鐘有萍，舒國勇，晏理華

(貴州省銅仁地區(qū)氣象局，貴州 銅仁 554300)

梵凈山對局地氣候的影響分析

鐘有萍，舒國勇，晏理華

(貴州省銅仁地區(qū)氣象局，貴州 銅仁 554300)

利用梵凈山周圍6個基本氣象站1971—2010年氣溫、降水、相對濕度和梵凈山自然風景區(qū)部分區(qū)域自動氣象站2005—2010年氣溫、降水等氣候平均資料，就梵凈山脈對局地氣候的影響進行初步分析研究，結(jié)果表明:梵凈山東、西坡氣候差異與海拔高度、坡向有關，高大的山脈造成它的東西兩側(cè)丘陵地的氣溫和降水的差別較大，形成不同的氣候類型，東南坡多雨，冬溫低而夏季炎熱，西北坡少雨，冬溫高而夏季炎熱;梵凈山的降水隨高度增加，其最大降水量對應高度在1 700 m左右;氣溫隨地勢增高而降低，年平均氣溫的垂直遞減率為0.50～0.56℃/100 m;梵凈山脈對東北方入侵貴州的冷空氣的阻擋作用，可使梵凈山東西兩側(cè)溫差達4℃以上，西側(cè)降溫具有明顯的滯后效應，滯后時間達8 h以上。

梵凈山;局地氣候;降水梯度變化;氣溫垂直遞減率

1 前言

武陵山脈在貴州境內(nèi)的主峰梵凈山，位于銅仁地區(qū)中部印江、江口、松桃三縣交界處，自北向南縱貫銅仁地區(qū)中部，地理坐標 27°40'50″N ～28°1'30″N，108°45'55″～108°48'3″E，總面積 567 km2。它是國家級自然保護區(qū)，聯(lián)合國“人與生物圈保護區(qū)網(wǎng)”成員，森林覆蓋率在95%以上，是目前北半球上同緯度生態(tài)系統(tǒng)保持較完整的地區(qū)之一。梵凈山金頂海拔高達2 493 m，主峰鳳凰山高達2 572 m，山體龐大，群峰高聳，地勢顯著隆起，均高出兩側(cè)山麓丘陵地2 000 m以上，為烏江水系和沅江水系的分水嶺，也形成了銅仁地區(qū)東、西部氣候差異。

有關文獻研究表明［1］，地形對氣候的影響是多方面的，也是錯綜復雜的。高大的山脈和高原的熱力作用和動力作用十分巨大，能對氣候發(fā)生重大的影響。局部地形由于海拔高度、坡向、坡度和地形形態(tài)的差異，可在短距離內(nèi)產(chǎn)生顯著不同的局地氣候。由于地形的作用，進一步破壞氣候的緯度地帶性，導致地面氣候更加復雜多樣。梵凈山區(qū)全境山勢雄偉，層巒疊嶂;坡陡谷深，群峰高聳;溪流縱橫，飛瀑懸瀉;古老地質(zhì)形成的特殊地質(zhì)結(jié)構，塑造了它千姿百態(tài)、崢嶸奇?zhèn)サ纳皆赖孛簿坝^;形成了獨特的山地氣候，局地氣候復雜多變，氣候多樣。由于之前沒有系統(tǒng)地對該地區(qū)進行山地立體氣候方面的觀測與研究，高海拔區(qū)域的氣象資料更是稀少。自2004年開始，銅仁地區(qū)氣象局在梵凈山地區(qū)不同高度建立了5～20個2要素自動氣象站。本文利用梵凈山周圍6個基本氣象站和梵凈山景區(qū)部分區(qū)域自動氣象站氣候資料，就梵凈山對局地氣候的影響進行初步探討和分析，為進一步研究該地區(qū)氣候環(huán)境變化打下基礎，同時對梵凈山山地氣候資源的進一步開發(fā)利用有著重要的意義。

2 對降水的影響

2.1 降水隨坡向的變化

表1給出梵凈山東、西坡兩側(cè)各站降水量變化的情況，由此看出位于東側(cè)的松桃、江口的年降水量高達1 300 mm以上，但在西側(cè)的沿河、思南、印江的降水量只有1 100 mm左右，東坡要比西坡多130～210 mm;由銅仁地區(qū)年平均降水量分布圖(見圖1)可見，位于梵凈山東南側(cè)的凱馬、落滿、黑灣河一帶為全區(qū)的最多雨量中心，年平均降雨量可達1 700 mm以上，以至松桃、銅仁、江口一帶成為貴州境內(nèi)僅次于苗嶺南坡東西兩段之后的第3個多雨中心。由此可見，梵凈山高大的山體是形成其兩側(cè)降水差異明顯的主要原因。由于梵凈山脈呈準南北向縱貫銅仁地區(qū)中部，它的東坡和東南坡，正好處于北上暖濕汽流的迎風面，高聳龐大的山體阻擋了氣流的運行，并迫使它抬升成云致雨，從而形成大量的降水，當氣流翻越山脈后，因下沉增溫，又會使降水減少。

從降水量的季節(jié)變化的坡向差異來看(見表1)，冬季比夏季大。在冬季，高山東側(cè)超過100 mm，而西側(cè)卻在80 mm以下，兩者相差31% ～35%。在夏季，降水量的坡向差別要小得多，東側(cè)降雨量為521～604 mm，西側(cè)降雨量為470～489 mm，背風坡只比迎風坡少6%～19%。

表1 梵凈山不同坡向各站降水量比較 (單位:mm)

圖1 銅仁地區(qū)年降水分布

2.2 降水隨高度的變化

與一些高大山脈一樣，在梵凈山區(qū)降水隨高度的變化也非常明顯。據(jù)梵凈山區(qū)東南側(cè)梯度降水觀測資料分析(表2)［2］，在東南坡山腳下海拔345 m的江口氣象站年降水量為1 351 mm，海拔417 m的太平，年降水量為1 490 mm，海拔550 m的凱馬，年降水量為1 531 mm，升到海拔1 260 m的小黑灣，已增至2 535 mm。這一帶降水隨高度上升的梯度值平均達90 mm/100 m左右。

表2 梵凈山東坡、東南坡各高度降水值

在梵凈山的降水量隨高度而增加，但到了一定的高度時，降水隨高度增加反而略有減少。根據(jù)梯度觀測資料表明(見圖2)，東南坡山麓一帶的降水只有山頂?shù)?4%，海拔800 m的銅礦廠為山頂?shù)?.24倍，升到1 766 m的回香坪，已達到最大值，為山頂?shù)?.35倍，再往上，隨著高度上升，降水則略有減少了。這一事實表明，梵凈山的降水隨高度增加，其最大高度在1 700 m左右，據(jù)雷公山考察資料計算，也正好是這一高度［3］。由此我們可以認為，貴州東部山區(qū)的降水最大高度在1 700 m左右。

圖2 梵凈山東南側(cè)降水量隨高度變化圖

3 對溫度的影響

3.1 坡向?qū)囟鹊挠绊?/p>

位于貴州東北部的梵凈山脈的東側(cè)常為北方冷空氣入黔的通道，其高大的山體又阻擋了地面氣流的前進，因此，位于東坡(迎風坡)高度相差不大的松桃、江口的年平均氣溫，比對應西坡(背風坡)的思南、印江都偏低0.5～1.1℃(見表3)，銅仁比沿河偏低0.6℃，若統(tǒng)一訂正到海平面，東坡比西坡偏低0.8～1.3℃，由此可見，梵凈山對溫度的影響較大。

從季節(jié)變化來看，東西兩側(cè)的溫度差異冬季要比夏季大，7月的平均氣溫，松桃比沿河低0.8℃，銅仁比思南只低0.1℃，江口比印江低0.6℃。極端最高氣溫，東側(cè)和西側(cè)都出現(xiàn)過40℃以上的高溫，其中以銅仁站1953年8月14日出現(xiàn)的42.5℃為最高氣溫，但是，靠近梵凈山主體的江口、印江極端最高氣溫未超過40℃。若以最高氣溫≥35℃的日期作為炎熱日，則銅仁、沿河的炎熱日數(shù)多達17～18 d，因此梵凈山兩側(cè)的丘陵河谷地區(qū)是貴州夏季最熱的地方，與長江的三大火爐相比也毫不遜色。在冬季，1月的平均氣溫松桃比沿河低1.5℃，銅仁比思南低0.8℃，江口比印江低0.6℃，由于是冷空氣入侵的前沿地帶，1月的平均氣溫不僅使梵凈山的東坡比西坡低，甚至比貴州省內(nèi)中西部海拔1 000 m以上的地區(qū)都低，如萬山(海拔884.3 m)1月平均氣溫為1.7℃，比貴州中部海拔1 275.9 m的開陽和西部2 237.5 m的威寧還要低0.2℃［3］。極端最低氣溫，東坡低至－9.2～－12.0℃，西北坡只有－9.2～－9.9℃，兩者相差3℃左右。因此在冬季，貴州境內(nèi)的2個低溫中心，一個在黔西北，另一個就在梵凈山東南坡。主要原因是梵凈山脈對冷空氣的阻擋和屏障作用。

以2008年1月11—13日的一次東北路徑冷空氣侵襲梵凈山區(qū)為例，1月11日梵凈山東側(cè)受冷空氣影響，銅仁、萬山最低氣溫降至3.4℃、－0.8℃，而西側(cè)的沿河、印江的最低氣溫仍為7.9℃、5.1℃，12日銅仁、萬山最低氣溫降至－0.1℃、－4.7℃，而沿河、印江的最低氣溫分別為2.7℃、0.8℃，由此可見，這種阻擋和屏蔽作用，可造成其東西兩側(cè)溫差達4℃以上，并且滯留冷空氣達8h以上。

表3 梵凈山不同坡向的溫度比較(℃)

3.2 氣溫隨高度的變化

梵凈山山高谷深，地勢復雜，山上山下氣候差異大，不同高度的年均溫介于5.0～17.0℃之間，相差達12.0℃之多，氣溫隨地勢增高而降低。據(jù)梵凈山考察觀測資料分析，年平均氣溫的垂直遞減率為0.50～0.56℃/100 m，小于自由大氣的垂直遞減率。按季節(jié)分析，以夏季的垂直遞減率最大，平均為0.58～0.61℃/100 m，冬季最小，平均為 0.42～0.48℃/100 m，秋季略大于春季。其年變化曲線基本上為單峰型，以7月最大為0.62～0.64℃/100 m，1月最小為0.40～0.45℃/100 m。按坡向劃分，年平均氣溫的垂直遞減率是西坡大于東坡。根據(jù)資料分析顯示(見表4)，在山腳下的年平均氣溫高達16.2～16.8℃，上升到800 m高度時氣溫降低到14.1～14.9℃，至1 600 m高度時氣溫已降到10.1～10.6℃，升到2 000 m以上時，氣溫已低于8℃，讓人們感覺到一山有四季。

表4 梵凈山不同坡向各高度各季的平均氣溫(℃)

按溫度的劃分，梵凈山區(qū)有明顯的垂直氣候帶譜，可垂直劃分為4個熱量帶(見表5)，東南坡600 m以下為中亞熱帶;600～1 250 m為北亞熱帶;1 250～1 900 m為南溫帶;1 900 m以上為中溫帶。各個熱量帶在西北坡相應升高150～200 m。由于氣候的垂直變化明顯，也使植被、土壤呈垂直分布［2］，海拔在1 300 m以下是常綠闊葉林帶;1 300～1 900 m是常綠闊葉落葉混交林帶;1 900～2 100 m是落葉闊葉林帶;2 100～2 250 m是亞高山針葉林帶;超過2 300 m是亞高山草甸帶。500～600 m以下為紅壤(黃紅壤);600～1 400 m黃壤;1 400～2 200 m黃棕壤;2 200 m以上是山地灌叢草甸土。由于立體氣候特點明顯導致了農(nóng)業(yè)的立體布局，境內(nèi)海拔450 m以下河谷地區(qū)農(nóng)作物可一年三熟，而海拔1 500 m以上的地區(qū)則只能一年一熟。同時，由于水熱條件優(yōu)越，對生物資源的繁衍發(fā)育有利，形成生物資源多樣性。

表5 梵凈山不同坡向的垂直熱量層

梵凈山的這種氣候的垂直變化，在夏天山下的人們酷熱難受之時，沿梵凈山拾級而上，感覺越來越?jīng)鏊巳?，好比到了火爐中的“綠洲”。秋天，山下的常綠闊葉林依然是一片翠綠，山腰卻是層林盡染，萬山紅遍，而更多的時間是云鎖霧吞。冬天你在這個高峻的亞熱帶山地，便可見到迷人的北國風光，初春當山腳下一片盎然的生機時，山腰的積雪正在消溶，山頂卻是懸冰未解，寒風凜冽。這一切使梵凈山成為旅游者一年四季的好去處。氣候的差異形成的自然景觀垂直帶譜明顯，從而使它的風光綺麗，景色優(yōu)美，生物資源豐富，具有開發(fā)利用，旅游保護的價值。

4 小結(jié)

梵凈山對局地氣候的影響主要表現(xiàn)在以下幾方面:

①高大的山脈造成它的東西兩側(cè)丘陵地的氣溫和降水的差別較大，形成不同的氣候類型，東南坡多雨，雨季開始早，冬溫低而夏季炎熱。西北坡少雨，雨季開始稍遲，冬溫高而夏季炎熱，這種差別使得西北坡在農(nóng)事活動上，要比東南坡早10 d左右。

②梵凈山的降水隨高度增加，其最大降水量對應高度在1 700 m左右。氣溫隨地勢增高而降低，年平均氣溫的垂直遞減率為0.50～0.56℃/100 m。

③梵凈山脈對東北方入侵貴州的冷空氣的阻擋作用，可使梵凈山東西兩側(cè)溫差達4℃以上，西側(cè)降溫具有明顯的滯后效應，滯后時間達8h以上。

④梵凈山區(qū)立體氣候特點明顯導致了農(nóng)業(yè)的立體布局和生物資源多樣性。按溫度的劃分，梵凈山區(qū)可垂直劃分為4個熱量帶，東南坡600 m以下為中亞熱帶;600～1 250 m為北亞熱帶;1 250～1 900 m為南溫帶;1 900 m以上為中溫帶。各個熱量帶在西北坡相應升高150～200 m。

［1］ 儲昭慶，等.銅仁地區(qū)氣象志［M］.貴陽:貴州人民出版社，1994.6.

［2］ 貴州省環(huán)保局環(huán)保學會.梵凈山科學考察集［M］.貴陽:貴州人民出版社，1982.2.

［3］ 雷公山農(nóng)業(yè)氣候資源考察研究課題組.雷公山農(nóng)業(yè)氣候資源考察研究［M］.北京:氣象出版社，1991.5.

［4］ 貴州省氣候中心.貴州省1971－2000年氣候整編資料.

［5］ 萬日金，趙兵科，等.高原和山脈地形對長江中下游梅雨形成的影響［J］. 高原氣象，2009，4(2):209－303.

［6］ 徐傳書，張耀存.秦嶺山區(qū)一次冷空氣過程的數(shù)值模擬［J］.南京氣象學院學報，2007，4月(2):239－245.

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1003－6598(2011)06－0025－04

2011－11－18

鐘有萍(1965－)女，高工，主要從事氣候變化分析研究工作。