海南島氣候區(qū)劃研究

車秀芬+張京紅+黃海靜+劉少軍+張明潔

摘要根據(jù)海南島18個市縣氣象站1981～2010年共30年的氣象資料，參照中國科學(xué)院《中國自然地理》編輯委員會制定的氣候區(qū)劃三級指標(biāo)體系，對海南島進(jìn)行新的氣候區(qū)劃，以闡釋全球氣候變化背景下海南島的氣候概況。區(qū)劃結(jié)果顯示：海南島劃分為2個溫度帶、3個干濕區(qū)、8個氣候區(qū)。區(qū)劃結(jié)果中對8個氣候區(qū)進(jìn)行了分區(qū)簡述，概括了其氣候及自然地理條件，這對于適應(yīng)國際旅游島建設(shè)以及綠色崛起發(fā)展戰(zhàn)略的要求，合理開發(fā)利用氣候資源具有重要的參考價值。

關(guān)鍵詞氣候 ；區(qū)劃 ；海南島

分類號P467

Climate Regionalization in Hainan Island

CHE XiufenZHANG JinghongHUANG HaijingLIU ShaojunZHANG Mingjie

(Hainan Climate Center, Haikou, Hainan 570203)

AbstractReferring to the new climate regionalization scheme of Editorial Board of Chinese Academy of Sciences on Physical Geography in China and based on the multi-year mean data of 1981~2010，climate regionalization in Hainan consists of two temperature zones，three moisture regions and eight climatic sub-regions.

Keywordsclimate ; regionalization ; Hainan Island

氣候區(qū)劃是根據(jù)研究目的和產(chǎn)業(yè)部門對氣候的要求，采用有關(guān)指標(biāo)，對全球或某一地區(qū)的氣候進(jìn)行逐級劃分，將氣候大致相同的地方劃為一區(qū)，不同的地方劃入另一區(qū)，得出若干等級的區(qū)劃單位，從而反映出氣候受地帶性與非地帶性綜合影響的變化規(guī)律。

中國氣候區(qū)劃的研究已開展很多[1-8]，最具代表性的，是中央氣象局和中國科學(xué)院《中國自然地理》編輯委員會編制的區(qū)劃[9-11]，二者所使用的資料年限有所不同，但采用的區(qū)劃原則、方法和指標(biāo)體系一致，因而結(jié)果一致。最新的全國氣候區(qū)劃是中國科學(xué)院鄭景云根據(jù)全國609個氣象站1971～2000年的日氣象觀測資料，參照中國科學(xué)院《中國自然地理》編輯委員會制定的氣候區(qū)劃三級指標(biāo)體系[12]，對中國氣候進(jìn)行的重新區(qū)劃。其區(qū)劃結(jié)果中，海南島被劃分為中熱帶和邊緣熱帶2個溫度帶，全島均為濕潤區(qū)，全島屬1個氣候區(qū)。此結(jié)果比較寬泛，主要是由于其采用的海南島資料站點比較少，僅?？诤腿齺?。其他有關(guān)海南島的氣候區(qū)劃研究也開展了較多[13-18] ，比較有參考意義的是《海南島氣候》中所做的海南島氣候區(qū)劃，其成果所用資料均為海南省氣象局建站至1980年(30年整編資料)所屬18個市縣臺、站的氣象資料，區(qū)劃采用兩級指標(biāo)，以海南島的最冷月平均氣溫、極端最低氣溫及<5℃低溫出現(xiàn)的頻率作為氣候區(qū)劃一級(氣候帶)指標(biāo)，年降雨日數(shù)和旱季降水變率作為二級(氣候區(qū))的分區(qū)指標(biāo)，將全島分為8個小區(qū)。此結(jié)果分區(qū)比較詳細(xì)，但所用資料時段比較久遠(yuǎn)。因此，本文擬綜合以上研究的特點，彌補(bǔ)其不足，采取最新最詳細(xì)的資料數(shù)據(jù)，以較為權(quán)威的氣候區(qū)劃三級指標(biāo)體系，進(jìn)行新的海南島氣候區(qū)劃，進(jìn)一步闡明在全球氣候變化背景下[19-21]海南島的氣候特點，以滿足國際旅游島發(fā)展戰(zhàn)略實施過程中，熱帶農(nóng)業(yè)、旅游業(yè)、服務(wù)業(yè)等新一輪發(fā)展熱潮對氣候區(qū)劃提出的更高要求[22-24]，為充分利用氣候資源提供依據(jù)。

1資料與研究方法

1.1資料來源

選用海南省18個氣象站1981～2010年的逐日氣溫、降水、氣壓、風(fēng)速、日照、輻射等氣象數(shù)據(jù)(氣象臺站空間分布見圖1)，以及本島自動站氣象數(shù)據(jù)，經(jīng)過質(zhì)量控制和均一性處理。18個氣象臺站具有非常好的代表性，基本反映了地理位置及海拔對氣溫的影響，以及不同氣候帶的熱量資源分布情況。

1.2插值方法選擇

海南島局地氣候差異性顯著，本研究在對比文獻(xiàn)中各插值方法的優(yōu)劣后選擇反距離權(quán)重插值法作為積溫、7月平均氣溫、干燥度的插值方法。反距離權(quán)重插值IDW(Inverse Distance Weighted)是GIS軟件中一種常用而簡便的空間插值計算方法[25-26]，它以插值點與樣本點間的距離為權(quán)重進(jìn)行加權(quán)平均，離插值點越近的樣本點賦予的權(quán)重越大。設(shè)平面上分布一系列離散點，已知其坐標(biāo)和值為Xi，Yi，Zi(i=1，2，……，n)，根據(jù)周圍離散點的值，通過距離加權(quán)值求Z點值。

Z0=[]/[]

其中，Z0為點O的估計值；Zi為控制點i的值；di為控制點i與點O間的距離；n為在估計中用到的控制點的數(shù)目；k為指定的冪。

與其他方法相比，反距離插值法更能反應(yīng)海南的氣候特征，插值結(jié)果更具參考價值。

1.3氣候區(qū)劃的原則

氣候區(qū)劃的原則是制定區(qū)劃方法、確定區(qū)劃指標(biāo)和建立區(qū)劃系統(tǒng)的主要依據(jù)。本氣候區(qū)劃采用中國科學(xué)院《中國自然地理》編輯委員會編制的區(qū)劃指標(biāo)體系，區(qū)劃原則也與其一致，主要以綜合性和主導(dǎo)因素相結(jié)合原則，空間分布連續(xù)性和取大去小原則，自下而上和自上而下相結(jié)合原則，發(fā)生同一性和區(qū)域氣候特征相對一致性相結(jié)合原則等為準(zhǔn)。同時，區(qū)劃結(jié)果盡可能簡單明了，使各區(qū)差異顯著。分區(qū)描述時重點闡明氣溫、降水、風(fēng)等氣候要素特征以及干旱、暴雨等極端氣象條件和地形、植被等自然地理概況。

2區(qū)劃指標(biāo)體系及結(jié)果分析

依據(jù)以上原則方法，本研究采用溫度帶、干濕區(qū)和氣候區(qū)三級指標(biāo)體系，進(jìn)行海南島氣候新區(qū)劃。具體各氣候指標(biāo)見表1。

2.1溫度帶劃分

日平均氣溫是否達(dá)到10℃對自然界的第一生產(chǎn)力具有極其重要的意義。日平均氣溫穩(wěn)定≥10℃的積溫是農(nóng)業(yè)氣候資源評價中通用的指標(biāo)，中國較權(quán)威的氣候區(qū)劃均把多年5 d滑動平均氣溫穩(wěn)定≥10℃積溫作為氣候帶劃分的主要指標(biāo)。在海南，越冬條件往往是某些熱帶作物(尤其是經(jīng)濟(jì)作物)生長發(fā)育的限制因子，甚至是決定能否種植的關(guān)鍵因素。因此本區(qū)劃中選用了最冷月(1月)平均氣溫作為氣候帶劃分的輔助指標(biāo)，極端最低氣溫的多年平均值作為氣候帶劃分的參考指標(biāo)。見表2。

根據(jù)上述指標(biāo)，海南島可劃分為2個溫度帶，分別是中熱帶和邊緣熱帶，二者界線西起昌江與儋州交界處，大致沿東方、樂東、三亞、陵水各市縣的北部邊緣，東至萬寧市中部地區(qū)(圖2)。該線以南為中熱帶地區(qū)，以北為邊緣熱帶地區(qū)。

2.2干濕區(qū)劃分

區(qū)域干濕狀況主要取決于降水與潛在蒸散之間的平衡，其中降水是一地最主要的水分來源，潛在蒸散則反映在土壤水分充足的理想條件下的最大可能水分支出。因此，本區(qū)劃以年干燥度(即潛在蒸散多年平均與年降水量多年平均的比值)作為干濕區(qū)劃分的主要指標(biāo)，以年降水量作為輔助指標(biāo)。其中在計算潛在蒸散時，本文采用1998年聯(lián)合國糧農(nóng)組織改進(jìn)的FAO56-Penman-Monteith模型。

根據(jù)表3指標(biāo)，海南島可劃分為3個干濕區(qū)，分別是濕潤區(qū)、半濕潤區(qū)和半干旱區(qū)。濕潤區(qū)與半濕潤區(qū)之間的分界為一條自北向南的線，界線北起儋州西南角，向南穿過白沙西北角，昌江東南角，樂東東北部邊緣，一直延伸到三亞北部邊緣。界線東部大部分地區(qū)為濕潤區(qū)，西部昌江、東方、樂東和南部三亞大部分地區(qū)為半濕潤區(qū)，僅有東方西部沿海小部分地區(qū)屬于半干旱區(qū)(圖3)。

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2.3氣候區(qū)劃分

溫度帶和干濕區(qū)的劃分主要體現(xiàn)了氣候的地帶性差異，然而氣候還受非地帶性因素的影響，因而在同一溫度帶與干濕區(qū)內(nèi)，氣候和相應(yīng)的自然景觀也會存在明顯的差異。7月平均氣溫的地理分布能較為綜合地表現(xiàn)出非地帶性因素對氣候的影響，本區(qū)劃也采用7月平均氣溫作為氣候區(qū)劃的第三級指標(biāo)(表4)。

將溫度帶、干濕區(qū)以及氣候區(qū)劃分結(jié)果進(jìn)行圖層疊加，并按照區(qū)劃空間分布連續(xù)性和取大去小原則進(jìn)行圖層合并，得出海南島氣候區(qū)劃圖，如圖4所示。結(jié)果顯示，海南島共分為8個氣候區(qū)，分別為：ⅠATa北部邊緣熱帶濕潤區(qū)；ⅠATb中部山地邊緣熱帶濕潤區(qū)；ⅡATa東南部沿海中熱帶濕潤區(qū)；ⅡATb南部內(nèi)陸中熱帶濕潤區(qū)；ⅡBTa-a1西部內(nèi)陸中熱帶半濕潤區(qū)；ⅡBTb西南部中熱帶半濕潤區(qū)；ⅡBTa-a2南部沿海中熱帶半濕潤區(qū)；ⅡCTa西部沿海中熱帶半干旱區(qū)。

2.4分區(qū)簡述

2.4.1北部邊緣熱帶濕潤區(qū)(ⅠATa)

本區(qū)包括海口、文昌、瓊海、定安、澄邁和臨高等6市縣的全部區(qū)域，儋州北半部、萬寧東北部邊緣部分及屯昌大部分地區(qū)。該區(qū)年平均氣溫為24～24.8℃；最冷月平均氣溫17.6～18.8℃；極端最低氣溫平均約6.6℃；年降雨量1 500～2 000 mm，年日照時數(shù)1 800～2 000 h；年平均風(fēng)速1.6～2.2 m/s。主要地貌為臺地和平原，土壤多為玄武巖磚紅壤和花崗巖磚紅壤。植被類型主要為草地、灌木林及經(jīng)濟(jì)園林，該區(qū)內(nèi)的儋州、文昌等地有大面積的橡膠種植。本區(qū)東北部地勢平坦，多階地平原，有一定低丘臺地，植被類型為熱帶季風(fēng)雨林區(qū)，椰子的種植面積和產(chǎn)量均占全島的43%以上。該區(qū)的瓊海、文昌沿海一帶為熱帶氣旋登陸較多地區(qū)，主要集中在6～10月份，大風(fēng)和降水影響較嚴(yán)重。

2.4.2中部山地邊緣熱帶濕潤區(qū)(ⅠATb)

該區(qū)主要包括瓊中、五指山和白沙3個市縣及儋州一部分地區(qū)，昌江、保亭北部和樂東的邊緣部分。對農(nóng)作物來說，本區(qū)熱量和越冬條件是全島最差的地區(qū)，但降水條件又是全島最好的地區(qū)。本區(qū)年平均氣溫23℃左右，最冷月平均氣溫17.4～18.4℃，極端最低氣溫平均值5.8℃，最熱月平均氣溫26～27℃，年降水量1 900～2 400 mm，年日照時數(shù)1 900～2 000 h，不受寒潮侵襲，也不受臺風(fēng)影響，是較理想的避暑避寒勝地。該區(qū)土壤類型多樣，大部分地區(qū)為山地赤紅壤和黃壤。這里集中了全島主要山脈，有五指山、黎母山、鸚哥嶺、吊羅山、白馬嶺等，主要植被類型為山地常綠闊葉林，典型的有荔枝、蝴蝶樹、青皮群落，其他主要珍貴木材有母生、胭脂、花梨、坡壘、雞毛松、陸均松、竹柏、子荊等。

2.4.3東南部沿海中熱帶濕潤區(qū)(ⅡATa)

該區(qū)主要包括萬寧和陵水2個市縣的大部分地區(qū)。該區(qū)年平均氣溫25～25.4℃，最冷月平均氣溫19.5～20.5℃，最熱月平均氣溫28.5℃，年降水1 700～2 100 mm，年日照時數(shù)平均在2 000 h以上。地形主要由山地、丘陵、平原組成。此區(qū)有豐富的熱帶作物和反季節(jié)瓜菜，且是冬季育種的主要基地之一。該區(qū)臺風(fēng)影響頻繁且嚴(yán)重，有“臺風(fēng)走廊”之稱。

2.4.4 南部內(nèi)陸中熱帶濕潤區(qū)(ⅡATb)

該區(qū)主要包括保亭南半部大部分地區(qū)，三亞北緣及陵水西部邊緣地區(qū)。該區(qū)年平均氣溫24.8℃，最冷月平均氣溫約20℃，最熱月平均氣溫約27℃，年積溫9 000℃以上，年降水量2 000 mm以上，年平均風(fēng)速1.2 m/s。該區(qū)地形以丘陵山區(qū)為主，植被以熱帶雨林和經(jīng)濟(jì)作物為主，空氣中負(fù)離子含量高，是療養(yǎng)避暑度假勝地。獨特的氣候資源使保亭成為中國最重要的南藥種植基地，也是紅毛丹最理想的種植地。

2.4.5西部內(nèi)陸中熱帶半濕潤區(qū)(ⅡBTa-a1)

該區(qū)主要包括昌江大部分地區(qū)，東方市中部地區(qū)，以及儋州、白沙和樂東的小部分地區(qū)。雖然該區(qū)屬于半濕潤地區(qū)，但干旱也時有發(fā)生，特別是冬旱和春旱較為明顯。該區(qū)年降水量1 000～1 500 mm，冬季降水僅30 mm左右，7月平均氣溫29℃左右。相對島內(nèi)其他地區(qū)，此區(qū)是比較干旱的地區(qū)，程度比東方沿海稍輕，區(qū)內(nèi)的大廣壩水庫主要為灌溉提供用水。大部分地區(qū)土壤為山地赤紅壤和黃壤區(qū)，植被主要為刺灌叢和沙生植被，主要種植一些耐旱的腰果、芒果等。

2.4.6西南部中熱帶半濕潤區(qū)(ⅡBTb)

該區(qū)主要包括樂東大部分地區(qū)，三亞西半部及東方東南部小部分地區(qū)。地形主要有山地、丘陵和平原，土壤類型為丘陵、臺地褐色磚紅土壤。樂東靠海部分為鶯歌海，年平均風(fēng)速高達(dá)3.8 m/s，風(fēng)速大加快了蒸發(fā)。這里的年蒸散量高達(dá)1 600 mm，超過降雨量的l倍以上。干旱和風(fēng)害是限制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要問題。樂東靠內(nèi)陸一側(cè)為尖峰嶺，主峰海拔1 412 m，最低處海拔僅200 m，相對高差千米以上，地形十分復(fù)雜。尖峰嶺保護(hù)區(qū)保存了中國整片面積最大的熱帶原始森林。

2.4.7南部沿海中熱帶半濕潤區(qū)(ⅡBTa-a2)

該區(qū)主要包括三亞市東半部地區(qū)。年平均氣溫26.3℃，最冷月平均氣溫12.8℃，最熱月平均氣溫28.8℃，年積溫9 600℃以上，年降水量在1 500 mm左右，年日照時數(shù)2 300 h。該區(qū)干旱情況與西部地區(qū)相當(dāng)，冬旱和春旱較明顯，冬季降水僅50 mm左右，春季降水230 mm左右。該區(qū)植被以熱帶果樹林、作物、灌木林為主，是重要的南繁育種基地。

2.4.8西部沿海中熱帶半干旱區(qū)(ⅡCTa)

該區(qū)主要為東方市的西半部地區(qū)及昌江西部小部分沿海地區(qū)。該區(qū)干旱特點顯著。年平均氣溫25.2℃，1月平均氣溫19.3℃，7月平均氣溫29.5℃，年日照時數(shù)2 500 h，年平均降水量約940 mm，年平均風(fēng)速4.3 m/s，蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降水量，是全島最干旱的地區(qū)。一般11月至次年4月份均處于干旱狀態(tài)。地形主要為平原，植被為灌木林及桉樹林，土地沙化嚴(yán)重。

3討論與結(jié)論

(1)研究中，海南島劃分為2個溫度帶，3個干濕區(qū)，8個氣候小區(qū)。西部南部邊緣地區(qū)屬中熱帶，中部山區(qū)以北屬邊緣熱帶；中部山區(qū)以西以南屬半濕潤和半干旱地區(qū)，北部屬濕潤地區(qū)。8個氣候小區(qū)氣候各有差異，區(qū)劃結(jié)果與海南島氣候現(xiàn)狀較吻合。

(2)本區(qū)劃采用中國氣候區(qū)劃的三級指標(biāo)體系，但在干濕區(qū)劃分時，年干燥度指標(biāo)略有調(diào)整，以年干燥指數(shù)小于0.9，年降水量大于1 700 mm定為濕潤地區(qū)，年干燥指數(shù)在0.9～1.5，年降水量在1 000～1 700 mm定為半濕潤地區(qū)。此調(diào)整一方面是因為海南降水相對于中國內(nèi)陸大部分地區(qū)而言是比較充沛的，另一方面是結(jié)合海南實際，西部東方、樂東等西部沿海一帶干旱頻繁發(fā)生，與海南其他大部分地區(qū)相比確實干旱明顯。

(3)與鄭景云[12]的氣候區(qū)劃新方案中結(jié)果相比，海南島中熱帶的界線有所北移。本區(qū)劃中熱帶界線西起昌江北部邊緣，東至萬寧北部邊緣，包括昌江、東方、樂東、三亞、保亭、陵水、萬寧的大部分地區(qū)，為一條環(huán)海南島南部沿海的帶狀區(qū)域。而鄭景云[12]的氣候區(qū)劃中，中熱帶界線西起東方北部邊緣，東至陵水北部邊緣，環(huán)狀帶相對較窄。

(4)由于海南島面積較小，地理位置特殊，地形較復(fù)雜，區(qū)劃結(jié)果大致反映了海南島的氣候分區(qū)狀況，在以后的研究中區(qū)劃的方法還需進(jìn)一步驗證和改進(jìn)，以滿足精細(xì)化區(qū)劃的要求。

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