川滇農牧交錯帶干濕狀況時空變化特征研究

摘要：根據1980—2015年川滇農牧交錯帶范圍內17個地面觀測站點的逐日氣象資料，分別基于年代際、年及季節時間尺度分析了交錯帶地表濕潤指數（Surface Wetnes Index，SWI）的時空變化特征。分析結果表明，1980—2015年該區總體經歷了濕化到旱化的演變歷程，尤其在21世紀以后干旱趨勢愈加顯著；春季、秋季呈變干趨勢，夏季略趨于濕潤，冬季干濕變化不明顯，局部地區旱化主要由秋季明顯變干引起。

關鍵詞：地表濕潤指數（SWI）；時空變化；干濕狀況

中圖分類號：P426 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）11-0067-03

Study on the Spatiotemporal Variation Characteristics of Dry and Wet Conditions in the Sichuan-Yunnan Agro-Pastoral Transition Zone

HUANG Xiwei1， HOU Linglin2， ZHOU Li3

（1. Xizang Changdu No.4 High School， Changdu 854000， China;

2. School of Governance， Suining Campus， Sichuan Normal University， Suining 629000， China;

3. School of Geography and Resource Science， Neijiang Normal University， Neijiang 641100， China）

Abstract： Based on the daily meteorological data of 17 ground observation stations within the Sichuan Yunnan agro-pastoral ecotone from 1980 to 2015， the spatiotemporal variation characteristics of the Surface Wetnes Index （SWI） in this ecotone are analyzed on the basis of interdecadal， annual and seasonal time scales. The analysis results indicate that from 1980 to 2015 the region has undergone an overall evolution from humidification to aridification， especially since the 21st century when drought has become increasingly significant; the entire region shows a slight drying trend in spring and autumn， with a slightly humid in summer， and there has no significant change in winter among which local drought is mainly caused by the obvious drying in autumn.

Keywords： Surface Wetnes Index （SWI）; spatiotemporal variation; dry and wet condition

近年來，全球氣溫呈波動上升趨勢，造成水循環過程發生變化。隨著水循環過程的改變，水資源的供需平衡也受到了影響，導致全球降水模式復雜化，存在明顯的區域性差異[1-2]。這種變化使得一些地區遭遇極端氣候事件的頻率和強度增加。因此，在氣候條件對農牧業生產具有顯著制約作用的川滇農牧交錯帶，根據地表濕潤指數（Surface Wetnes Index，SWI）研究區域干濕狀況的時空變化特征，定量評估不同氣象因素對區域干濕變化的影響，對該區域的自然生態協調和經濟戰略實施具有重要意義，有助于推動地區實現可持續發展。

1 研究區概況

川滇農牧交錯帶約占全國面積的8%，囊括四川省西部和云南省西北部，地形以高原、山地為主，地勢由西北向東南傾斜并橫跨第一級與第二級階梯界線，山脊海拔多在5 000 m以上。該區地處東亞季風和南亞季風交匯區，主要氣候為高原山地溫帶、寒溫帶季風氣候[3-4]。受青藏高原和四川盆地控制，其氣候特征具有明顯的垂直分布現象。區域西北部靠近濕潤區與干旱區分界線，南部、東南部接近800 mm等降水量線，干濕季交替明顯，年均降水量為700～900 mm。該交錯帶是我國3大經濟帶中由東部較發達區向西部欠發達區轉變的過渡地帶，是長江上游地區遏制荒漠化和沙化東移的生態屏障。

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

研究區氣象站在四川省、云南省分別分布有16個、4個。數據由中國氣象數據網（http：//data.cma.cn/）提供，對其中缺測值做如下修改。第一，舍棄缺測天數較多（大于30 d）的臺站。第二，若缺測序列小于5 d，由線性插值推算；若缺測序列大于5 d，則用該站其他年份同一日的平均值代替。

校正后選取19個地面觀測點（若爾蓋、紅原、松潘、色達、馬爾康、甘孜、小金、都江堰、康定、雅安、九龍、德欽、鹽源、貢山、維西、麗江、香格里拉、新龍及道孚）的降水量等氣象要素資料作為基礎數據。數字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）的數據來自地理空間數據云平臺（http：//www.gscloud.cn/）。

2.2 研究方法

2.2.1 潛在蒸散量的計算

使用基于能量平衡和水汽擴散理論的Penman-Monteith公式計算參考作物蒸散量，更能真實反映陸地、水面蒸發及植物蒸騰形成水蒸氣進入大氣的實際水量。聯合國糧食及農業組織（Food and Agriculture Organization of the United Nations，FAO）在綜合考慮作物生理特征、諸多氣象因子的前提下修正P-M模型，使下墊面情況及作物參考系數更趨理想化，穩定性較好[5-6]。FAO Penman-Monteith修正公式為

（1）

式中：ET0為參考作物蒸散量，mm/d；?為飽和水汽壓-溫度曲線斜率；Rn為地表凈輻射，MJ/（m2·d）；G為土壤熱通量，MJ/（m2·d）；γ為濕度計常數，kPa/℃；Tmean為日平均氣溫，℃；U2為地面高2 m處的風速，m/s；es為飽和水汽壓，kPa；ea為實際水汽

壓，kPa。

2.2.2 SWI的計算

SWI作為反映某一時段地區干濕程度的良好指標，可從降水和蒸散兩方面客觀表征區域水熱平衡狀況。在自然條件下，SWI值為大氣水汽輸入降水量與輸出蒸散量之比，表達式為

（2）

式中：P為降水量，mm。

SWI越大，氣候越濕潤，反之越干燥。根據中國氣候區劃干濕指標并參考相關文獻，將SWI和降水量作為研究區干濕氣候劃分的標準，二者的干濕分區標準如表1所示[7]。

3 結果與分析

3.1 基于年代際尺度的干濕狀況時空變化特征

將研究時段分成3個部分，時段1為1980—1989年，時段2為1990—1999年，時段3為2000—2015年，四季SWI變化傾向率的空間分布如圖1所示。根據1980—2015年川滇農牧交錯帶平均SWI進行計算，相應時段所有站點的平均SWI分別是1.290、1.368和1.283，其變化傾向率分別為0.164/10 a、-0.058/10 a和-0.127/10 a，除時段1的變濕幅度大于變干幅度外，時段2、時段3的變濕幅度均小于變干幅度，說明交錯帶整體經歷了濕化到旱化的演變歷程，尤其在21世紀后變干趨勢日益顯著。該分界線在甘孜藏族自治州和涼山彝族自治州都存在向西北移動的趨勢，致使時段2、時段3的半濕潤區較時段1相比，面積分別減少了65.4%和9.5%。2000—2015年，甘孜藏族自治州的半濕潤區面積比20世紀80年代減少1.64×104 km2，橫斷山區東南部的濕潤區面積減少了1.04×104 km2。與時段3和時段2相比，等值線有向東南外延趨勢，半濕潤區共增加了3.52×104 km2。

3.2 基于年及季節尺度的干濕狀況時空變化特征

由圖1可知，交錯帶年與四季的SWI數值變化傾向率分布均表現出明顯空間差異。川滇農牧交錯帶的年均參考作物蒸發量ET0和濕潤指數SWI受到年均氣溫和降水量變化的影響。年均ET0約為702.76 mm，而年均SWI為1.25。ET0呈現下降趨勢，平均每10年減少2.32 mm，特別是在1980—2015年，下降速率為每10年1.46 mm；相反，SWI呈上升趨勢，平均每10年增加0.02。

1980—2015年，川滇農牧交錯帶的年均ET0為300～1 050 mm，空間分布不均，總體趨勢是由北向南遞增。然而，交錯帶西南部存在一個低值區域，主要包含汶川縣、彭州市、寶興縣和貢山縣，年均ET0為300～500 mm。而麗江市、鹽源縣、木里縣等地區則為高值區，年均ET0為900～1 058 mm，其中鹽源縣的年均ET0最高，達到1 058.38 mm?？傮w來看，大部分地區的ET0值為500～800 mm，南部ET0的空間變化梯度大于北部，東部ET0的空間變化梯度大于西部。

同一時期內，該地區的SWI為0.68～4.67，在不同區域間的差異顯著。甘孜縣、新龍縣、道孚縣、小金縣等四川省內地區與木里縣、鹽源縣、香格里拉市、麗江市等云南省內地區的SWI在0.5～1.0，屬于半濕潤區，而其余地區的SWI均大于1.0，屬于濕潤區。濕潤區與半濕潤區的分界線大致與橫斷山區的邊界相吻合。

北部地區的SWI從東向西遞減，而南部的SWI則從東向西遞增。濕潤指數最高的濕極為寶興縣，SWI高達4.67。寶興縣位于青藏高原東南部，由于其特殊的地理位置，能夠接收來自多個方向的水汽。該地區的地形特征，如東高西低的地勢和喇叭口地形，有利于氣流的抬升和輻合，從而增加降水量。貢山縣也非常濕潤，這與其較低的緯度、接近印度洋的位置以及處于夏季風的迎風坡有關，這些因素共同作用使得該地區的降水豐富。

干極位于小金縣，SWI小于0.70，主要原因是該地區的氣溫較高、降水量較少以及水分蒸發較為旺盛。SWI等值線在地區西南部和東部較為密集，而在西部較為稀疏，表明濕潤地區的SWI變化梯度較大。

4 結論

1980—2015年，川滇農牧交錯帶經歷了濕化到旱化的演變歷程，尤其在21世紀后變干趨勢日益顯著。整個交錯帶變干地區多于變濕地區，變干幅度大于變濕幅度，春季、秋季總體稍微變干，夏季略趨濕潤，冬季干濕演變不顯著，局部地區旱化主要由秋季明顯變干引起。交錯帶在3個時段經歷了濕化到旱化演變歷程，剛開始半濕潤區、濕潤區面積都有減少，而后半濕潤區又有增加。

參考文獻

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