基于“濕島”效應(yīng)的六盤(pán)山自然保護(hù)區(qū)降水差異影響分析

常耀軍 王桂芳

摘要選取1975—2015年六盤(pán)山自然保護(hù)區(qū)附近各氣象站和保護(hù)區(qū)內(nèi)外自動(dòng)氣象觀測(cè)站的降水資料，利用EXCEL、SPSS統(tǒng)計(jì)軟件，統(tǒng)計(jì)保護(hù)區(qū)各站多年降水量平均值，并對(duì)比分析不同觀測(cè)站點(diǎn)的降水差異。結(jié)果表明，保護(hù)區(qū)降水量的分布受地形影響很大，夏季東坡迎風(fēng)坡比西坡北風(fēng)坡降水量多；降水量分布有南多北少和東多西少的特點(diǎn)。在海拔2 600 m以下地區(qū)是隨著地勢(shì)增高而降水量增多，在2 600 m以上地區(qū)隨地勢(shì)增高而降水量減少。降水有明顯的季節(jié)特征，夏秋多、冬春少。

關(guān)鍵詞“濕島”效應(yīng)；降水差異；影響分析；六盤(pán)山自然保護(hù)區(qū)

中圖分類(lèi)號(hào)S716.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2017）09-0191-03

Analysis of Precipitation Difference in Liupan Mountain Nature Reserve Based on "Wet Island" Effect

CHANG Yaojun，WANG Guifang*

（Guyuan City Meteorological Bureau，Guyuan，Ningxia 756000）

AbstractThe precipitation data were collected from the meteorological stations near the Liupan Mountain nature reserve and the automatic meteorological stations of nature reserve inside and outside during 1975-2015.The average annual precipitation of the stations in the nature reserve was statistically and the difference in precipitation between different observation sites were analyzed.The results showed that the distribution of precipitation in reserve was greatly influenced by the terrain. The precipitation of east slope windward in summer was more than that in the north slope of west slope.Precipitation distribution had the characteristics of south more and north less and east more and west less.In the area below 2 600 m， the precipitation increased with the increase of the terrain， and the precipitation decreased with the increase of the terrain above 2 600 m.Precipitation had obvious seasonal characteristics， summer and autumn more， winter and spring less.

Key words"Wet Island" effect；Precipitation difference；Effect analysis；Liupan Mountain nature reserve

寧夏降水受地形、地貌和地理緯度影響很大。董永祥等[1]分析寧南山區(qū)降水量的地理分布指出，以固原北境為界可分為干、濕2個(gè)區(qū)域，整個(gè)固原地區(qū)以六盤(pán)山為高值中心（677 mm），年降雨量均在400 mm以上。吳俊明等[2]從天氣過(guò)程形成環(huán)流背景角度，指出強(qiáng)回流影響寧夏銀川平原，弱回流一般僅影響南部的六盤(pán)山區(qū)，回流路徑沿渭河北岸的涇河、葫蘆河北上，因受六盤(pán)山、月亮山的阻擋，在迎風(fēng)坡造成了陰雨天氣，六盤(pán)山之所以成為氣候上的陰濕區(qū)，回流天氣是其中的一個(gè)因素。許多學(xué)者對(duì)寧夏的氣候變化進(jìn)行了研究[3-7]，而對(duì)六盤(pán)山自然保護(hù)區(qū)“濕島”效應(yīng)影響研究較少。筆者以保護(hù)區(qū)內(nèi)外氣象站降水資料進(jìn)行差異對(duì)比分析，研究六盤(pán)山保護(hù)區(qū)“濕島”效應(yīng)對(duì)寧夏南部山區(qū)降水的影響。

1資料與方法

1.1研究區(qū)概況

六盤(pán)山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)是西北干旱區(qū)域黃土高原區(qū)、溫暖帶落葉闊葉林區(qū)保存較完整的山地森林生態(tài)系統(tǒng)，總面積6.81 萬(wàn)hm2，區(qū)內(nèi)森林繁茂、資源豐富、物種多樣、成分復(fù)雜。林區(qū)內(nèi)分布著高等植物788種、脊椎動(dòng)物213種、昆蟲(chóng)905種，被科學(xué)家稱(chēng)為黃土高原上的一顆“綠色明珠”、西北生物種質(zhì)資源的“基因庫(kù)”。 該區(qū)森林覆蓋率達(dá)80%以上，年平均氣溫5.8 ℃，年降水量676 mm，年平均相對(duì)濕度60%～70%，是西北重要的水源涵養(yǎng)林基地。

1.2資料來(lái)源與方法

選取六盤(pán)山自然保護(hù)區(qū)附近各氣象站和保護(hù)區(qū)內(nèi)外自動(dòng)氣象觀測(cè)站1975—2015年的降水資料。利用EXCEL、SPSS統(tǒng)計(jì)軟件，統(tǒng)計(jì)六盤(pán)山自然保護(hù)區(qū)附近各站多年降水量平均值，并對(duì)比分析不同觀測(cè)站點(diǎn)的降水差異。

2降水特征分析

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，六盤(pán)山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)年降水量550～820 mm，大部分地區(qū)在600 mm以上，年最大降水量1 173.8 mm（西峽，1961年），年最少降水量419.4 mm（豐臺(tái)，1979年）。保護(hù)區(qū)降水量的分布受地形影響很大，東坡為夏季東南季風(fēng)迎風(fēng)坡，降水量比西坡多。且在東坡海拔2 100～2 600 m有一個(gè)最大降水帶，其中心位置在二龍河附近。降水量分布有南多北少和東多西少的特點(diǎn)（表1）。

2.1降水量及其空間分布

2.1.1

垂直分布。六盤(pán)山區(qū)由于地形所形成的地形雨，使山地周?chē)邓吭龆?，成為寧夏回族自治區(qū)降水量最多的地方，也是黃土高原西部降水量較多的地區(qū)之一，在氣候上稱(chēng)之為“濕島”。因此，“濕島”作用于東西向之間，約在新民、崆峒以南逐漸消失。山地周?chē)慕邓康戎稻€大致與山脈走向相平行，而在新民、崆峒以東降水量等值線則與山脈走向近乎垂直。六盤(pán)山最大降水量出現(xiàn)在海拔2 200～2 600 m。在東側(cè)迎風(fēng)坡上，在2 600 m以下地區(qū)是隨著地勢(shì)增高而降水量增多；在2 600 m以上地區(qū)隨地勢(shì)增高而降水量減少。

2.1.2水平分布。保護(hù)區(qū)內(nèi)降水量除受垂直高度和干濕度的影響外，還受南北地帶的影響。從二龍河經(jīng)西峽、和尚鋪到大灣一線，均處在山地東坡，海拔高度相差不大，但降水量?jī)H相差231.3 mm，大灣降水量只有二龍河的72%（表2）。這是降水量地理上的南多北少差異，是由于東南季風(fēng)向東北逐漸減弱，同時(shí)反映在植被上也出現(xiàn)了差異。

2.2降水量的時(shí)間分布

六盤(pán)山區(qū)處于東南季風(fēng)影響的邊緣，每年夏秋季太平洋副熱帶高壓的強(qiáng)弱、盛衰決定了保護(hù)區(qū)內(nèi)雨季來(lái)臨的遲早，從而反映出不同降水量的季節(jié)分配狀況[5]。

統(tǒng)計(jì)降水資料發(fā)現(xiàn)，保護(hù)區(qū)內(nèi)降水量有明顯的季節(jié)分配。降水主要集中在夏秋兩季，以秋季最多，占全年降水量的41%～48%。其中6—9月總降水量在370～540 mm，占全年降水量的61%～73%。其次是夏季，占全年降水量的37%～43%；冬季最少，僅占全年降水量的2%～6%；春季降水量占全年的9%～13%。

分析涇源縣氣象站的降水量和蒸發(fā)量資料發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)3月上旬—6月中旬降水量低于蒸發(fā)量，因此，5—6月常有旱象發(fā)生，尤其在5月中旬以后。此外，6月下旬—10月中旬降水量大于蒸發(fā)量，此時(shí)常出現(xiàn)陰雨天氣，且雨量較大，山區(qū)常發(fā)生水土流失現(xiàn)象。

2.3降水保證率

以經(jīng)驗(yàn)頻率法計(jì)算保護(hù)區(qū)內(nèi)及各代表點(diǎn)的月、年概率經(jīng)驗(yàn)頻率發(fā)現(xiàn)，其保證率均在80%～90%，在80%保證率的條件下，年降水量東坡在535.9～662.1 mm；西坡在427.9～501.8 mm，東坡比西坡降水量多20%～30%，東坡水分條件較好。冬季（12月—次年1月）各地降水量較少，大部分地區(qū)降水量各月降水量在1.0 mm以下。春季4月大部分地區(qū)降水量在20.0 mm左右，時(shí)有春旱發(fā)生。

2.4降水強(qiáng)度

2.4.1日降水量≥0.1 mm的日數(shù)。六盤(pán)山區(qū)≥0.1 mm的降水日數(shù)東坡多于西坡，在高山頂部易于成云的條件下，高山多于山麓；東坡在108～116 d，西坡在106～109 d，高山上達(dá)134 d。

2.4.2日降水量≥5.0 mm的日數(shù)。

日降水量≥5.0 mm時(shí)，能滲透到5 cm或稍厚的干土層深度，對(duì)植物能產(chǎn)生較好的作用。日降水量≥5.0 mm的日數(shù)隨海拔增高而增多已不明顯，但東坡多于西坡仍較明顯，東坡全年為35～37 d，西坡為30～32 d；在春秋季，低海拔地區(qū)較高海拔地區(qū)多，在夏季仍隨海拔增高而日數(shù)增多，以7月最為顯著。

2.4.3

日降水量≥10.0 mm的日數(shù)?！?0.0 mm的日降水量一般能解除旱情在夏季可供植物4～6 d的蒸騰量。由表3可見(jiàn)，六盤(pán)山自然保護(hù)區(qū)≥10.0 mm降水量日數(shù)全年在16～21 d，東坡為18～19 d，西坡為16 d左右；7—9月均在3 d以上，其余時(shí)間1～2 d；11月—次年3月不足1 d。

2.4.4

日降水量≥25.0 mm的日數(shù)?！?5.0 mm的日降水量出現(xiàn)時(shí)，已產(chǎn)生徑流，以雷陣雨出現(xiàn)，在植被較差的地區(qū)則有山洪發(fā)生。日降水量≥25.0 mm的日數(shù)隨海拔高度而減少，東坡4.5～4.7 d，西坡3.8～3.9 d；出現(xiàn)時(shí)間主要集中在7—8月，10月—次年3月不再出現(xiàn)。

2.4.5

日降水量≥50.0 mm的日數(shù)。≥50.0 mm的日降水量已形成暴雨，均可發(fā)生山洪。尤以雷陣雨出現(xiàn)時(shí)，山洪嚴(yán)重，多產(chǎn)生災(zāi)害，甚至產(chǎn)生山坡滑崩與泥石流，沖毀道路，毀壞橋梁、田園等出現(xiàn)災(zāi)情?！?0.0 mm日降水日數(shù)主要出現(xiàn)在7和8月，各地全年日數(shù)不足1 d。

2.4.6

日最大降水量。保護(hù)區(qū)內(nèi)11月—次年3月的降水量均在20.0 mm以?xún)?nèi)，4—10月則出現(xiàn)較大的增加，如莊浪在1973年4月28日出現(xiàn)日降水量85.4 mm，1973年7月29日西峽降水97.0 mm。日降水量超過(guò)100.0 mm的有：1966年7月26日二龍河111.0 mm；1977年7月5日頻溝降水125.0 mm、清涼寺127.4 mm、豐臺(tái)137.1 mm、山河115.0 mm、五保溝107.4 mm、和尚鋪102.0 mm；同年同月同日，在六盤(pán)山區(qū)西坡以隆德風(fēng)嶺、沙塘為中心下過(guò)暴雨，其中沙塘日最大降水量207.4 mm。

3干燥度

從各氣象觀測(cè)站干燥度計(jì)算結(jié)果得知，保護(hù)區(qū)東坡山區(qū)，在南部海拔2 000 m以下地區(qū)的干燥度>1.00；2 000 m以上地區(qū)的干燥度<1.00；北部2 100 m以上地區(qū)的干燥度<1.00；西坡干燥度比東坡大；蘇臺(tái)海拔2 100 m，干燥度為1.16。對(duì)比區(qū)內(nèi)山地海拔與南北坡地上自然植物群落和土壤的分布規(guī)律發(fā)現(xiàn)，自然植物群落密度和蓋度與干燥度呈負(fù)相關(guān)。東西兩側(cè)坡地上的植物群落隨海拔而變化，西坡植被比東坡的差，南坡植被比北坡的差。干燥度<1.00的地區(qū)植被較好，只要封山育林，森林能很快地生長(zhǎng)起來(lái)；干燥度>100的陽(yáng)坡，多屬灌木草原植被，要樹(shù)好植樹(shù)造林，還須增強(qiáng)人工保墑措施。

4 森林對(duì)降水的影響分析

森林對(duì)降水的蓄積與水土保持等方面的功能目前研究較多，而森林能否增加降水量國(guó)內(nèi)外卻有不同的說(shuō)法。但森林的蒸騰作用促使林區(qū)上空水汽增加、相對(duì)濕度增大，在天氣系統(tǒng)的影響下水汽容易形成云霧而致雨。尤其是在森林區(qū)及其邊緣附近秋霜寒露、冬雪霧凇等出現(xiàn)的頻率均比無(wú)林地區(qū)的相對(duì)增多。因此，在森林的云霧區(qū)中降水量相對(duì)增加。西峽、涇源、海子峽、固原、店子洼、城陽(yáng)、寺口子、三營(yíng)等降水量增加的地區(qū)均在六盤(pán)山東坡。從涇源縣到西峽，高度相差100 m，水平距離4 km，雨量增加達(dá)120 mm，無(wú)論從垂直高度還是水平距離來(lái)看，增加的雨量是很多的，水汽容易凝結(jié)成云，則是降水增多的重要條件。說(shuō)明由于森林的存在，對(duì)調(diào)節(jié)氣候、增加降水、改善生態(tài)環(huán)境等起到重要作用。

5小結(jié)

（1）保護(hù)區(qū)降水量的分布受地形影響很大，夏季東坡迎風(fēng)坡比西坡北風(fēng)坡降水量多。東坡海拔2 100～2 600 m有一個(gè)最大降水帶，其中心位置在二龍河附近。降水量分布有南多北少和東多西少的特點(diǎn)。在2 600 m以下地區(qū)是隨著地勢(shì)增高而降水量增多；在2 600 m以上地區(qū)隨地勢(shì)增高而降水量減少。降水有明顯的季節(jié)特征，夏秋多、冬春少。

（2）保護(hù)區(qū)“濕島”作用于東西向之間，約在新民、崆峒以南逐漸消失。干燥度>1.00的陽(yáng)坡，要做好植樹(shù)造林，增強(qiáng)人工保墑措施。

（3）六盤(pán)山自然保護(hù)區(qū)森林強(qiáng)大的生態(tài)功能，對(duì)調(diào)節(jié)寧南山區(qū)氣候、增加降水、改善生態(tài)環(huán)境等起到重要作用。

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