圍場(chǎng)滿族蒙古族自治縣植被覆蓋變化對(duì)局地氣象要素的可能影響

易永力　譚國(guó)明

【摘要】：作者利用河北省圍場(chǎng)滿族蒙古族自治縣1962年-2012年植被覆蓋變化數(shù)據(jù)以及1951年-2008年地面觀測(cè)資料，分析了植被覆蓋變化對(duì)局地氣象要素的可能影響。結(jié)果表明，植被覆蓋率的增加，能有效降低平均風(fēng)和最大風(fēng)的風(fēng)速，對(duì)浮塵日數(shù)的降低有正向作用，與年降水量、年雨日數(shù)無(wú)明顯關(guān)聯(lián)性。植被覆蓋變化對(duì)部分地面氣象要素存在反饋?zhàn)饔谩?/p>

【關(guān)鍵詞】： 圍場(chǎng)縣； 植被覆蓋； 氣象要素； 影響

The influence of vegetation cover change on local meteorological factors in Weichang Manchu and Mongolian Autonomous County

Yiyongli Tanguoming

（Chengde Meteorological Bureau，hebei Chengde 067000）

Abstract： According to the data of vegetation cover change from 1962 to 2012 and the ground observation material from 1951 to 2008 in Weichang Manchu and Mongolian Autonomous County of Hebei province ，analysed the vegetation cover change is likely to impact on local meteorological factors. The results show that the increase of vegetation coverage can effectively reduce the wind speed about the average wind and the strong wind， has a positive effect on reducing the dust day， with the annual precipitation and annual number of rainy days without obvious correlation. The change of vegetation cover has feedbacks to some meteorological factors on the ground.

Keywords： Weichang County， vegetation cover， meteorological factors， influence

1、 引言

陸地植被覆蓋變化對(duì)全球、區(qū)域和局地尺度的氣候變化存在反饋?zhàn)饔谩Ｖ脖蛔兓ㄟ^(guò)改變地表反照率、地面濕度和地面粗糙度等陸面參數(shù)，直接影響地表感熱、潛熱通量和地表長(zhǎng)波輻射的變化， 還通過(guò)對(duì)大氣 CO2 的作用間接影響生地化循環(huán)過(guò)程。[1]

以往大多數(shù)研究多采用敏感性試驗(yàn)來(lái)分析陸地尺度植被覆蓋變化對(duì)氣候的影響， 較少采用統(tǒng)計(jì)方法來(lái)定量分析局地植被覆蓋變化對(duì)氣象要素的影響。通過(guò)理解局地植被覆蓋變化與氣象要素的關(guān)系， 對(duì)理解區(qū)域乃至全球植被覆蓋變化在氣候變化中的作用有幫助作用。作者采用1951年至2008年河北省圍場(chǎng)滿族蒙古族自治縣（以下簡(jiǎn)稱圍場(chǎng)縣）國(guó)家基本氣象觀測(cè)站觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)分析植被覆蓋變化與氣象要素之間的關(guān)系， 關(guān)注的氣象要素主要包括最大風(fēng)速、平均風(fēng)速、浮塵日數(shù)、年降水量、年雨日數(shù)，其中主要對(duì)風(fēng)速做了具體分析。

2 、 地理位置概況

圍場(chǎng)縣位于承德市北部，縣境東西長(zhǎng)138公里，南北寬118公里，總面積9219平方公里，為承德市面積最大的縣。地理坐標(biāo)為北緯41.58°-42.67°，東經(jīng)116.53°-118.23°。圍場(chǎng)縣地處內(nèi)蒙古高原與冀北山地的過(guò)渡地帶。地勢(shì)西北高， 東南低， 海拔在 700- 2 000 m 之間。[2]全縣根據(jù)海拔高度分為北部壩上地區(qū)和中南部壩下地區(qū)，壩上地區(qū)地勢(shì)平坦開(kāi)闊，有始建于1962年的塞罕壩機(jī)械林場(chǎng)。壩下地區(qū)山嶺溝壑密布，無(wú)高峰，許多山峰海拔在2000m以下。

3 、 植被情況

目前圍場(chǎng)縣擁有林地面積769萬(wàn)畝，森林覆蓋率57.6%。圍場(chǎng)縣大面積植樹造林分為兩個(gè)時(shí)期，分別為1962年至1993年以及2000年至2012年兩個(gè)時(shí)期，其中第一個(gè)時(shí)期共植樹造林255萬(wàn)畝，封山育林120萬(wàn)畝，第二個(gè)時(shí)期共植樹造林74.5萬(wàn)畝，退耕還林100萬(wàn)畝。其中1962年至1982年塞罕壩機(jī)械林場(chǎng)建設(shè)時(shí)期共造林127.6萬(wàn)畝，保存80萬(wàn)畝。[3]1978年至1993年實(shí)施“三北”防護(hù)林體系建設(shè)二期工程，即首都周圍綠化工程，共完成人工造林175萬(wàn)畝，封山育林120萬(wàn)畝。[4]2000年開(kāi)展京津風(fēng)沙源治理以及退耕還林，至2012年共造林64.1萬(wàn)畝，退耕還林100萬(wàn)畝。[5]2004年中德財(cái)政合作河北二期造林項(xiàng)目在圍場(chǎng)縣共造林10.4萬(wàn)畝。[6]

4 、 氣象資料概況

氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于圍場(chǎng)縣國(guó)家基本氣象觀測(cè)站觀測(cè)數(shù)據(jù)。觀測(cè)站始建于1951年，并于2009年遷址至新址，對(duì)氣象數(shù)據(jù)的延續(xù)性產(chǎn)生了一定影響，故數(shù)據(jù)主要選取的1951年至2008年各項(xiàng)氣象要素?cái)?shù)據(jù)。

5 、 對(duì)氣象要素的影響

5.1 風(fēng)

因圍場(chǎng)縣國(guó)家基本氣象觀測(cè)站1971才開(kāi)始使用電接風(fēng)進(jìn)行風(fēng)速測(cè)量，故最大風(fēng)風(fēng)速選取的為1971-2008年資料。其中平均風(fēng)數(shù)據(jù)使用的是每日02時(shí)、08時(shí)、14時(shí)、20時(shí)風(fēng)速的平均值。

5.1.1 最大風(fēng)

其中把最大風(fēng)風(fēng)速分為六個(gè)檢驗(yàn)區(qū)間，取值區(qū)間為大于8m/s、大于6m/s小于8m/s、大于5m/s小于6m/s、大于4m/s小于5m/s、大于3m/s小于4m/s、小于3m/s。按照不同風(fēng)速檢驗(yàn)區(qū)間對(duì)應(yīng)天數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并將數(shù)據(jù)制作成曲線圖，如圖1。從圖中可以看出，對(duì)應(yīng)1962年至1993年以及2000年至2012年兩個(gè)主要的植樹造林階段進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，最大風(fēng)風(fēng)速在6m/s以上的大風(fēng)日數(shù)從1970年以后呈逐年減少態(tài)勢(shì)，其中最大風(fēng)風(fēng)速在8m/s以上的大風(fēng)日數(shù)從1978年以后減少的最為明顯。最大風(fēng)風(fēng)速在5m/s至6m/s之間以及3m/s以下的大風(fēng)日數(shù)無(wú)明顯變化。最大風(fēng)風(fēng)速在3m/s至5m/s之間的大風(fēng)日數(shù)增加較明顯。可以看出，植被覆蓋率的增加對(duì)最大風(fēng)的風(fēng)速降低有正向作用，主要作用最大風(fēng)風(fēng)速在6m/s以上的大風(fēng)。

5.1.2 平均風(fēng)

根據(jù)對(duì)1951年至2008年平均風(fēng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析可以發(fā)現(xiàn)，隨著1962年開(kāi)始的植樹造林，平均風(fēng)大于3m/s的日數(shù)從1976年之后有明顯減少。將每年年平均風(fēng)風(fēng)速大于3m/s的日數(shù)除以年日數(shù)后，再分1951年至1976年和1977年至2008年兩個(gè)時(shí)間段求平均后發(fā)現(xiàn)。1976年以后，年平均風(fēng)風(fēng)速大于3m/s的日數(shù)占比由之前的平均22.1%降到了平均13.3%，降幅較為明顯。平均風(fēng)在1.5m/s以下的日數(shù)，對(duì)應(yīng)有所增多。

5.1.3 大風(fēng)日數(shù)

圖2為1951年至2008年大風(fēng)日數(shù)統(tǒng)計(jì)曲線圖，從圖中可以看出，大風(fēng)日數(shù)從1951年逐年上升，隨著植被覆蓋率的增加，在1978年達(dá)到峰值45天之后逐年下降，且波動(dòng)幅度也明顯減弱。

5.2 降水

數(shù)據(jù)分別采用1951年至2008年的年降水量和年雨日數(shù)。根據(jù)1951年至2008年年降水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，植被覆蓋率的變化與年降水量的變化沒(méi)有較明顯的關(guān)聯(lián)性，而根據(jù)1951年至2008年年雨日數(shù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，植被覆蓋變化與年雨日數(shù)的變化未發(fā)現(xiàn)較明顯的關(guān)聯(lián)性。圍場(chǎng)縣的降水主要與大尺度天氣系統(tǒng)活動(dòng)有關(guān)，降水需要大規(guī)模水汽輸送條件，所以圍場(chǎng)縣植被覆蓋變化對(duì)降水量與降水日數(shù)的影響較小。

5.3 浮塵日數(shù)

根據(jù)1951年至2008年年浮塵日數(shù)統(tǒng)計(jì)分析，隨著1962年開(kāi)始植樹造林進(jìn)行風(fēng)沙治理，自1978年以后，除2002年浮塵日數(shù)達(dá)到5天，其余年份浮塵日數(shù)明顯減少。1951年至1978年，年浮塵日數(shù)出現(xiàn)5次以上的年份達(dá)到4個(gè)，占比14.8%，無(wú)浮塵年份為6個(gè)，占比22.2%。1979年至2008年，年浮塵日數(shù)出現(xiàn)5次以上的年份只有1個(gè)，占比3.3%，無(wú)浮塵年份為13個(gè)，占比43.3%。特別是1994年至2008年這15年間，無(wú)浮塵年份達(dá)到了10個(gè)，占比達(dá)66.7%。可以看出植被的增加，對(duì)浮塵日數(shù)的降低有明顯作用。

6、 小結(jié)

6.1 植被覆蓋變化對(duì)風(fēng)的影響

（1）隨著1962年至1993年以及2000年至2012年兩個(gè)階段大規(guī)模的植樹造林，植被覆蓋率逐年上升。由于植被的增加，可以發(fā)現(xiàn)，圍場(chǎng)縣最大風(fēng)風(fēng)速在6m/s以上的大風(fēng)日數(shù)從1970年以后呈逐年減少態(tài)勢(shì)，其中最大風(fēng)風(fēng)速在8m/s以上的大風(fēng)日數(shù)從1978年以后減少的最為明顯。這與1962年開(kāi)始建設(shè)的塞罕壩機(jī)械林場(chǎng)以及1978開(kāi)始實(shí)施的“三北”防護(hù)林體系建設(shè)二期工程，在時(shí)間上較為統(tǒng)一。最大風(fēng)風(fēng)速在5m/s到6m/s之間以及3m/s以下的大風(fēng)日數(shù)無(wú)明顯變化。最大風(fēng)風(fēng)速在3m/s到5m/s之間的大風(fēng)日數(shù)增加較明顯。大風(fēng)日數(shù)從1951年逐年上升，在1978年達(dá)到峰值45天之后逐年下降。可以得出，防護(hù)林對(duì)最大風(fēng)的風(fēng)速降低有正向作用，主要作用最大風(fēng)風(fēng)速在6m/s以上的大風(fēng)。

（2）得益于1962年開(kāi)始建設(shè)的年塞罕壩機(jī)械林場(chǎng)以及“三北”防護(hù)林體系建設(shè)等植樹造林活動(dòng)，圍場(chǎng)縣平均風(fēng)大于3m/s的天數(shù)從1976年之后明顯減少；平均風(fēng)在1.5m/s以下的天數(shù)對(duì)應(yīng)有所增多。防護(hù)林對(duì)平均風(fēng)的風(fēng)速降低有正向作用，主要作用在平均風(fēng)大于3m/s的風(fēng)。

6.2 植被覆蓋變化對(duì)降水的影響

根據(jù)1951年至2008年的年降水量以及年雨日數(shù)變化，發(fā)現(xiàn)植被覆蓋變化與圍場(chǎng)縣年降水量和年雨日數(shù)的變化沒(méi)有較明顯的關(guān)聯(lián)性。

6.3 植被覆蓋變化對(duì)浮塵日數(shù)的影響

統(tǒng)計(jì)1951年至2008年年浮塵日數(shù)變化，發(fā)現(xiàn)自1978年以后，浮塵日數(shù)明顯降低，特別是1994年至2008年這15年間，無(wú)浮塵年份達(dá)到了10個(gè)，占比達(dá)66.7%。可以發(fā)現(xiàn)，植被的增加，對(duì)浮塵日數(shù)的降低有明顯作用。

【參考文獻(xiàn)】：

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