哀牢山北端太極頂山地氣溫和降水量垂直變化特征

蘇藝 王平

（云南師范大學地理學部，云南 昆明 650500）

山地氣候因海拔高度增加而使氣候要素產生有規律的變化，以至形成隨海拔高度分布的高度氣候帶[1]，使山地系統成為一個氣候環境多樣、氣候資源豐富的多功能氣候系統，山地氣候系統對于人類社會經濟發展有明顯優越性[2]，開發利用山地氣候資源，對促進農、林、牧、副全面發展有重大意義[3]。山地氣候的垂直變化體現了地貌、植被和土壤等因素的綜合作用，這種作用反過來又影響土壤發育和植被生長[4]。進行山地氣候垂直變化研究,可為山地土壤地理、動植物群落等研究提供基礎[5]。太極頂山地位于哀牢山北端向點蒼山南延余脈過渡部位，是哀牢山脈北端最高的山地，也是滇中高原與橫斷山縱向嶺谷南段過渡區域以及紅河源區最具代表性的山地之一。針對該區域山地氣候的研究甚為薄弱，鮮見報道。就太極頂山地氣溫、降水量的垂直變化特征進行研究，為認識該山地及紅河源區類似山地氣候特征，開展山地資源、環境的研究、利用和管護等提供依據。

1 研究區概況與研究方法

1.1 研究地區概況

太極頂山地位于云南大理白族自治州東南部彌渡、南澗、巍山三縣交界區域（見圖1），主山脊呈西北?東南向展布，是紅河上游巍山河?禮社江與苴力河之間的分水嶺。最高峰太極頂海拔3 061.4 m，東北坡山麓苴力河（也稱毗雄河）河谷最低，海拔1 540 m，西南坡山麓巍山河?禮社江河谷最低，海拔1 400 m。山體中上部建有云南太極頂州級自然保護區，主要保護對象為半濕潤常綠闊葉林生態系統、水源涵養林和珍稀瀕危野生動植物及其生境，保護區之外的山體中下部為農林交錯區。山頂建有云南太極頂省級風景名勝區。西南坡山麓海拔1 570 m以下的巍山河?禮社江河谷及所流經的南澗盆地（當地稱壩子），氣候類型為低緯高原南亞熱帶半干旱季風氣候，為該坡向氣候基帶，海拔1 403.8 m的南澗氣象站，年太陽總輻射量6 106.76 MJ?m?2，年日照時數2 458.8 h，年均溫19.3℃，最熱月（6月）均溫24.3℃，最冷月（1月）均溫12.5℃，日均溫穩定≥10℃的日數356.1 d，積溫6 842.9℃?d，年降水量755.5 mm，年平均相對濕度63%，年干燥度2.3[6]。東北坡山麓海拔1 730 m以下的苴力河谷及其北部的彌渡盆地，氣候類型為低緯高原中亞熱帶半干旱季風氣候，為該坡向氣候基帶，海拔1 659.6 m的彌渡氣象站，年太陽總輻射量 6 215.8 MJ?m?2，年日照時數2 615.3 h，年均溫16.8℃，最熱月（6月）均溫22.4℃，最冷月（1月）均溫9.6℃，日均溫穩定≥10℃期間日數285 d，積溫5 173.5℃?d，年降水量775.1 mm，年平均相對濕度66.6%，年干燥度2.0。冬、春季干旱是主要氣象災害。

圖1 太極頂山地及氣象站點位置示意圖

1.2 資料來源與研究方法

選用西南坡南澗等4個站點，東北坡彌渡等5個站點的氣溫、降水量實測統計資料（見表1），采用線性回歸方法模擬出兩個坡向年、季氣溫和降水量隨海拔高度變化的方程，得到垂直遞變率，延長推算出兩個坡向不同海拔高度年、季氣溫和降水量，分析垂直變化特征。以日平均氣溫穩定≥10℃積溫為主導指標，東北坡以彌渡站為基點，依據大理州南部年≥10℃積溫垂直遞減率，西南坡通過對南澗等4個站點年≥10℃積溫與海拔高度建立線性方程，得出該坡向年≥10℃積溫垂直遞減率，推算各海拔高度年≥10℃積溫，劃分垂直氣候帶，確定每個氣候帶跨越的海拔范圍，分析其主要氣候特征。按氣候統計上的四季（即3～5月為春季，6～8月為夏季，9～11月為秋季，12月～次年2月為冬季）和云南干、雨季（5～10月為雨季，11月～次年4月為干季）統計各季氣溫和降水量。

表1 氣象站點參數

2 結果與分析

2.1 氣溫垂直變化特點

依據太極頂山地西南坡巍山、巍寶山和山頂塘3個站點，東北坡彌渡、密祉、朵祜和德苴4個站點的氣溫統計資料，模擬出兩個坡向年均溫、各季均溫、最熱月均溫、最冷月均溫隨海拔高度變化的方程（見表2）。東北、西南坡年、各季均溫均具有隨海拔升高而降低的一般特點，東北坡的全年、春、夏、秋、冬、最熱月、最冷月氣溫垂直遞減率分別為0.5℃/100 m、0.61℃/100 m、0.64℃/100 m、0.48℃/100 m、0.31℃/100 m、0.71℃/100 m、0.29℃/100 m，西南坡分別為0.72℃/100 m、0.74℃/100 m、0.82℃/100 m、0.72℃/100 m、0.62℃/100 m、0.86℃/100 m、0.67℃/100 m。各季均溫垂直遞減率相比較，東北坡、西南坡均為夏季＞春季＞秋季＞冬季。東北坡與西南坡相比較，西南坡各季及年平均氣溫垂直遞減率大于東北坡。與哀牢山中段[7]相比，太極頂山地的年、各季氣溫垂直遞減率更大，主要原因是太極頂山地所處緯度更高，所在區域降水量更少所致。

表2 太極頂山地西南坡、東北坡年、各季、最熱月、最冷月平均氣溫隨海拔高度變化方程

依據氣溫垂直遞減率推算結果（見圖2），從山麓河谷到山頂（3 061.4 m），年均溫西南坡（最低海拔1 420 m）由18.0℃降低為7.6℃，東北坡（最低海拔1 540 m）由17.2℃降低為9.6℃。春季均溫西南坡由19.4℃降低為9.0℃，東北坡由18.8℃降低為9.5℃，兩坡各海拔高度上的差值較小。夏季均溫西南坡由23.8℃降低為10.6℃，東北坡由22.5℃降低為12.8℃，海拔1 420 m～1 730 m西南坡高于東北坡，海拔1 730 m以上東北坡高于西南坡。秋季均溫西南坡由18.2℃降低為7.5℃，東北坡由17.0℃降低為9.7℃，海拔1 420 m～1 780 m西南坡高于東北坡，海拔1 780 m以上東北坡高于西南坡。冬季均溫西南坡由10.5℃降低為4.0℃，東北坡由10.6℃降低為5.9℃，各海拔高度上均是東北坡高于西南坡，差值隨海拔升高而增大。最熱月均溫（6月）西南坡由24.5℃降低為10.4℃，東北坡由22.9℃降低為12.1℃。最冷月均溫（1月）西南坡由10.1℃降低為2.2℃，東北坡由9.8℃降低為5.4℃。

圖2 太極頂山地東北坡、西南坡各氣象站點年、各季均溫隨海拔高度變化圖

2.2 降水量垂直變化特點

依據太極頂山地西南坡南澗、巍山、山頂塘3個站點，東北坡彌渡、朵祜、瓦哲和密祉4個站點的降水量統計資料，模擬出兩個坡向年、季降水量隨海拔高度變化的方程（表3）。東北坡、西南坡年、季降水量具有隨海拔升高而增加的一般特點，東北坡的全年、春、夏、秋、冬、雨、干季降水量垂直遞增率分別為33.49 mm/100 m、6.08 mm/100 m、16.88 mm/100 m、6.22 mm/100 m、5.28 mm/100 m、19.45 mm/100 m、14.03 mm/100 m，西南坡分別為41.99 mm/100 m、3.54 mm/100 m、28.51 mm/100 m、8.03 mm/100 m、2.37 mm/100 m、37.55 mm/100 m、4.44 mm/100 m。各季相比較，東北坡與西南坡降水量垂直遞增率均為夏季＞秋季＞春季＞冬季。東北坡與西南坡相比較，冬、春、干季降水量垂直遞增率東北坡大于西南坡，全年、夏季、秋季、雨季降水量垂直遞增率西南坡大于東北坡。

表3 太極頂山地西南坡、東北坡年、各季降水量隨海拔高度變化方程

根據降水量垂直遞增率推算得到不同海拔高度各季及年降水量（見圖3），從山麓到山頂，年降水量西南坡從700.9 mm增加至1 390.0 mm，東北坡從718.7 mm增加至1 228.0 mm，各海拔高度上均是西南坡多于東北坡，其原因是太極頂山地降水主要受西南暖濕氣流影響，西南坡為暖濕氣流的迎風坡，降水較多，東北坡為背風坡，暖濕氣流越過山后水汽含量有所減少，降水較少，東西南坡差值隨海拔升高而增大。春季降水量西南坡從86.8 mm增加至144.9 mm，東北坡從94.9 mm增加至187.4 mm，相同海拔高度上東北坡多于西南坡，差值隨海拔升高而增大。夏季降水量西南坡從357.8 mm增加至825.6 mm，東北坡從380.6 mm增加至637.3 mm，各海拔高度上均是西南坡多于東北坡，差值隨海拔升高而增大。秋季降水量西南坡從206.1 mm增加至337.8 mm，東北坡從216 mm增加至310.6 mm，相同海拔高度上西南坡略多于東北坡，差值隨海拔升高而增大。冬季降水量西南坡從40.8 mm增加至79.7 mm，東北坡從33.6 mm增加至113.9 mm，海拔1 420 m～1 885 m西南坡略多于東北坡，海拔1 885 m以上東北坡略多于西南坡。雨季降水量西南坡從584.1 mm增加至1 200.3 mm，東北坡從627.6 mm增加至923.4 mm，相同海拔高度上西南坡略多于東北坡，差值隨海拔升高而增大。干季降水量西南坡從116.8 mm增加至189.7 mm，東北坡從90.9 mm增加至304.3 mm，海拔1 420 m～1 870 m西南坡略多于東北坡，海拔1 870 m以上東北坡略多于西南坡。

圖3 太極頂山地東北坡、西南坡各氣象站點年、各季降水量隨海拔高度變化圖

2.3 垂直氣候帶

2.3.1 垂直氣候帶劃分

根據全國和云南省劃分溫度帶的指標[7]，即以日平均氣溫穩定≥10℃期間的積溫（以下簡稱年≥10℃積溫）為主導指標，最冷月平均氣溫、極端最低氣溫多年平均值為輔助指標。通過對南澗、碧溪、無量、公郎站的年≥10℃積溫與海拔高度建立線性方程，得出西南坡年≥10℃積溫垂直遞減率為401.4℃?d/100 m，東北坡依據大理州南部年≥10℃積溫垂直遞減率280.5℃?d/100 m[7]，分別以南澗站、彌渡站為基點，推算得到西南坡、東北坡各海拔高度年≥10℃積溫值，對照溫度帶劃分標準，確定垂直氣候帶類型及其界限，結果詳見下表4。

表4 太極頂山地東北坡、西南坡山地垂直氣候帶海拔高度（m）

2.3.2 垂直氣候帶特征

2.3.2.1 河谷、盆地南亞熱帶季風氣候

僅分布于西南坡山麓海拔1 570 m以下至1 400 m的巍山河?禮社江河谷及南澗盆地。位于西南暖濕氣流的背風坡，焚風效應顯著，氣候干熱，全年長夏無冬，春秋相連，是紅河源區降水最少，濕度最小，日照最充足，太陽輻射最強，光熱資源最豐富的地區之一。年均溫高于17.0℃，最熱月（6月）均溫高于23.2℃，最冷月（1月）均溫高于9.4℃，極端最低氣溫?1.9～0.9℃，日均溫穩定通過10℃的日數接近365 d，年≥10℃積溫大于6 000℃?d，全年無霜，年降水量少于764.0 mm。地帶性土壤為褐紅土亞類，天然植被為稀樹灌草叢，喬木有攀枝花、牛肋巴、馬榔果等，灌木有坡柳、余甘子、仙人掌、霸王鞭等。

2.3.2.2 山地中亞熱帶季風氣候

分布于東北坡山麓海拔1 730 m以下至1 540 m的苴力河谷及彌渡盆地，年均溫高于16.3℃，最熱月均溫高于21.6℃，最冷月均溫高于9.3℃，年≥10℃積溫高于5 003℃?d，年降水量少于782.3 mm。西南坡分布在海拔1 570 m～1 820 m，年均溫15.4℃～17.0℃，最熱月（6月）均溫21.0℃～23.2℃，最冷月均溫8.2℃～9.4℃，年≥10℃積溫4 996℃?d～6 000℃?d，年降水量764.0 mm～869.0 mm。土壤、植被類型類似于南亞熱帶季風氣候區。土壤、植被類型類似于南亞熱帶季風氣候區。

2.3.2.3 山地北亞熱帶季風氣候

東北坡分布在海拔1 730 m～1 910 m，年均溫15.4℃～16.3℃，最熱月均溫20.3℃～21.6℃，最冷月均溫8.7℃～9.3℃，年≥10℃積溫4 498℃?d～5 003℃?d，年降水量782.3 mm～842.6 mm。西南坡分布在海拔1 820 m～2 020 m，年均溫14.2℃～15.4℃，最熱月均溫19.3℃～21.0℃，最冷月均溫7.2℃～8.2℃，年≥10℃積溫4 194℃?d～4 996℃?d，年降水量為869 mm～952.4 mm。地帶性土壤為紅壤、山原紅壤等亞類，天然植被為半濕潤常綠闊葉林（元江栲林等）、暖溫性針葉林（云南松林、滇油杉林等）。

2.3.2.4 山地暖溫帶季風氣候

東北坡分布在海拔1 910 m～2 300 m，年均溫13.4℃～15.4℃，最熱月均溫17.5℃～20.3℃，最冷月均溫7.6℃～8.7℃，年≥10℃積溫3 404℃?d～44 98℃?d，年降水量842.6 mm～973.2 mm。西南坡分布在海拔2 020 m～2 300 m，年均溫12.4℃～14.2℃，最熱月均溫16.9℃～19.3℃，最冷月均溫5.9℃～7.2℃，年≥10℃積溫3 070℃?d～4 194℃?d，年降水量952.4 mm～1 070.4 mm。地帶性土壤為紅壤亞類、山原紅壤亞類，天然植被以暖溫性針葉林（云南松林）為主，其次為半濕潤常綠闊葉林（元江栲林等）、暖溫性灌叢（滇青岡?白穗石櫟灌叢等）。

2.3.2.5 山地中溫帶季風氣候

東北坡分布在海拔2 300 m～3 061.4 m，年均溫9.6℃～13.4℃，最熱月均溫12.1℃～17.5℃，最冷月均溫5.4℃～7.6℃，年≥10℃積溫小于3 404℃?d，年降水量973.2 mm～1 228.0 mm。西南坡分布在海拔2 300 m～3 061.4 m，年均溫7.6℃～12.4℃，最熱月均溫10.4℃～16.9℃，最冷月均溫2.2℃～5.9℃，年≥10℃積溫小于3 070℃?d，年降水量1 070.4 mm～1 390.0 mm。地帶性土壤中下部為暗黃棕壤亞類，上部為棕壤亞類。天然植被中下部為半濕潤常綠闊葉林（白穗石櫟林、元江栲林）及櫟類灌叢（光葉高山櫟灌叢、元江栲?石櫟灌叢等），上部為中山濕潤常綠闊葉林（多變石櫟林等）、山頂苔蘚矮林（杜鵑矮林）和雜類草草甸（舍葉苔草?短柄草草甸）。

3 結論

隨海拔升高，太極頂山地年及各季平均氣溫逐漸下降，垂直分異顯著，并存在坡向和季節上的明顯差異，氣溫垂直遞減率均為夏季＞春季＞秋季＞冬季,東北坡、西南坡年均溫垂直遞減率分別為0.5℃/100 m、0.63℃/100 m，西南坡年及各季均溫垂直遞減率均大于東北坡。從坡麓到山頂，西南坡全年、春、夏、秋、冬季均溫垂直變化范圍值分別為18.0℃～7.6℃、19.4℃～9.0℃、23.8℃～10.6℃、18.2℃～7.5℃、10.5℃～4.0℃，東北坡全年、春、夏、秋、冬季均溫垂直變化范圍值分別為17.2℃～9.6℃、18.8℃～9.5℃、22.5℃～12.8℃、17.0℃～9.7℃、10.6℃～5.9℃。

隨海拔升高,年及各季平均降水量逐漸增多，垂直分異顯著，并存在坡向和季節上的明顯差異，西南坡全年、夏、秋、雨季降水量垂直遞增率大于東北坡，春、冬、干季降水量垂直遞增率小于東北坡，各季降水量垂直遞增率東北坡、西南坡均為夏季＞秋季＞春季＞冬季。西南坡年、雨季、干季降水量垂直變化范圍值分別為700.9 mm～1 390.0 mm、584.1 mm～1 200.3 mm、116.8 mm～189.7 mm。東北坡全年、雨季、干季降水量垂直變化范圍值分別為718.7 mm～1 228.0 mm、627.6 mm～923.4 mm、90.9 mm～304.3 mm。

氣候垂直變化顯著，氣候垂直帶譜為河谷盆地南亞熱帶?山地中亞熱帶?山地北亞熱帶?山地暖溫帶?山地中溫帶。

受氣象站點少、觀測要素少及觀測資料年代短等所限，僅分析了年、各季氣溫和降水量垂直變化一般特征，極端氣溫、降水日數和降水強度及其他氣候要素的垂直變化特征等有待深入研究。