東洞庭湖濕地“觀鳥氣象指數”研究

黃菊梅 劉學 李奇 覃鴻 向偉

（1 湖南省岳陽市氣象局，岳陽 414000；2 湖南省華容縣氣象局，華容 414200）

0 引言

東洞庭湖地處長江中游荊江南岸，是國際重要濕地，也是國際重要的鳥類越冬地，在東北亞鶴類遷徙網絡、東亞雁鴨類遷徙網絡和東亞—澳大利亞涉禽遷徙網絡等區域物種保護網絡中具有十分重要的地位。東洞庭湖冬季水溫適宜，近地層的溫度比同緯度遠離東洞庭湖的平均溫度高出2 ℃左右，為鳥兒前來越冬提供了良好的氣候條件。同時東洞庭湖季節性的半陸半水，豐富了植物種類，也為鳥類提供了必備的越冬食物和飲用淡水。

洞庭湖豐富的鳥類資源是開展觀鳥旅游的良好基礎[1]。每年越冬候鳥達20萬只以上，過境候鳥達數百萬只。為緩解并消除保護與利用之間的矛盾，在生態保護與生態產業上尋找結合點，推動生態文化建設，2002年開始，東洞庭湖國家級自然保護區打造出了知名的生態品牌“中國（洞庭湖）國際觀鳥節”。

1 資料

本文氣象資料來源于岳陽氣象觀測站，該站位于東洞庭湖濱湖，是湖南省唯一的濱湖氣象站，氣象觀測數據能較好地代表東洞庭湖的天氣和氣候。

2 觀鳥氣象指數的設計思路

觀鳥是在不打擾野生鳥類生存棲息的基礎上，利用望遠鏡等光學儀器，到自然環境中去觀察、認知和探索鳥類形態及其習性的戶外活動。但觀察者應盡量避免在不良的天氣條件下觀鳥，根據氣候條件確定適宜的觀鳥時間。

根據候鳥的生活習性，每年10月之后，隨著北方氣溫的降低、東洞庭湖水位逐漸退落，小天鵝、灰鶴、小白額雁等候鳥乘著南下的冷空氣從西伯利亞、蒙古等北國陸續向南遷移，11月開始大規模向東洞庭湖濕地遷徙，東洞庭湖進入了觀鳥“黃金季節”，次年2月是候鳥集結準備北遷的時候。冬季鶴鸛類、天鵝集中在2月末北遷，雁類在3月中旬，小白額雁、白額雁在3月中下旬進行北遷[2]。從歷屆洞庭湖觀鳥節觀鳥比賽時間來看，有兩屆在12月12日，其余八屆均在12月2—9日，而東洞庭湖鳥類調查一般在1月中上旬的隆冬時節開展，這個時間段正值水鳥越冬中期，鳥群集中，人為干擾比較少，利于取得準確數據[3]。因此，東洞庭湖觀鳥時段為深秋至冬季，而初冬至隆冬季節是東洞庭湖的最佳觀鳥時段，此時東洞庭湖常年平均氣溫進入一年中最低的時段。因此，本研究觀鳥氣象指數設計時段為11月1日—次年3月31日。

嚴明良等[4]依據人類生活環境對氣象條件的敏感性和依從性，提出了多種行業的環境氣象指數的7種設計方法。由于缺乏定量化的候鳥觀測數據，因此預報量為定性的，本文從鳥類調查中尋找具有與觀鳥相關的氣象因子，再根據不同因子對觀鳥的影響程度賦予無量綱的分值，最后將這些分值累計作為預報量，采用因子加權法設計觀鳥氣象指數。

3 觀鳥氣象指數影響因子取值規則

觀鳥者一般不去水邊近距離觀鳥，而在東洞庭湖湖堤上觀鳥，空曠的湖堤風速較大。劉電英等[5]利用風資源測風加密觀測資料和洞庭湖區內陸氣候的常規觀測資料進行對比分析表明，在水平方向上，湖面平均風速比陸地平均風速大2.3 m/s，湖面瞬時風速是陸地瞬時風速的2倍左右。因此，風速對東洞庭湖觀鳥產生較大影響。影響觀鳥的氣象要素還包括降雨、能見度以及霧、降雪、積雪、雨凇、大風等天氣現象。這些因素一方面作用于觀察者，使其觀察能力下降；另一方面又作用于鳥類，使它們被發現的可能性下降。霧、降雪、積雪、雨凇、大風等是東洞庭湖冬季常見的天氣現象，對東洞庭湖觀鳥敏感性和安全性的影響均非常強，實行“一票否決”的方法直接進行排除，即如果出現以上天氣現象之一，則不適宜觀鳥。降雨、風速、能見度等氣象因子對觀鳥影響程度不同，通過制訂分量因子取值規則，分別賦予這些因子不同的權重，計算加權和作為觀鳥氣象影響因子判別指標序列。

因觀鳥活動基本在白天（08：00—20：00）進行，為了便于實際工作中推廣應用，各種氣象要素應具有針對性。因此，降水量采用白天總降水量進行取值，風速和能見度分別采用白天平均風速和平均能見度進行取值。各分量因子取值規則如下：

1）降水量因子R

①F≥10.7 m/s，F取值為0；R≥30.0 mm，R取值為0；

②8.0 m/s≤F＜10.7 m/s，F取值為10；15.0 mm≤R＜30.0 mm，R取值為10；

③5.5 m/s≤F＜8.0 m/s，F取值為20；5.0 mm≤R＜15.0 mm，R取值為20；

④3.5 m/s≤F＜5.5 m/s，F取值為50；0.1 mm≤R＜5.0 mm，R取值為50 ；

⑤0.0 m/s≤F＜3.5 m/s，F取值為100。無降水，R取值為100。

2）風速因子F

3）能見度因子V

①V≥10000 m，V取值為100；

② 5000 m ≤V＜10000 m，V取值為50；

③ 1000 m ≤V＜5000 m，V取值為20；

④V＜1000 m，V取值為0。

4）天氣現象因子W

霧、降雪、積雪、雨凇、大風等這些天氣現象中，若出現其中之一或多種天氣現象同時出現則W值取值為0，若均未出現則取值為1。

4 觀鳥氣象指數含義及判別指標

因氣象觀測記錄中，2015年以前均采用人工觀測獲取能見度數據，且無連續觀測記錄，白天僅在08：00、14：00和20：00進行觀測，2015年1月1日開始使用能見度儀獲取逐小時能見度數據。因此，對2015年11月1日—2019年3月31日逐日白天總降水、平均風速、平均能見度等氣象因子和霧、降雪、積雪、雨凇、大風等天氣現象進行因子取值。

根據觀鳥氣象指數影響因子取值規則，定義觀鳥綜合氣象影響因子判別指標（B）如下：

根據式（1）計算2015年11月1日—2019年3月31日逐日B值，并將各個不同B值出現天數及占比進行統計。表1中，判別指標B值從0～30共計12個無量綱值，其中B值為0出現82 d，占總統計天數的14%。有67 d霧、降雪、積雪、雨凇、大風這5種天氣現象中只出現了1種，有9 d出現了2種，有6 d出現了3種且基本是降雪、積雪、雨凇這3種天氣現象同時出現。

表1 逐日觀鳥氣象影響因子判別指標（B）統計表Table 1 Statistical table of meteorological factor discrimination index (B)

將逐日B值指標序列劃分為5個取值區間，形成觀鳥氣象判別指標和觀鳥氣象指數。表2中，觀鳥氣象指數為1時表示天氣不好，不適宜觀鳥，為2時表示天氣不太好，不太適宜觀鳥，為3時表示天氣還可以，基本適宜觀鳥，為4時表示天氣不錯，比較適宜觀鳥，為5時表示天氣很好，很適宜觀鳥。通過和歷史資料的對比分析，觀鳥氣象指數為1～5占比分別為14%、9%、19%、43%、15%，即77%的時段適宜觀鳥。

表2 觀鳥氣象指數判別表Table 2 Discriminating table of weather index for birdwatching

5 討論

候鳥生活習性中最敏感的氣象因子是氣溫，候鳥因冬季北方寒冷而遷徙到相對溫暖的東洞庭湖，因此初冬至隆冬季節東洞庭湖候鳥最為集中。由于候鳥停留在東洞庭湖后并不會僅僅因為日平均氣溫持續上升或下降以及日最低氣溫的高低而成批飛走，但對人體舒適度會產生影響。候鳥最為集中的時段是東洞庭湖一年中最冷的時段，如果考慮日平均氣溫因子，會因為兼顧人體舒適度等因素導致候鳥數量多的時候不適宜觀鳥；如果考慮日最低氣溫因子，將導致最低氣溫在候鳥氣象指數的設計比較困難。一次強冷空氣過程后碧空的夜間輻射降溫往往導致日最低氣溫很低，但次日白天天氣晴朗升溫也適宜觀鳥，同時候鳥遷徙途中需要借助風力，這也是一次強冷空氣過后的晴冷天氣東洞庭湖候鳥數量較多的原因之一，而寒流南下往往伴隨氣溫的劇烈變化且早晨日最低氣溫很低，對人類而言舒適度下降。如果強冷空氣僅僅伴隨風速加大，氣溫因子將在觀鳥氣象指數中的風速因子中體現；如果強冷空氣伴隨風速加大的同時出現降雨，則氣溫因子在觀鳥氣象指數中的風速和降雨因子中同時體現；如果強冷空氣導致降雪、積雪甚至雨凇等則不適宜觀鳥。因此，為了便于業務推廣應用，本文設計了觀鳥氣象指數的時段，影響因子取值規則中沒有考慮氣溫因子。

鳥類調查表明，城陵磯水位為24～25 m時最適宜候鳥棲息，水位對東洞庭湖候鳥食物鏈至關重要，對東洞庭湖觀鳥產生很大影響。步行觀鳥時日照和光線對觀測一閃而過的鳥類品種產生影響。同時，觀測的鳥類品種和數量更多體現在觀鳥者的技術水平，與天氣關系不大。隨著生活水平的提高，觀鳥愛好者開展航調觀鳥，航調經驗表明，理想的航調天氣為能見度高，有高層云以減少地面的反射光，沒有雨、雪、霧，風速低于40 km/h。