植被覆蓋率變化對氣象要素的影響研究

孟玉蓮 王立新 周口市氣象局

陸地植被對于氣候條件和氣候變化都有著一定作用。植被的變化可以通過改變陸地的參數(shù)來實現(xiàn)，而相對來說，植被的變化也能夠展示出陸地的實際狀態(tài)，比如說可以計算出地表感熱、潛熱通量、地表長波輻射等等變化，同時也能夠?qū)Υ髿獾亩趸甲饔脕韺χ参锷硌h(huán)過程進(jìn)行測算。

一、案例研究區(qū)域情況

在本文的研究過程中，選擇了平原農(nóng)區(qū)作為研究場所，總占地面積為11959平方千米。平原農(nóng)區(qū)y的地理位置屬于豫東平原，傳統(tǒng)農(nóng)區(qū)，西北較高，東南較低，海拔最低為35.5米，最高為64.3米。當(dāng)下平原農(nóng)區(qū)周口市有林地面積10.02萬hm2，占林地面積的68.73%；未成林地面積2.46萬hm2，占林地面積的16.86%；苗圃地面積0.21萬hm2，占林地面積的1.44%；疏林地、灌木林地、無立木林地面積共472.00hm2。

二、數(shù)據(jù)來源與分析方法

（一）數(shù)據(jù)來源

氣象數(shù)據(jù)主要來自于某國家基本氣象觀測站點，兩者都對平原農(nóng)區(qū)氣象觀測工作做出了杰出的貢獻(xiàn)。而在2009年，國家基本氣象觀測站點進(jìn)行了搬遷，對于氣象工作造成了一些影響，因此本文選擇的數(shù)據(jù)主要是從1951年國家氣象觀測站點建設(shè)完畢之后開始，一直到2019年國家基本氣象觀測站點搬遷前夕。同樣，為了對比數(shù)據(jù)，也選擇了平原農(nóng)區(qū)當(dāng)?shù)氐臍庀笥^測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)的重點在于觀測大風(fēng)天氣，同時在觀測的過程中，也針對于一些風(fēng)速、浮塵、降水等等問題進(jìn)行了關(guān)注，這些內(nèi)容都是反映植被覆蓋率的主要元素。

（二）分析方法

在對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的過程中，由于數(shù)據(jù)量自身較為龐大，因此主要的分析方向就是觀察氣象變化的整體趨勢。具體來說，需要使用最小二乘法求氣象要素長時間序列趨勢，氣象趨勢主要是使用線性傾向來表示，氣候變化趨勢則是使用非參數(shù)趨勢檢驗法進(jìn)行檢驗分析。全年最大風(fēng)日數(shù)和平均風(fēng)日數(shù)為全年最大風(fēng)風(fēng)速、平均風(fēng)風(fēng)速，達(dá)到相應(yīng)取值范圍的天數(shù)[1][2]。

三、植被覆蓋率變化對氣象要素的影響

（一）最大風(fēng)

在得出數(shù)據(jù)之后，可以將最大風(fēng)風(fēng)速設(shè)定為六個監(jiān)測區(qū)間，在六個監(jiān)測區(qū)間的范圍之內(nèi)，尋找對應(yīng)的日數(shù)來進(jìn)行統(tǒng)計，隨后得到變化速率，而通過數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)：從1971年開始，最大風(fēng)速超過6米每秒的天數(shù)明顯呈現(xiàn)出了下降的趨勢，而其中風(fēng)速超過8米每秒的天數(shù)下降幅度非?？?。除此之外，還可以將下降趨勢較為明顯的兩個風(fēng)速區(qū)間根據(jù)年段的劃分來確定為兩個階段，分別是1971年到1990年，其次則是1991年到2019年。在這兩個區(qū)間階段當(dāng)中可以發(fā)現(xiàn)，最大風(fēng)速在8米每秒的天數(shù)下降幅度相比較于第一階段，下降幅度更大，同時下降的也更加明顯。在得出這一結(jié)論之后，可以發(fā)現(xiàn)平原農(nóng)區(qū)在1962年到1993年開展了第一階段的植樹造林活動，因此就可以得出結(jié)論，那就是植被覆蓋率的增加對于最大風(fēng)風(fēng)速降低有著非常明顯的正向作用，主要的作用在于可以控制8米每秒以上的大風(fēng)天氣。

（二）平均風(fēng)

在對1951年到2019年的各項數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析之后可以發(fā)現(xiàn)，平均風(fēng)速在3米每秒以上的天數(shù)下降幅度比較大，基本上已經(jīng)下降了超過一半?？梢哉f通過植樹造林，平均風(fēng)速超過3米每秒的天數(shù)已經(jīng)成功的得到了控制。在將平均風(fēng)速在3米每秒以上的數(shù)據(jù)分為三個階段之后，可以發(fā)現(xiàn)，隨著1962年植樹造林活動的開展，平均風(fēng)速超過3米每秒的天數(shù)已經(jīng)從1971年開始逐漸下降，這可以說明與植被覆蓋率的增長處于對應(yīng)的狀態(tài)，兩者之間的關(guān)系屬于負(fù)相關(guān)關(guān)系。

（三）大風(fēng)天數(shù)

在對數(shù)據(jù)整體大風(fēng)天數(shù)進(jìn)行分析與統(tǒng)計之后可以發(fā)現(xiàn)，如果當(dāng)論大風(fēng)天數(shù)，從1951年開始，直到2019年，大風(fēng)天數(shù)都處于下降的趨勢。但是如果將這幾十年劃分成為三個階段，可以發(fā)現(xiàn)，在1951年到1970年這第一階段，大風(fēng)天數(shù)處于正在增長的狀態(tài)，并且增長速度較高。而第二階段則是1971年到1990年，此時開展了第一次的植樹造林活動，同時大風(fēng)天數(shù)正處于下降的過程中。第三個階段則是1990年到2019年，在第一次植樹造林結(jié)束之后，由于初顯成效，平原農(nóng)區(qū)開展了第二次的植樹造林活動，此時大風(fēng)天數(shù)的下降速度得到進(jìn)一步的提升。整體來說，在經(jīng)過三個階段的變化之后，大風(fēng)天數(shù)正處于下降的過程中，兩者的關(guān)系為負(fù)相關(guān)關(guān)系[3]。

（四）降水

在將1951年開始到2019年截至的降水量、年降雨天數(shù)、全年超過1毫米的日降水天數(shù)、全年大于5毫米的降水天數(shù)都進(jìn)行了統(tǒng)計，同時也將平原農(nóng)區(qū)當(dāng)?shù)乇O(jiān)測數(shù)據(jù)納入了對比當(dāng)中。使用與上文一樣的分段分析方式，將1951年到2019年這幾十年間的降水情況進(jìn)行劃分，劃分成為了三個時間段，第一時間段為1951年到1970年，第二個時間段為1971年到1990年，第三個時間段為1991年到2019年。在進(jìn)行分析之后可以發(fā)現(xiàn)，相比較于第一個時間段，年雨水天數(shù)增長速度逐漸下降，而相比較于第二個時間段，年降雨天數(shù)又在逐漸的增加與擴(kuò)大。這說明，植被覆蓋率的增長很多時候能夠?qū)邓闆r造成一定的影響，而很多時候較強(qiáng)的降水需要大規(guī)模水汽輸送，同時還需要與大尺度天氣系統(tǒng)活動進(jìn)行結(jié)合，這與局地植被覆蓋率的變化無關(guān)。

（五）浮塵天數(shù)

在1951年到2019年整體時間當(dāng)中，浮塵天數(shù)正處于下降的狀態(tài)當(dāng)中，而從植樹造林開始，浮塵天數(shù)減少的加速度明顯的增加。在1971年到1990年植樹造林第一階段結(jié)束之后，浮塵天數(shù)減少的加速度得到了最大化。針對于這一情況，就可以得出以下 結(jié)論：那就是植被增長率的增長，對于年浮塵天數(shù)的降低有著一定的作用以及意義，整體來說屬于正向的影響。浮塵在近些年來屬于一種備受關(guān)注的數(shù)據(jù)以及內(nèi)容，主要的原因就是PM2.5成為了人們呼吸系統(tǒng)當(dāng)中的主要影響因素。通過植樹造林，可以光合反應(yīng)來讓空氣中的濕度提升，進(jìn)而降低浮塵天數(shù)。

四、結(jié)束語

隨著平原農(nóng)區(qū)兩次植樹造林的開展，平原農(nóng)區(qū)范圍之內(nèi)的植被覆蓋率來到了最大。而這對于平原農(nóng)區(qū)帶來的好處非常多，除了經(jīng)濟(jì)效益之外，環(huán)境的正方面變化才是最令人欣喜的變化。首先是植被覆蓋率提升之后，大風(fēng)天氣、最大風(fēng)速、最大風(fēng)速天數(shù)等等都隨之下降，可以得出，植被覆蓋率的增長能夠?qū)ψ畲箫L(fēng)速以及瞬時風(fēng)速的降低有著正方面的影響。其次則是植被覆蓋率對于降水也造成了一定的正面影響，植被開展光合作用，降水量也隨之增加。最后則是植被覆蓋率對于浮塵天數(shù)的影響，隨著平原農(nóng)區(qū)y植樹造林活動的開始，從1971年到1990年，浮塵天數(shù)正在加速減少，可以發(fā)現(xiàn)植被覆蓋率對于浮塵天數(shù)降低有著正向的作用與引導(dǎo)意義。