川滇農(nóng)牧交錯帶干濕狀況時空變化特征研究

摘要：根據(jù)1980—2015年川滇農(nóng)牧交錯帶范圍內(nèi)17個地面觀測站點的逐日氣象資料，分別基于年代際、年及季節(jié)時間尺度分析了交錯帶地表濕潤指數(shù)（Surface Wetnes Index，SWI）的時空變化特征。分析結(jié)果表明，1980—2015年該區(qū)總體經(jīng)歷了濕化到旱化的演變歷程，尤其在21世紀以后干旱趨勢愈加顯著；春季、秋季呈變干趨勢，夏季略趨于濕潤，冬季干濕變化不明顯，局部地區(qū)旱化主要由秋季明顯變干引起。

關鍵詞：地表濕潤指數(shù)（SWI）；時空變化；干濕狀況

中圖分類號：P426 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）11-0067-03

Study on the Spatiotemporal Variation Characteristics of Dry and Wet Conditions in the Sichuan-Yunnan Agro-Pastoral Transition Zone

HUANG Xiwei1， HOU Linglin2， ZHOU Li3

（1. Xizang Changdu No.4 High School， Changdu 854000， China;

2. School of Governance， Suining Campus， Sichuan Normal University， Suining 629000， China;

3. School of Geography and Resource Science， Neijiang Normal University， Neijiang 641100， China）

Abstract： Based on the daily meteorological data of 17 ground observation stations within the Sichuan Yunnan agro-pastoral ecotone from 1980 to 2015， the spatiotemporal variation characteristics of the Surface Wetnes Index （SWI） in this ecotone are analyzed on the basis of interdecadal， annual and seasonal time scales. The analysis results indicate that from 1980 to 2015 the region has undergone an overall evolution from humidification to aridification， especially since the 21st century when drought has become increasingly significant; the entire region shows a slight drying trend in spring and autumn， with a slightly humid in summer， and there has no significant change in winter among which local drought is mainly caused by the obvious drying in autumn.

Keywords： Surface Wetnes Index （SWI）; spatiotemporal variation; dry and wet condition

近年來，全球氣溫呈波動上升趨勢，造成水循環(huán)過程發(fā)生變化。隨著水循環(huán)過程的改變，水資源的供需平衡也受到了影響，導致全球降水模式復雜化，存在明顯的區(qū)域性差異[1-2]。這種變化使得一些地區(qū)遭遇極端氣候事件的頻率和強度增加。因此，在氣候條件對農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)具有顯著制約作用的川滇農(nóng)牧交錯帶，根據(jù)地表濕潤指數(shù)（Surface Wetnes Index，SWI）研究區(qū)域干濕狀況的時空變化特征，定量評估不同氣象因素對區(qū)域干濕變化的影響，對該區(qū)域的自然生態(tài)協(xié)調(diào)和經(jīng)濟戰(zhàn)略實施具有重要意義，有助于推動地區(qū)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1 研究區(qū)概況

川滇農(nóng)牧交錯帶約占全國面積的8%，囊括四川省西部和云南省西北部，地形以高原、山地為主，地勢由西北向東南傾斜并橫跨第一級與第二級階梯界線，山脊海拔多在5 000 m以上。該區(qū)地處東亞季風和南亞季風交匯區(qū)，主要氣候為高原山地溫帶、寒溫帶季風氣候[3-4]。受青藏高原和四川盆地控制，其氣候特征具有明顯的垂直分布現(xiàn)象。區(qū)域西北部靠近濕潤區(qū)與干旱區(qū)分界線，南部、東南部接近800 mm等降水量線，干濕季交替明顯，年均降水量為700～900 mm。該交錯帶是我國3大經(jīng)濟帶中由東部較發(fā)達區(qū)向西部欠發(fā)達區(qū)轉(zhuǎn)變的過渡地帶，是長江上游地區(qū)遏制荒漠化和沙化東移的生態(tài)屏障。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

研究區(qū)氣象站在四川省、云南省分別分布有16個、4個。數(shù)據(jù)由中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)（http：//data.cma.cn/）提供，對其中缺測值做如下修改。第一，舍棄缺測天數(shù)較多（大于30 d）的臺站。第二，若缺測序列小于5 d，由線性插值推算；若缺測序列大于5 d，則用該站其他年份同一日的平均值代替。

校正后選取19個地面觀測點（若爾蓋、紅原、松潘、色達、馬爾康、甘孜、小金、都江堰、康定、雅安、九龍、德欽、鹽源、貢山、維西、麗江、香格里拉、新龍及道孚）的降水量等氣象要素資料作為基礎數(shù)據(jù)。數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）的數(shù)據(jù)來自地理空間數(shù)據(jù)云平臺（http：//www.gscloud.cn/）。

2.2 研究方法

2.2.1 潛在蒸散量的計算

使用基于能量平衡和水汽擴散理論的Penman-Monteith公式計算參考作物蒸散量，更能真實反映陸地、水面蒸發(fā)及植物蒸騰形成水蒸氣進入大氣的實際水量。聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（Food and Agriculture Organization of the United Nations，F(xiàn)AO）在綜合考慮作物生理特征、諸多氣象因子的前提下修正P-M模型，使下墊面情況及作物參考系數(shù)更趨理想化，穩(wěn)定性較好[5-6]。FAO Penman-Monteith修正公式為

（1）

式中：ET0為參考作物蒸散量，mm/d；?為飽和水汽壓-溫度曲線斜率；Rn為地表凈輻射，MJ/（m2·d）；G為土壤熱通量，MJ/（m2·d）；γ為濕度計常數(shù)，kPa/℃；Tmean為日平均氣溫，℃；U2為地面高2 m處的風速，m/s；es為飽和水汽壓，kPa；ea為實際水汽

壓，kPa。

2.2.2 SWI的計算

SWI作為反映某一時段地區(qū)干濕程度的良好指標，可從降水和蒸散兩方面客觀表征區(qū)域水熱平衡狀況。在自然條件下，SWI值為大氣水汽輸入降水量與輸出蒸散量之比，表達式為

（2）

式中：P為降水量，mm。

SWI越大，氣候越濕潤，反之越干燥。根據(jù)中國氣候區(qū)劃干濕指標并參考相關文獻，將SWI和降水量作為研究區(qū)干濕氣候劃分的標準，二者的干濕分區(qū)標準如表1所示[7]。

3 結(jié)果與分析

3.1 基于年代際尺度的干濕狀況時空變化特征

將研究時段分成3個部分，時段1為1980—1989年，時段2為1990—1999年，時段3為2000—2015年，四季SWI變化傾向率的空間分布如圖1所示。根據(jù)1980—2015年川滇農(nóng)牧交錯帶平均SWI進行計算，相應時段所有站點的平均SWI分別是1.290、1.368和1.283，其變化傾向率分別為0.164/10 a、-0.058/10 a和-0.127/10 a，除時段1的變濕幅度大于變干幅度外，時段2、時段3的變濕幅度均小于變干幅度，說明交錯帶整體經(jīng)歷了濕化到旱化的演變歷程，尤其在21世紀后變干趨勢日益顯著。該分界線在甘孜藏族自治州和涼山彝族自治州都存在向西北移動的趨勢，致使時段2、時段3的半濕潤區(qū)較時段1相比，面積分別減少了65.4%和9.5%。2000—2015年，甘孜藏族自治州的半濕潤區(qū)面積比20世紀80年代減少1.64×104 km2，橫斷山區(qū)東南部的濕潤區(qū)面積減少了1.04×104 km2。與時段3和時段2相比，等值線有向東南外延趨勢，半濕潤區(qū)共增加了3.52×104 km2。

3.2 基于年及季節(jié)尺度的干濕狀況時空變化特征

由圖1可知，交錯帶年與四季的SWI數(shù)值變化傾向率分布均表現(xiàn)出明顯空間差異。川滇農(nóng)牧交錯帶的年均參考作物蒸發(fā)量ET0和濕潤指數(shù)SWI受到年均氣溫和降水量變化的影響。年均ET0約為702.76 mm，而年均SWI為1.25。ET0呈現(xiàn)下降趨勢，平均每10年減少2.32 mm，特別是在1980—2015年，下降速率為每10年1.46 mm；相反，SWI呈上升趨勢，平均每10年增加0.02。

1980—2015年，川滇農(nóng)牧交錯帶的年均ET0為300～1 050 mm，空間分布不均，總體趨勢是由北向南遞增。然而，交錯帶西南部存在一個低值區(qū)域，主要包含汶川縣、彭州市、寶興縣和貢山縣，年均ET0為300～500 mm。而麗江市、鹽源縣、木里縣等地區(qū)則為高值區(qū)，年均ET0為900～1 058 mm，其中鹽源縣的年均ET0最高，達到1 058.38 mm?？傮w來看，大部分地區(qū)的ET0值為500～800 mm，南部ET0的空間變化梯度大于北部，東部ET0的空間變化梯度大于西部。

同一時期內(nèi)，該地區(qū)的SWI為0.68～4.67，在不同區(qū)域間的差異顯著。甘孜縣、新龍縣、道孚縣、小金縣等四川省內(nèi)地區(qū)與木里縣、鹽源縣、香格里拉市、麗江市等云南省內(nèi)地區(qū)的SWI在0.5～1.0，屬于半濕潤區(qū)，而其余地區(qū)的SWI均大于1.0，屬于濕潤區(qū)。濕潤區(qū)與半濕潤區(qū)的分界線大致與橫斷山區(qū)的邊界相吻合。

北部地區(qū)的SWI從東向西遞減，而南部的SWI則從東向西遞增。濕潤指數(shù)最高的濕極為寶興縣，SWI高達4.67。寶興縣位于青藏高原東南部，由于其特殊的地理位置，能夠接收來自多個方向的水汽。該地區(qū)的地形特征，如東高西低的地勢和喇叭口地形，有利于氣流的抬升和輻合，從而增加降水量。貢山縣也非常濕潤，這與其較低的緯度、接近印度洋的位置以及處于夏季風的迎風坡有關，這些因素共同作用使得該地區(qū)的降水豐富。

干極位于小金縣，SWI小于0.70，主要原因是該地區(qū)的氣溫較高、降水量較少以及水分蒸發(fā)較為旺盛。SWI等值線在地區(qū)西南部和東部較為密集，而在西部較為稀疏，表明濕潤地區(qū)的SWI變化梯度較大。

4 結(jié)論

1980—2015年，川滇農(nóng)牧交錯帶經(jīng)歷了濕化到旱化的演變歷程，尤其在21世紀后變干趨勢日益顯著。整個交錯帶變干地區(qū)多于變濕地區(qū)，變干幅度大于變濕幅度，春季、秋季總體稍微變干，夏季略趨濕潤，冬季干濕演變不顯著，局部地區(qū)旱化主要由秋季明顯變干引起。交錯帶在3個時段經(jīng)歷了濕化到旱化演變歷程，剛開始半濕潤區(qū)、濕潤區(qū)面積都有減少，而后半濕潤區(qū)又有增加。

參考文獻

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