ E,23°37′56″ N,506.8 m)及周邊氣象站觀測(cè)資料,系統(tǒng)分析和歸納總結(jié)元江干熱河谷的薩王納氣候特征及其成因,以期彌補(bǔ)該領(lǐng)域研究的不足。

2 元江干熱河谷薩王納氣候特征

2.1 熱量資源

元江國(guó)家基準(zhǔn)氣候站(以下簡(jiǎn)稱元江站)最新氣候資料(1991—2020年)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),元江站年平均氣溫24.1 ℃,居云南之首。云南年均溫排名前10位的高溫地區(qū)依次為元江24.1 ℃、河口23.6 ℃、元陽(yáng)22.8 ℃、景洪22.9 ℃、勐臘22.0 ℃、元謀21.6 ℃、巧家21.2 ℃、瑞麗21.0 ℃、紅河20.9 ℃、景谷20.8 ℃。元江是云南省年平均氣溫最高的地區(qū),也是中國(guó)大陸年平均氣溫較高的地區(qū)之一,熱量資源極其豐富[28-30]。按中國(guó)氣候帶類型的劃分標(biāo)準(zhǔn),元江河谷屬北熱帶(熱帶北緣)氣候類型[31],是除金沙江流域元謀“飛地”外,云南乃至全國(guó)熱帶氣候區(qū)延伸的北緣區(qū)域之一。

元江全年各月氣溫居高不下(圖1),氣溫年較差12.7 ℃,與海南島和雷州半島相近,屬中國(guó)氣溫年較差小值區(qū)。氣溫高值期出現(xiàn)在雨季開(kāi)始前的5月,冬暖特征明顯。元江日平均氣溫穩(wěn)定≥10 ℃的年活動(dòng)積溫達(dá)8 798.9 ℃,是云南年活動(dòng)積溫最高和維持最長(zhǎng)的地區(qū),全年日均溫≥10 ℃日數(shù)為365 d;日平均氣溫穩(wěn)定≥18℃的年活動(dòng)積溫為6 770.2 ℃,常年始于3月2日,止于11月14日,屬云南最典型的高原河谷熱區(qū)[31]。元江年平均地面溫度28.3 ℃,極端最高地面溫度80.4 ℃,兩者均保持了云南最高紀(jì)錄。年無(wú)霜日364 d,幾乎全年無(wú)霜,是云南無(wú)霜期最長(zhǎng)的地區(qū)之一(元江、元陽(yáng)、河口、景洪、勐臘等地年無(wú)霜日≥350 d)。

圖1 元江基準(zhǔn)站歷年月平均氣溫分布圖

表1為元江站近10年的高溫日數(shù)統(tǒng)計(jì)。2013—2022年元江日極端最高氣溫≥35 ℃以上的年平均高溫天數(shù)為115 d(占全年的31.5 %),居云南之冠,高溫炎熱天氣出現(xiàn)頻繁。2019年高溫天數(shù)突出,多達(dá)149 d(占全年的40.8 %)。除12月外,元江各月均有35 ℃以上的高溫天氣出現(xiàn),高峰期集中在4—6月。2021年5月23日出現(xiàn)44.1 ℃的極端高溫,距云南極端最高氣溫紀(jì)錄僅差0.4 ℃(元陽(yáng)44.5 ℃,2014年5月18日)。

表1 元江基準(zhǔn)站近10年高溫天氣日數(shù)

2.2 水分資源

元江站年平均降雨量802.3 mm,屬云南少雨區(qū)之一,是云南典型的河谷半干旱區(qū)。降水量年際變率大,最大年降雨量1 211.3 mm(1968年),最小年降雨量375.0 mm(2019年),相差836.3 mm,是云南降水量年際波動(dòng)幅度較大的地區(qū)。降水量的月際變率也大(表2),降水主要出現(xiàn)在夏半年(5—10月),累計(jì)雨量632.3 mm,占全年總雨量的78.8 %,干濕季分明;降水高峰期出現(xiàn)在7月(140.9 mm),低谷期出現(xiàn)在12月(14.6 mm)。

表2 元江基準(zhǔn)站歷年月平均降雨量、日照時(shí)數(shù)

元江年平均相對(duì)濕度67 %,與金沙江流域的元謀、華坪、賓川等地同屬云南大氣相對(duì)濕度較小的地區(qū),是滇南地區(qū)(24°N以南)濕度最小的地區(qū)。終年氣候干燥,春季和夏季尤為突出,極端情況下相對(duì)濕度甚至不足10 %。元江年蒸發(fā)量2 592.7 mm,僅次于元謀(3 094.1 mm)、東川(2 993.7 mm),是云南蒸發(fā)較旺盛的地區(qū)之一(大于紅河、元陽(yáng)、個(gè)舊、建水、蒙自,居滇南地區(qū)之首)。

元江年干燥度達(dá)3.3,小于元謀(4.8)、賓川(4.6)、東川(4.0)等地,是云南較為干燥的地區(qū)之一。元江蒸發(fā)量和干燥度存在明顯的月際變化,高值期出現(xiàn)在雨季開(kāi)始前的3—5月,低值期出現(xiàn)在干季的12月。元江年潛在蒸散量≥2 500 mm、年可利用降水量(降水量減去蒸發(fā)量)≤-300 mm,是云南4個(gè)典型負(fù)值區(qū)(元江、元陽(yáng)、元謀、賓川)之一,大氣水資源相對(duì)匱乏[32]。

2.3 光照資源

元江站年平均日照時(shí)數(shù)2 308.4 h,日均光照時(shí)間6.3 h/d,年日照百分率52 %。因受地形影響,年日照時(shí)長(zhǎng)雖少于云南日照最多的金沙江流域的永仁、華坪、元謀、賓川、大姚等地區(qū),但仍屬滇南日照最多的地區(qū)之一(元江、蒙自、景洪、雙江、瀾滄、耿馬等地)。元江站日照時(shí)數(shù)存在明顯的月際變化(表2),日照最充足時(shí)段出現(xiàn)在春季3—5月,受云層和降雨的影響,盛夏7月日照最少。元江的春季和秋季日照時(shí)數(shù)屬全省的大值區(qū),光照充足。

元江站年總輻射量≥5 500 MJ/(m2·a),屬云南及中國(guó)太陽(yáng)輻射較強(qiáng)地區(qū)之一,太陽(yáng)能資源豐富。年總云量58%,云層遮蓋少,屬滇南地區(qū)的小值區(qū)(元江、石屏、建水、開(kāi)遠(yuǎn))。年晴天日數(shù)65.2 d,屬滇南地區(qū)晴天日數(shù)的大值區(qū)(元江、石屏、建水、開(kāi)遠(yuǎn)、蒙自)。

綜上所述,元江干熱河谷熱量富裕、水分欠缺、光照充足。薩王納氣候特征表現(xiàn)為氣溫高、降雨少、濕度小、蒸發(fā)大、日照足,屬北熱帶半干旱氣候類型。

2.4 氣候季節(jié)

元江春季始于1月1日,止于3月10日;夏季始于3月11日,止于11月19日;秋季始于11月20日,止于12月31日。元江是云南夏季開(kāi)始最早、結(jié)束最晚的地區(qū),夏季及熱帶風(fēng)光濃郁。元江河谷(含元江、元陽(yáng)、河口)是中國(guó)大陸35 ℃高溫天氣來(lái)得最早、日數(shù)最多的地區(qū)[30]。根據(jù)中國(guó)氣候季節(jié)劃分標(biāo)準(zhǔn)[33]的計(jì)算,元江干熱河谷屬云南無(wú)冬區(qū),長(zhǎng)夏無(wú)冬、秋春相連,與滇中及滇南地區(qū)四季如春氣候明顯不同。夏季236 d、春季69 d、秋季60 d、冬季0 d,是云南夏季持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的地區(qū),跨越9個(gè)月(表3)。

表3 元江氣候季節(jié)各月平均日數(shù)

2.5 氣候舒適度

根據(jù)氣候舒適度標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算及分級(jí)[34],元江站總體氣候炎熱,尤其是4—10月,不適宜旅游和居住。但冬半年11月至次年2月的4個(gè)月內(nèi),“涼爽”和“舒適”等級(jí)占主導(dǎo),適合冬季避寒康養(yǎng)。元江是云南及中國(guó)冬季(12月—次年2月)著名的避寒勝地及康養(yǎng)旅居之地,也是云南著名的冬季熱區(qū)及經(jīng)濟(jì)作物種植區(qū)。

2.6 氣候變化

對(duì)元江站建站至2022年主要?dú)夂蛞氐哪觌H演變特征進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn):1954—2022年,元江年氣溫、年日照時(shí)數(shù)呈上升趨勢(shì),年降水量、年相對(duì)濕度呈下降趨勢(shì),表現(xiàn)出弱的暖干化特征;元江≥10 ℃年活動(dòng)積溫呈弱增加趨勢(shì),氣溫日較差呈增大趨勢(shì);元江年氣溫在2007年發(fā)生了增溫突變,降水量則在1986年和2008年發(fā)生由升到降的突變。這與相關(guān)學(xué)者得出的結(jié)論基本一致[35-36]。

3 元江干熱河谷薩王納氣候與其它熱區(qū)的比較

3.1 熱量條件

西雙版納屬熱帶季風(fēng)氣候(大陸性熱帶季雨林氣候),日溫差大,濕熱;海南島為熱帶季風(fēng)氣候(海洋性熱帶季雨林氣候),日溫差小,濕熱;元江干熱河谷(熱帶稀樹(shù)草原氣候)日溫差大。從年均溫、極端最高氣溫、≥10 ℃活動(dòng)積溫等3個(gè)要素的對(duì)比發(fā)現(xiàn)(表4),元江絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)優(yōu)于其它熱區(qū),熱量資源相對(duì)更豐富。

表4 3個(gè)熱區(qū)的熱量條件對(duì)比

3.2 炎熱程度

歷史上,中國(guó)極端最高氣溫出現(xiàn)在新疆吐魯番(東坎48.3 ℃,2001年6月21日)[30]。與元江熱帶草原氣候不同,新疆吐魯番為溫帶干旱荒漠氣候。雖然元江極端最高溫與吐魯番尚存差距,極端高溫炎熱程度不及吐魯番,但元江≥35 ℃炎熱天數(shù)較多,夏季(日均溫≥22℃)日數(shù)明顯多于吐魯番(表5),元江高溫炎熱期明顯長(zhǎng)于吐魯番。

表5 不同炎熱地區(qū)相關(guān)氣象數(shù)據(jù)

3.3 典型干熱河谷

選取云南金沙江流域干熱河谷的2個(gè)代表站華坪(1 228.7 m)、元謀(1 121.8 m),與云南元江流域的2個(gè)干熱河谷代表站元江(506.8 m)、元陽(yáng)(312.2 m)進(jìn)行比較(表6)?？傮w而言,因緯度偏低,元江干熱河谷的熱量條件高于金沙江干熱河谷,熱量資源優(yōu)越;同處元江干熱河谷的元江和元陽(yáng),因緯度偏南和海拔偏低,元陽(yáng)的熱量條件更好、極端炎熱程度更明顯。

表6 典型干熱河谷地區(qū)相關(guān)氣象數(shù)據(jù)

3.4 緯度相近毗鄰地區(qū)

分別選取與元江站緯度相近且東西兩側(cè)相互毗鄰的石屏站、墨江站進(jìn)行氣象要素的對(duì)比分析(表7)。石屏站(102°28′22″ E,23°42′57″ N,1 478.9 m)位于滇中湖盆高原與哀牢山地結(jié)合部的石屏壩子(盆地),屬南亞熱帶半干旱氣候,具有高原型、年較差小、日較差大、半干旱特征;墨江站(101°40′14″ E,23°27′20″ N,1 366.0 m)位于哀牢山脈中段西側(cè)山區(qū),屬南亞熱帶濕潤(rùn)氣候,具有山地型、年較差小、日較差大、濕潤(rùn)特征;元江站(101°58′06″ E,23°37′56″ N,506.8 m)位于哀牢山脈中段東側(cè)的元江河谷,屬熱帶稀樹(shù)草原氣候(北熱帶半干旱氣候),具有河谷型、年較差小、日較差小、干熱特征。與緯度相近的毗鄰地區(qū)相比,元江河谷的年平均氣溫、活動(dòng)積溫、極端最高氣溫都要大得多,而相對(duì)濕度卻明顯偏小,干熱河谷氣候特征非常顯著。

表7 緯度相近毗鄰地區(qū)相關(guān)氣象數(shù)據(jù)

4 元江干熱河谷薩王納氣候成因

干熱河谷的出現(xiàn)和分布具有明顯的自然環(huán)境背景,并且標(biāo)示著自然地帶性環(huán)境的特殊性。云南干熱河谷是鑲嵌在山原亞熱帶濕潤(rùn)與半濕潤(rùn)背景中的干旱熱谷,水平分布是不連續(xù)的。干熱河谷的成因主要包括4個(gè)部分,即區(qū)域氣候環(huán)境和水熱平衡狀況、森林植被逆向演替和生態(tài)環(huán)境退化、土地結(jié)構(gòu)和河谷坡地退化、人為擾亂影響?；A(chǔ)土地資源退化,在喪失森林植被有效維護(hù)調(diào)節(jié)下,河谷深切、地形走向、海拔對(duì)水汽的分異作用影響不斷擴(kuò)大,逐漸演化形成以現(xiàn)代“干熱”為特征的地方性氣候及相應(yīng)景觀。元江河谷500年來(lái)環(huán)境變遷研究表明,原有熱帶溝谷季雨林的破壞,促使了熱帶稀樹(shù)灌叢及相應(yīng)干熱氣候的發(fā)展演化[37]。本文從地理環(huán)境、氣候背景、大氣環(huán)流、地形地貌4個(gè)方面探討元江干熱河谷薩王納氣候的成因。

4.1 地理環(huán)境

低緯度。全球著名的稀樹(shù)草原(Savanna)均分布在低緯熱帶地區(qū),約在南北緯10°至南北回歸線之間。中國(guó)的稀樹(shù)草原也主要集中西南干熱河谷、臺(tái)灣島、海南島,均屬30° N以南的低緯度地區(qū)。緯度低,太陽(yáng)高度角高,太陽(yáng)輻射強(qiáng),是導(dǎo)致氣溫高、熱量足的基礎(chǔ)。

遠(yuǎn)離海洋。全球著名的稀樹(shù)草原地區(qū)和中國(guó)西南干熱河谷地區(qū),均地處內(nèi)陸,遠(yuǎn)離海洋,水汽條件差。降水少、濕度小、日照強(qiáng)、蒸發(fā)大,是導(dǎo)致大氣干燥的根本。

高原。全球著名的稀樹(shù)草原地區(qū)均屬低緯高原,如東非高原、南非高原、印度高原、巴西高原等,而包括元江在內(nèi)的西南干熱河谷地區(qū),也屬于中國(guó)的低緯高原地區(qū)(云貴高原和橫斷山區(qū)),氣候特征表現(xiàn)為雨量少,氣溫年較差小、日較差大,干濕季分明,干旱突出。

低海拔。西南地區(qū)的元江干熱河谷、金沙江干熱河谷、瀾滄江干熱河谷、怒江干熱河谷、南盤江干熱河谷等地,是云貴高原和橫斷山區(qū)中的“低海拔”谷地和盆地,海拔200～800 m,是云貴高原大地形中的海拔“飛地”,多呈南—北向或西北—東南向插花性分布。低緯高原山區(qū)中夾雜著低海拔谷地,加劇了大氣干暖和熱量集聚,導(dǎo)致干熱特征顯著。

4.2 氣候背景

云南整體上屬于中國(guó)西部型亞熱帶半濕潤(rùn)氣候類型,氣候兼有季風(fēng)、山地、高原、低緯的綜合特征。

季風(fēng)氣候。云南北倚青藏高原,南臨熱帶海洋,地處南亞季風(fēng)和東亞季風(fēng)交叉影響區(qū)域。受熱帶季風(fēng)和青藏高原影響,形成了冬干夏濕的季風(fēng)氣候。四季如春,干濕季分明。雨季(5—10月)降水量約占全年的85%～95 %,主汛期(6—8月)雨量集中,洪澇明顯;干季(11月—次年4月)降水稀少,僅占全年的5%～15 %,旱象突出。云南河谷地區(qū)雨季降水的轉(zhuǎn)化形式是蒸發(fā)損耗和匯成地表徑流快速流失,干季地面則維持劇烈蒸發(fā)狀況。由于地面物質(zhì)組成“石礫化”和土層裸露,地面吸熱升溫快、氣溫高、維持長(zhǎng)。季節(jié)性干旱是干熱河谷最本質(zhì)的氣候特征。

山地氣候。云南地勢(shì)由西北向東南呈階梯狀下降,高緯度與高海拔重疊,低緯度與低海拔結(jié)合,加劇了南北之間的氣候差異。從南到北分布有北熱帶(準(zhǔn)熱帶)、南亞熱帶、中亞熱帶、北亞熱帶、南溫帶(暖溫帶)、中溫帶、高原氣候區(qū)(北溫帶)7個(gè)氣候帶,幾乎囊括了中國(guó)的各種氣候類型。以哀牢山為界,云貴高原與橫斷山區(qū)的氣候差異顯著。山高谷深,氣候垂直差異大,立體氣候明顯,導(dǎo)致光、熱、水資源分布獨(dú)特。在正向垂直地帶性的表現(xiàn)是窄幅帶狀的急速變化,深陷地形則更接近于自然地帶的水平地帶性特征。在河谷地區(qū)易形成高熱量地帶,氣溫持續(xù)偏高,年積溫8 000 ℃以上,冬季日均溫≥10 ℃,達(dá)到南亞熱帶至北熱帶條件,暖冬特征顯著。

低緯高原氣候。云南省處于30° N以南地區(qū)的亞熱帶地區(qū),形成了年溫差小,四季不分明的低緯氣候。同時(shí),云南又地處云貴高原和橫斷山區(qū),平均海拔約2 000 m,具有光照足、輻射強(qiáng)、氣溫日較差大的高原氣候特征。云南是中國(guó)唯一兼有低緯和高原特征的特殊氣候區(qū),冬暖夏涼、夜冬晝夏。云南干熱河谷地區(qū)弱化了高原特征,強(qiáng)化了低海拔(平原)特征,低緯度低海拔的疊加,有利于大氣熱量集聚,熱量條件優(yōu)于高原及高海拔山區(qū)。熱帶性是干熱河谷氣候的另一本質(zhì)特征。

4.3 大氣環(huán)流

季風(fēng)氣團(tuán)。云南冬半年(干季)受北非、西亞、南亞大陸干暖氣團(tuán)和北方南下干冷氣團(tuán)影響,天氣晴暖,降水稀少、空氣干燥、風(fēng)速大、蒸發(fā)快、晴天多、日照足;夏半年(雨季)受印度洋西南暖濕氣流和太平洋東南暖濕氣流影響,雨量充沛,降水集中、空氣濕潤(rùn)、風(fēng)速小、氣溫高、蒸發(fā)大、寡照多陰。西南季風(fēng)和東南季風(fēng)暖濕氣流在往云南山原腹地行進(jìn)過(guò)程中逐步減弱,隨著水汽運(yùn)行路徑的延伸,經(jīng)多次地形抬升而形成山地降雨,引起水汽能量、規(guī)模、厚度的明顯衰減。云南大部地區(qū)降雨量與同緯度相鄰地區(qū)相比,是兩支季風(fēng)多雨帶中的“少雨區(qū)”,同時(shí)云南高原卻有著較多的蒸發(fā)量,使降水蒸發(fā)的比值相對(duì)較大,形成中國(guó)低緯地區(qū)的一個(gè)相對(duì)干旱帶(區(qū))。而高原河谷地區(qū)降水更少、氣溫更高、蒸發(fā)更強(qiáng),從而形成河谷型高溫炎熱干旱少雨區(qū)。

昆明準(zhǔn)靜止鋒。昆明準(zhǔn)靜止峰是冬半年因受云貴高原地形阻擋而形成的冷暖氣團(tuán)交綏鋒面,常在滇黔交界地區(qū)一帶停滯或東—西擺動(dòng),是一條氣候鋒。鋒面以西為干暖氣團(tuán)控制,天氣晴朗,陽(yáng)光明媚;以東為濕冷氣團(tuán)控制,天氣陰冷,陰雨寡照。云南干熱河谷分布范圍集中在西南季風(fēng)區(qū)內(nèi),冬半年受熱帶大陸季風(fēng)控制天氣晴朗干燥,受昆明準(zhǔn)靜止峰影響少且短暫,區(qū)域性干旱狀態(tài)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)半年多(11月—次年5月),干熱河谷的暖冬特征突出。

副熱帶高壓。云南位于環(huán)北半球副熱帶高壓帶地理位置,因受高原和季風(fēng)影響,云南處于北半球副熱帶高壓帶的斷裂處,介于副熱帶高壓和季風(fēng)低壓的邊緣。中國(guó)江淮、江南、華南地區(qū)盛夏受西太平洋副熱帶高壓控制,熱力下沉增溫,天氣晴朗形成高溫干旱;云南高原地區(qū)春末夏初受大陸干暖西風(fēng)急流控制,動(dòng)量下傳增溫,天氣干燥形成高溫干旱。盛夏西太平洋副熱帶高壓非常強(qiáng)盛時(shí),也可西伸控制云南,形成夏季局部高溫,強(qiáng)度弱于東部地區(qū)。

4.4 地形地貌

高原山脈。西北部海拔4 000 m以上的青藏高原最大限度地阻擋了冬季北方南下冷空氣對(duì)云南的入侵;滇東海拔2 000 m左右的云貴高原很大程度上阻擋了沿青藏高原東側(cè)南下回流冷空氣對(duì)滇中、滇南的侵?jǐn)_;滇西屬橫斷山區(qū)南延部分,平均海拔2 500 m以上,南北走向的高黎貢山、碧羅雪山、云嶺、無(wú)量山等阻擋了偏西氣流的運(yùn)行;作為云南氣候分水嶺重大屏障且呈西北—東南走向的哀牢山脈,阻擋了西南暖濕氣流的東北流動(dòng)和東北冷空氣的西南流動(dòng)。

河谷盆地。元江干熱河谷總體呈西北—東南走向,河谷西側(cè)尤為陡峭。既是東南氣流北上通道,又是西南暖濕氣流下沉聚集地,焚風(fēng)效應(yīng)顯著。同時(shí)冬季還是東北冷空氣的注入地,“冷墊”顯現(xiàn),氣層穩(wěn)定,逆溫明顯;從海拔2 500 m下降到400 m的谷底江面,氣溫升高約12 ℃;元江河谷中上游干熱、下游濕熱特征顯著;元江縣城位于元江河谷最大的壩子(元江盆地),由于壩子兩端的河谷口小,壩子聚集的熱氣團(tuán)比起單純的河谷氣流交換更慢,熱量更不容易散失,以谷風(fēng)形式持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間;焚風(fēng)效應(yīng)使得地面蒸發(fā)更加旺盛,水汽散失態(tài)勢(shì)長(zhǎng)時(shí)間維持;元江河谷地處背風(fēng)坡,西南側(cè)有西北-東南向的哀牢山脈和無(wú)量山脈,與西南季風(fēng)近于正交,直接阻擋了西南暖濕氣流,加劇了河谷焚風(fēng)效應(yīng);元江縣境最高海拔2 580 m,最低海拔327 m,相對(duì)高差2 253 m,導(dǎo)致高寒山區(qū)與河谷盆地年溫差達(dá)12.2 ℃。

綜上所述,地理、氣候、環(huán)流的大尺度背景和地形地貌的微尺度環(huán)境,構(gòu)成和影響了元江干熱河谷區(qū)的熱量來(lái)源、積累和水分收支,是元江干熱河谷薩王納氣候形成的主要自然影響因子(表8)。

表8 元江干熱河谷薩王納氣候主要自然影響因子

5 結(jié)論與討論

5.1 結(jié)論

根據(jù)上述多方面綜合分析可以看出:

(1)元江干熱河谷熱量富裕、水分欠缺、光照充足,薩王納氣候特征表現(xiàn)為氣溫高、降雨少、濕度小、蒸發(fā)大、日照足。

(2)元江干熱河谷屬北熱帶半干旱氣候類型,是除金沙江流域元謀“飛地”外,云南乃至全國(guó)熱帶氣候區(qū)延伸的北緣區(qū)域之一;是云南夏季開(kāi)始最早、結(jié)束最晚、持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的地區(qū)(無(wú)冬區(qū));是中國(guó)大陸≥35 ℃高溫天氣來(lái)得最早、日數(shù)最多的地區(qū);是中國(guó)大陸熱量資源(≥10 ℃年活動(dòng)積溫)最富足的地區(qū)。

(3)元江干熱河谷熱量條件優(yōu)于海南島、西雙版納和金沙江干熱河谷地區(qū),熱量資源優(yōu)越。雖然極端高溫炎熱程度不及新疆吐魯番,但夏季日數(shù)和高溫炎熱期長(zhǎng)于吐魯番;與緯度相近的毗鄰地區(qū)相比,元江干熱河谷特征尤為顯著。

(4)西南季風(fēng)和東南季風(fēng)在云南山原腹地行進(jìn)過(guò)程中逐步減弱,引起水汽能量、規(guī)模、厚度明顯衰減,導(dǎo)致元江河谷降水偏少,季節(jié)性干旱突出;青藏高原、云貴高原阻擋了冬季冷空氣對(duì)云南的入侵,西部哀牢山脈阻擋了西南氣流的流入。

(5)地理、氣候、環(huán)流的大尺度背景和地形地貌的微尺度環(huán)境,共同構(gòu)成和影響了元江干熱河谷區(qū)的熱量來(lái)源、積累和水分收支,是元江干熱河谷薩王納氣候形成的主要自然原因,影響的關(guān)鍵自然因子包括高原內(nèi)陸、低緯度、低海拔、季風(fēng)、河谷盆地、焚風(fēng)效應(yīng)等。

5.2 討論

(1)從氣候月、季分布可以看出元江縣秋春相連、長(zhǎng)夏無(wú)冬,體現(xiàn)出元江干熱河谷冬半年優(yōu)異的氣候特質(zhì)。充分發(fā)揮干熱河谷冬季旅游氣候資源優(yōu)勢(shì),大力發(fā)展康養(yǎng)產(chǎn)業(yè),打造云南乃至中國(guó)的冬季著名避寒勝地,有力推進(jìn)元江滇中連接滇南、滇東南的區(qū)域中心建設(shè)[38-39]。

(2)大自然在這片河谷地帶上培育出了許多世界少有、中國(guó)唯一的奇妙植物,形成了獨(dú)特的生態(tài)類型,具有極高的科考和生態(tài)價(jià)值。積極開(kāi)展元江蘇鐵(cycas parvula)、云南火焰蘭(renanthera imschootiana)等元江狹域特有、珍稀瀕危物種的收集和保護(hù)工作,加快實(shí)現(xiàn)“人與自然和諧共生”的2050年生物多樣性愿景,提升干熱河谷薩王納生物多樣性保護(hù)和持續(xù)利用空間。

(3)開(kāi)展干熱河谷生態(tài)系統(tǒng)的形成過(guò)程及其維持機(jī)制、干熱河谷的地質(zhì)構(gòu)造及其導(dǎo)致的環(huán)境效應(yīng)、干熱河谷群落結(jié)構(gòu)與功能及其對(duì)氣候變化與響應(yīng)等方面的研究;研發(fā)干熱河谷退化生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)技術(shù),建立生態(tài)恢復(fù)示范區(qū);建立干熱河谷自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)和生態(tài)保護(hù)修復(fù)技術(shù)體系;加強(qiáng)干熱河谷特色生物資源的開(kāi)發(fā)利用,構(gòu)建循環(huán)產(chǎn)業(yè)體系。

(4)著力構(gòu)建高原特色現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、特色生物資源加工等現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系,努力構(gòu)建以資源促科研、以科研促產(chǎn)業(yè)、以產(chǎn)業(yè)促發(fā)展的產(chǎn)學(xué)研一體化發(fā)展格局。地區(qū)發(fā)展的密碼,藏在獨(dú)特的自然條件里,藏在因地制宜的發(fā)展方式里。2022年,云南省芒果種植面積約12.27×104hm2(184.1×104畝),位居全國(guó)第一,以芒果為代表的熱帶水果種植業(yè),盤活了干熱河谷土地。立足干熱河谷生態(tài)脆弱實(shí)際,兼顧生態(tài)和生產(chǎn),根據(jù)市場(chǎng)需求自主調(diào)整結(jié)構(gòu);依托有利氣候條件改良種植技術(shù),尋找適合干熱河谷的種質(zhì)資源,錯(cuò)峰上市確保競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。