1959—2018年西雙版納熱帶雨林地區(qū)氣候特征分析

字冉 孔震 朱原欽

摘要 利用西雙版納熱帶雨林地區(qū)景洪、勐海和勐臘氣象站1959—2018年逐日氣象資料，分析了近60年來西雙版納熱帶雨林地區(qū)氣溫、降水等氣候特征。結(jié)果表明，1959年以來，景洪地區(qū)存在顯著增溫趨勢（0.28℃/10年），明顯高于同時期中國平均氣溫的增加幅度;而以2010年為界，勐海和勐臘的年平均氣溫呈現(xiàn)劇烈下降的趨勢（-1.8和-1.5℃/10年）。與夏季平均氣溫的變幅相比，熱帶雨林地區(qū)冬季平均氣溫的降溫更顯著，且勐海和勐臘變化趨勢與年平均氣溫的氣候特征一致。熱帶雨林地區(qū)3個站年總降水量及各季節(jié)降水量在1959—2018年并沒有顯著增加或減少的趨勢。景洪、勐海地區(qū)在第26候進(jìn)入雨季，勐臘在第25候進(jìn)入雨季，持續(xù)時間景洪和勐臘為4.6個月，勐海5.1個月。自20世紀(jì)90年代中后期以來，勐臘年平均風(fēng)速的增加強(qiáng)度明顯于景洪，這因為景洪站地處城區(qū)，城市變化劇烈，地表粗糙度增加顯著。日照時數(shù)和云量呈反向的季節(jié)變化，降雨量的多年平均逐候變化與日照時數(shù)、總云量，尤其是低云云量相關(guān)，降雨量隨風(fēng)速的增大而減小。

關(guān)鍵詞 氣溫;降水;西雙版納;熱帶雨林

中圖分類號：P467 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-3305（2019）06-061-06

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2019.06.022

Climatological Characteristics of Air Temperature and Precipitation in the Tropical Rainforest Heritage of Xishuang Banna from 1959 to 2018

ZI Ranet al（Meteorological Bureau of Xishuangbanna Prefecture， Jinghong，Yunnan 666100）

Abstract Using daily meteorological observation collected at Jinghong，Menghai and Mengla stations from 1959 to 2018，the climatological characteristics in the Yunnan-Guizhou Plateau tropical rainforest were analyzed. The results showed that the annual mean surface air temperature obviously had been increasing after 1959（0.28℃ per 10 years） at Jinghong，and the increase was significantly larger than for the entire China. However，the annual mean surface air temperature decreased slightly at Menghai and Mengla（-1.8 and -1.5℃ per 10 years） after 2010. Compared with the range of mean temperature decrease in the summer，the mean surface air temperature decrease in winter was more significantly，and the trend of mean surface air temperature at Menghai and Mengla in the winter was consistent with that of annual mean temperature. There were no obvious changing trends of annual total precipitation and seasonal precipitation at tropical rainforest from 1959 to 2018. The rainy season for Jinghong and Menghai and Menghai started from Pentad 26 and 25，respectively. The season lasted for 4.6 months at Jinghong and Mengla，and lasted for 5.1 month at Menghai，respectively. Since the 1990s，the increase in annual mean wind speed at Mengla was larger than that at Jinghong. That was because the Jinghong meteorological station was located at the urban area of Jinghong and the urbanization had led to large increase in the surface roughness. The seasonal variations of sunshine duration and cloud cover（including total cloud and low cloud） were opposite. The pentad-mean precipitation was correlated with sunshine duration and total cloud，especially low cloud，and decreased with increasing wind speed.

Key words Air temperature;Precipitation;Xishuang Banna;Tropical rainforest

我國的熱帶雨林主要分布在臺灣省南部、海南省、云南南部河口和西雙版納地區(qū)，在西藏墨脫縣境內(nèi)也有分布，但以云南西雙版納和海南島最為典型。西雙版納位于云南的最南端，介于21°08′～22°36′ N，99°56′～101°50′ E，與老撾、緬甸山水相連，和泰國、越南近鄰。西雙版納屬橫斷山脈的南延部分，怒江、瀾滄江、金沙江褶皺系的末端，山地丘陵約占95%，山間盆地（壩子）和河流谷底約占5%。全州周圍高，中間低，西北高，東南低。以瀾滄江為界，西雙版納州分中、西、東3個地貌區(qū)域，東部無量山脈，縱貫景洪市東北部和勐臘縣，海拔1 000～1 500 m;西部為怒江山脈余脈，分布在勐?？h全境，除有少數(shù)珠狀相串的盆地和低山外，多為切割山巒，山地海拔在1 500～2 000 m;中部被瀾滄江下游及其支流侵蝕切割成眾多的開闊低峽和群山環(huán)抱的寬谷盆地，集中在景洪市西部、南部和勐臘縣南部，地勢相對平緩，海拔在500～1 000 m。州內(nèi)最高點在勐海東北部的滑竹梁子，海拔為2 429.5 m，最低點在勐臘縣良各腳西南的瀾滄江河谷，海拔470 m。

西雙版納地處熱帶北部邊緣，屬熱帶季雨林氣候，具有高溫多雨、干濕季分明而四季不明顯的氣候特點。其地處熱帶北部邊緣，北有哀牢山、無量山為屏障，阻擋了南下的寒流;南面東西兩側(cè)靠近印度洋和孟加拉灣，夏季受印度洋的西南季風(fēng)和太平洋東南氣流的影響，因而西雙版納氣候終年溫暖濕潤，無四季之分，只有干濕季之別，干季從當(dāng)年11月到次年4月，濕季5—10月。西雙版納雨量充沛，陽光充足，年降雨量1 136～1 513 mm。濕季期間，云雨多，風(fēng)速小，日照少，氣溫高，濕度大。干季期間，云雨少，光照強(qiáng)，霧露濃重。西雙版納年平均氣溫18.9～22.6℃。

根據(jù)全球地表溫度資料，1906—2005年，全球地表溫度平均增加0.074℃/10年，并且增溫正在加劇，近50年的增溫幅度幾乎是近100年的2倍（0.13℃/10年）[1]。過去20年間，我國平均氣溫的增加幅度（0.3℃/10年）明顯高于同時期全球增溫的幅度（0.19℃/10年）[2-3]。前人從碳循環(huán)的角度出發(fā)，論述熱帶雨林在大氣升溫“碳排放”中所起到的作用[4]。也有研究表明，1982—2008年熱帶雨林不同生態(tài)區(qū)氣象因子對森林受害率的影響不同，年均風(fēng)速和年均氣溫日較差對年森林受害率的影響較大，而年均濕潤系數(shù)對年森林受害率的影響較小，并應(yīng)用邏輯斯蒂回歸模型對年森林受害率與氣象因子間的關(guān)系進(jìn)行了解釋[5]。劉恩勤利用遙感監(jiān)測，對西雙版納天然林與人工林變化及局域氣候影響進(jìn)行研究，表明近幾年景洪市的氣候發(fā)生了明顯變化，年平均溫度和平均高溫呈波動上漲趨勢，云量減少，同時無降水天數(shù)越來越多，年平均風(fēng)速明顯增大，干旱天氣發(fā)生的越來越頻繁。近年來西雙版納與云南省的氣候變化情況有部分相似之處，但是西雙版納的氣候變化具有非常明顯的區(qū)域特點[6]。有學(xué)者采用穩(wěn)定性同位素2H、18O和水化學(xué)示蹤技術(shù)研究熱帶雨林和山地人工橡膠林流域內(nèi)降雨-徑流過程的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)西雙版納地區(qū)降雨在熱帶雨林和橡膠林流域內(nèi)存留時間存在明顯差異，其中在熱帶雨林流域中降雨的平均存留時間為628 d，在橡膠林流域為300 d[7]。

以往對熱帶雨林的研究，尤其是對西雙版納州熱帶雨林研究，著重于分析熱帶雨林植被變化對于農(nóng)業(yè)、橡膠、林木業(yè)和生態(tài)等方面的影響，而近幾十年來熱帶雨林本身氣候的演變特征卻鮮有研究，其氣溫和降水等季節(jié)性變化特征并不完全明確，西雙版納熱帶雨林各地區(qū)雨季的開始、持續(xù)時間以及近幾十年來降水的頻率分布也有待進(jìn)行量化的比較。

筆者擬利用西雙版納熱帶雨林地區(qū)東部（勐海）、中部（景洪）和西部（勐臘）3個測站的逐日氣象資料，分析西雙版納熱帶雨林地區(qū)近60年來本身氣候的演變特征（包括氣溫和降水等季節(jié)性變化特征）、雨季開始和持續(xù)時間，對進(jìn)一步研究熱帶雨林地區(qū)冬春旱澇異常提供一定線索，為地方雨季洪澇災(zāi)害防御提供可靠的科學(xué)依據(jù)。其次，量化西雙版納熱帶雨林地區(qū)1959—2018年全年降水的頻率分布特征，對加強(qiáng)當(dāng)?shù)胤罏?zāi)減災(zāi)、保障地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及做好為農(nóng)服務(wù)工作均具有現(xiàn)實意義。最后，分析西雙版納熱帶雨林地區(qū)降雨量的多年平均逐候變化與日照時數(shù)、總云量、低云云量和風(fēng)速關(guān)系，為熱帶雨林地區(qū)橡膠、茶葉、甘蔗等農(nóng)作物的栽培管理、病蟲害防御等提供氣候參考。

1 資料來源

所用數(shù)據(jù)來自于云南省景洪國家基本氣象觀測站（22°01′ N，100°47′ E;海拔高度582.0 m）、勐海國家一般氣象觀測站（21°57′ N，100°28′ E;海拔高度1 222.8 m）和勐臘國家基準(zhǔn)氣候站（21°28′ N，101°35′ E;海拔高度633.4 m）逐日的氣象資料。分析變量包括平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、地表土壤溫度、降水量、平均風(fēng)速、日照時數(shù)、總云量、低云量、平均相對濕度和平均水汽壓。其中勐海和勐臘天空總云量和低云量自2014年以后再無觀測。

2 氣溫的氣候變化特征

2.1 氣溫與地表溫度

1959—2018年景洪年平均氣溫總體有逐年上升的趨勢，平均升高0.28℃/10年。景洪夏季（6—9月）平均氣溫在1959—1971年逐年下降，且下降趨勢明顯，平均下降0.33℃/10年，而1972—2010年以平均0.22℃/10年的趨勢增溫，2011年后夏季平均氣溫以0.28℃/10年平均速度下降。冬季平均氣溫變化趨勢與夏季一致，但增溫和降溫變化更為劇烈，在2011—2018年冬季平均氣溫逐年下降，減少值達(dá)0.65℃/10年（圖1）。

勐海年平均氣溫在20世紀(jì)60年代前，以0.34℃/10年的速率下降，在20世紀(jì)70年代至21世紀(jì)10年代，平均氣溫逐年上升，平均增幅為0.4℃/10年，2011年開始以1.8℃/10年的速率逐年下降。勐海夏季平均氣溫和冬季平均氣溫的變化趨勢與年平均氣溫的變化較為一致，但冬季變化更為劇烈，尤其在1959—1971年這一時期，冬季平均氣溫以0.84℃/10年的速率逐年下降，1972—2010年回升幅度為0.62℃/10年，2011年后夏季和冬季平均氣溫的下降幅度更大，分別達(dá)1.8℃/10年和2.6℃/10年（圖2）。與景洪相比，在2011年后，勐海的平均氣溫下降劇烈，這與同時期我國的平均升溫趨勢相反[2]。 1959—2018年勐臘年平均氣溫總體變化趨勢與勐海相似，但勐臘在20世紀(jì)60年代，年平均氣溫沒有明顯變化，20世紀(jì)70年代至21世紀(jì)10年代年平均氣溫呈現(xiàn)逐年增加趨勢，平均增加0.32℃/10年。勐臘夏季和冬季平均氣溫同樣以1971年和2010年為界，經(jīng)歷了先下降后升溫再下降的變化趨勢，且冬季變化劇烈（圖3）。

從3個測站的比較來看，1959—2018年熱帶雨林地區(qū)的年平均氣溫景洪呈現(xiàn)逐年上升趨勢，勐海呈現(xiàn)先下降后升溫再下降的變化趨勢，而勐臘在20世紀(jì)60年代期間年平均溫度沒有明顯變化，20世紀(jì)70年代至21世紀(jì)10年代升溫，2011年后逐年下降。其次，西雙版納熱帶雨林地區(qū)冬季平均氣溫和夏季平均氣溫變化趨勢較一致，但冬季變化更劇烈。2010年后勐海和勐臘冬季平均氣溫的下降幅度較景洪更大，均在1.5℃/10年以上，這可能與2010年后景洪城市發(fā)展的熱島效應(yīng)有一定關(guān)系。

分析西雙版納熱帶雨林地區(qū)景洪站各月平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫的變化趨勢，除2、3、5、9和10月有所增加外，其余各月在1959—1971年均呈現(xiàn)下降趨勢，其中10月最低氣溫的下降最為劇烈，6月最高氣溫的下降最為劇烈（圖4a）。1972—2010年，景洪站各月平均氣溫和最高氣溫均有所下降，其中2—5月的降溫趨勢更為顯著，而6—10月則正好相反（圖4b）。2011—2018年，景洪站的平均氣溫、最高氣溫增加或減小的趨勢較大，這與同時期年平均氣溫的降幅較大是一致的，冬季氣溫的變幅顯著高于夏季，其中2月最高氣溫的下降最劇烈，達(dá)到3℃以上（圖4c）。

勐海站1959—1971年各月的月平均氣溫除3月和7月略有增加外，其余各月均為下降趨勢，但降幅較景洪不明顯;最高氣溫除2月增加外，其余各月亦為下降趨勢，且4月降幅最顯著;最低氣溫在12月增溫幅度最大，10月降溫的幅度最大;冬季最低氣溫的變幅較夏季大（圖5a）。在1972—2010年勐海平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫均呈現(xiàn)增加趨勢，且冬季增幅大于夏季（圖5b）。2010—2018年除3、9和11月略有增加外，其余月份平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫亦均呈下降趨勢，且1—6月平均氣溫和最高氣溫的變幅較大，7—12月變幅較小，而最低氣溫則正好相反（圖5c）。

勐臘1959—2010年平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫的變化趨勢與勐海相似，而2011—2018年勐臘氣溫的增加或減少趨勢較小，呈現(xiàn)冬季變化幅度大于夏季，其中2月氣溫的降幅最大（圖6）。

圖7～9顯示為西雙版納熱帶雨林地區(qū)景洪、勐海和勐臘月最高、最低氣溫和月平均氣溫日較差的變化。景洪月最高和月最低氣溫的變化趨勢（圖7a～b）與年平均氣溫相同（圖1a），都呈緩慢的上升趨勢;而月平均日較差沒有明顯的變化趨勢（圖7c）。勐海和勐臘月最高、月最低氣溫的變化趨勢與景洪相同，但勐海月平均日較差下降趨勢較景洪明顯，而勐臘月平均日較差幾乎沒有明顯變化（圖8～9）。

景洪、勐海和勐臘年地表溫度的趨勢變化是一致的，其中勐海、勐臘與其年平均氣溫的變化一致，景洪年地表溫度以1971年和2010年為界，經(jīng)歷先略有下降后緩慢上升又大幅下降的過程。1972—2010年景洪、勐海和勐臘氣溫與年地表溫度的增溫幅度相近（圖1、2、3、10）。景洪、勐海和勐臘氣溫和地面溫度多年平均的逐候變化如圖11所示。3個站均為全年地表溫度高于氣溫，在第43候地表溫度和氣溫的差異最小。

2.2 降水量

西雙版納熱帶雨林地區(qū)景洪、勐海和勐臘的多年平均年降水量（1959—2018年）分別為1 165.9、1 342.9和1 530.8 mm。3個站的年降水量在1959—2018年并無明顯增加或減小的趨勢（圖12）。

通常，將降水量大于多年平均降水量的時段定義為雨季[8]，從圖13可以看出，景洪、勐海地區(qū)在第26候進(jìn)入雨季，勐臘在第25候進(jìn)入雨季，即在5月中旬左右。這說明位于哀牢山以西的熱帶雨林地區(qū)春季存在季節(jié)性的干旱[9]。3個地區(qū)的雨季分別于第54候、第57候和第53候結(jié)束，景洪和勐臘地區(qū)的雨季持續(xù)4.6個月，而勐海地區(qū)雨季持續(xù)5.1個月。景洪有2個降水的峰值時期，進(jìn)入雨季后降水迅速增加，在第30候達(dá)到第1個峰值，之后降水減少，直至第42候達(dá)到第2個峰值時期，且第2個峰值明顯高于第1峰值。勐海和勐臘地區(qū)降水全年只有1個峰值，分別出現(xiàn)在第42候和第43候。此外，3個地區(qū)在雨季結(jié)束后，在第60候左右降水量會有迅速的增加，而后再迅速減少，說明西雙版納熱帶雨林地區(qū)在10月下旬易出現(xiàn)秋季的暴雨天氣，且景洪和勐海更為突出。

熱帶雨林地區(qū)景洪、勐海和勐臘3個地區(qū)，全年有超過50%的天數(shù)出現(xiàn)降水，在5—10月，景洪的這一比例達(dá)54.4%，勐海和勐臘也分別達(dá)到了49.5%和49.8%;5—10月5 mm以上的各級降水量出現(xiàn)的比例都大于全年的比例，這一現(xiàn)象景洪、勐海比勐臘表現(xiàn)的更為突出。另外，勐臘日降水量超過25 mm天數(shù)的比例多于景洪和勐海（圖14），這說明與景洪和勐海相比，勐臘的降水分布更不均勻。

2.3 風(fēng)速、日照時數(shù)和云量

景洪和勐臘年平均風(fēng)速分別在1996年和2000年后存在明顯增強(qiáng)的趨勢，增加速率分別為每10年0.22、0.32 m/s，勐臘站年平均風(fēng)速增加的更多，原因是景洪站地處城區(qū)，當(dāng)?shù)氐穆糜螣釒淼某鞘谢ㄔO(shè)造成景洪城區(qū)面積急劇擴(kuò)大，城市冠層的地表粗糙度增大得更快，而勐臘站為農(nóng)田所圍繞，其周圍環(huán)境的改變較小。勐海站平均風(fēng)速在1997年后以每10年0.25 m/s的速率下降（圖15）。

熱帶雨林地區(qū)景洪、勐海和勐臘3站的日照時數(shù)在雨季最少，最低在15～21 h/5 d，干季日照時數(shù)最高在45.5 h/5 d左右。與此對應(yīng)，天空總云量和低云量在干季較少，雨季較大（圖16）。

2.4 降水量的控制因子

基于多年平均的逐候和逐月數(shù)據(jù)可以看出，降水量隨日照時數(shù)的增加而減少，隨著云量的增加而增加，并且主要受到低云量的控制（圖17a、b、c），降水量隨風(fēng)速的增加而增加（圖17d），這與橫斷山脈西側(cè)降水隨著西南風(fēng)的增強(qiáng)而迎來降水峰值的結(jié)論相一致[8]，說明西雙版納熱帶雨林的降水受到地形的作用較大。另外，熱帶雨林地區(qū)水汽壓和相對濕度均隨著降水量的增加而增加（圖18）。

3 結(jié)論

1959—2018年，西雙版納熱帶雨林地區(qū)景洪年平均氣溫呈現(xiàn)逐年升高的趨勢（0.28℃/10年）;勐海以1971年和2010年為界，年平均氣溫呈現(xiàn)先下降后升高再下降的趨勢（-0.34、0.26和-1.8℃/10年），勐臘年平均氣溫在1971年前沒有明顯變化，之后以2010年為界，先升高（0.26℃/10年），然后加速降溫（-1.5℃/10年）。熱帶雨林地區(qū)冬季平均氣溫和夏季平均氣溫變化趨勢較一致，但冬季變化劇烈，且2010年后勐海和勐臘冬季平均氣溫的下降幅度較景洪更大。在1972—2010年的季節(jié)尺度上，熱帶雨林地區(qū)最高溫度和平均氣溫的冬季變幅明顯高于夏季。1959—2018年勐海月平均氣溫日較差下降趨勢明顯，而景洪和勐臘并沒有明顯的變化。

西雙版納熱帶雨林地區(qū)3個站的年降水量在1959—2018年并無明顯增加或減小的趨勢。景洪、勐海地區(qū)在第26候進(jìn)入雨季，分別于第54候、第57候結(jié)束，勐臘在第25候進(jìn)入雨季，在第53候結(jié)束，勐海雨季比景洪和勐臘的約長15 d。熱帶雨林地區(qū)，全年有超過一半的天數(shù)出現(xiàn)降水，主要出現(xiàn)在5—10月，且勐臘日降水量超過25 mm天數(shù)的比例多于景洪和勐海。

1959—2018年勐臘年平均風(fēng)速的增加強(qiáng)度明顯于景洪，這與景洪站地處城區(qū)，城市化劇烈，而勐臘站周圍是農(nóng)田有關(guān)。3個站的日照時數(shù)和云量呈反向的季節(jié)變化，降雨量的多年平均逐候變化與日照時數(shù)、總云量，尤其是低云云量相關(guān)，隨風(fēng)速的增大而減小。

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責(zé)任編輯：鄭丹丹