基于“湿岛”效应的六盘山自然保护区降水差异影响分析

常耀军 王桂芳

摘要选取1975—2015年六盘山自然保护区附近各气象站和保护区内外自动气象观测站的降水资料，利用EXCEL、SPSS统计软件，统计保护区各站多年降水量平均值，并对比分析不同观测站点的降水差异。结果表明，保护区降水量的分布受地形影响很大，夏季东坡迎风坡比西坡北风坡降水量多；降水量分布有南多北少和东多西少的特点。在海拔2 600 m以下地区是随着地势增高而降水量增多，在2 600 m以上地区随地势增高而降水量减少。降水有明显的季节特征，夏秋多、冬春少。

关键词“湿岛”效应；降水差异；影响分析；六盘山自然保护区

中图分类号S716.3文献标识码A文章编号0517-6611（2017）09-0191-03

Analysis of Precipitation Difference in Liupan Mountain Nature Reserve Based on "Wet Island" Effect

CHANG Yaojun，WANG Guifang*

（Guyuan City Meteorological Bureau，Guyuan，Ningxia 756000）

AbstractThe precipitation data were collected from the meteorological stations near the Liupan Mountain nature reserve and the automatic meteorological stations of nature reserve inside and outside during 1975-2015.The average annual precipitation of the stations in the nature reserve was statistically and the difference in precipitation between different observation sites were analyzed.The results showed that the distribution of precipitation in reserve was greatly influenced by the terrain. The precipitation of east slope windward in summer was more than that in the north slope of west slope.Precipitation distribution had the characteristics of south more and north less and east more and west less.In the area below 2 600 m， the precipitation increased with the increase of the terrain， and the precipitation decreased with the increase of the terrain above 2 600 m.Precipitation had obvious seasonal characteristics， summer and autumn more， winter and spring less.

Key words"Wet Island" effect；Precipitation difference；Effect analysis；Liupan Mountain nature reserve

寧夏降水受地形、地貌和地理緯度影响很大。董永祥等[1]分析宁南山区降水量的地理分布指出，以固原北境为界可分为干、湿2个区域，整个固原地区以六盘山为高值中心（677 mm），年降雨量均在400 mm以上。吴俊明等[2]从天气过程形成环流背景角度，指出强回流影响宁夏银川平原，弱回流一般仅影响南部的六盘山区，回流路径沿渭河北岸的泾河、葫芦河北上，因受六盘山、月亮山的阻挡，在迎风坡造成了阴雨天气，六盘山之所以成为气候上的阴湿区，回流天气是其中的一个因素。许多学者对宁夏的气候变化进行了研究[3-7]，而对六盘山自然保护区“湿岛”效应影响研究较少。笔者以保护区内外气象站降水资料进行差异对比分析，研究六盘山保护区“湿岛”效应对宁夏南部山区降水的影响。

1资料与方法

1.1研究区概况

六盘山国家级自然保护区是西北干旱区域黄土高原区、温暖带落叶阔叶林区保存较完整的山地森林生态系统，总面积6.81 万hm2，区内森林繁茂、资源丰富、物种多样、成分复杂。林区内分布着高等植物788种、脊椎动物213种、昆虫905种，被科学家称为黄土高原上的一颗“绿色明珠”、西北生物种质资源的“基因库”。 该区森林覆盖率达80%以上，年平均气温5.8 ℃，年降水量676 mm，年平均相对湿度60%～70%，是西北重要的水源涵养林基地。

1.2资料来源与方法

选取六盘山自然保护区附近各气象站和保护区内外自动气象观测站1975—2015年的降水资料。利用EXCEL、SPSS统计软件，统计六盘山自然保护区附近各站多年降水量平均值，并对比分析不同观测站点的降水差异。

2降水特征分析

经统计，六盘山自然保护区内年降水量550～820 mm，大部分地区在600 mm以上，年最大降水量1 173.8 mm（西峡，1961年），年最少降水量419.4 mm（丰台，1979年）。保护区降水量的分布受地形影响很大，东坡为夏季东南季风迎风坡，降水量比西坡多。且在东坡海拔2 100～2 600 m有一个最大降水带，其中心位置在二龙河附近。降水量分布有南多北少和东多西少的特点（表1）。

2.1降水量及其空间分布

2.1.1

垂直分布。六盘山区由于地形所形成的地形雨，使山地周围降水量增多，成为宁夏回族自治区降水量最多的地方，也是黄土高原西部降水量较多的地区之一，在气候上称之为“湿岛”。因此，“湿岛”作用于东西向之间，约在新民、崆峒以南逐渐消失。山地周围的降水量等值线大致与山脉走向相平行，而在新民、崆峒以东降水量等值线则与山脉走向近乎垂直。六盘山最大降水量出现在海拔2 200～2 600 m。在东侧迎风坡上，在2 600 m以下地区是随着地势增高而降水量增多；在2 600 m以上地区随地势增高而降水量减少。

2.1.2水平分布。保护区内降水量除受垂直高度和干湿度的影响外，还受南北地带的影响。从二龙河经西峡、和尚铺到大湾一线，均处在山地东坡，海拔高度相差不大，但降水量仅相差231.3 mm，大湾降水量只有二龙河的72%（表2）。这是降水量地理上的南多北少差异，是由于东南季风向东北逐渐减弱，同时反映在植被上也出现了差异。

2.2降水量的时间分布

六盘山区处于东南季风影响的边缘，每年夏秋季太平洋副热带高压的强弱、盛衰决定了保护区内雨季来临的迟早，从而反映出不同降水量的季节分配状况[5]。

统计降水资料发现，保护区内降水量有明显的季节分配。降水主要集中在夏秋两季，以秋季最多，占全年降水量的41%～48%。其中6—9月总降水量在370～540 mm，占全年降水量的61%～73%。其次是夏季，占全年降水量的37%～43%；冬季最少，仅占全年降水量的2%～6%；春季降水量占全年的9%～13%。

分析泾源县气象站的降水量和蒸发量资料发现，该地区3月上旬—6月中旬降水量低于蒸发量，因此，5—6月常有旱象发生，尤其在5月中旬以后。此外，6月下旬—10月中旬降水量大于蒸发量，此时常出现阴雨天气，且雨量较大，山区常发生水土流失现象。

2.3降水保证率

以经验频率法计算保护区内及各代表点的月、年概率经验频率发现，其保证率均在80%～90%，在80%保证率的条件下，年降水量东坡在535.9～662.1 mm；西坡在427.9～501.8 mm，东坡比西坡降水量多20%～30%，东坡水分条件较好。冬季（12月—次年1月）各地降水量较少，大部分地区降水量各月降水量在1.0 mm以下。春季4月大部分地区降水量在20.0 mm左右，时有春旱发生。

2.4降水强度

2.4.1日降水量≥0.1 mm的日数。六盘山区≥0.1 mm的降水日数东坡多于西坡，在高山顶部易于成云的条件下，高山多于山麓；东坡在108～116 d，西坡在106～109 d，高山上达134 d。

2.4.2日降水量≥5.0 mm的日数。

日降水量≥5.0 mm时，能渗透到5 cm或稍厚的干土层深度，对植物能产生较好的作用。日降水量≥5.0 mm的日数随海拔增高而增多已不明显，但东坡多于西坡仍较明显，东坡全年为35～37 d，西坡为30～32 d；在春秋季，低海拔地区较高海拔地区多，在夏季仍随海拔增高而日数增多，以7月最为显著。

2.4.3

日降水量≥10.0 mm的日数。≥10.0 mm的日降水量一般能解除旱情在夏季可供植物4～6 d的蒸腾量。由表3可见，六盘山自然保护区≥10.0 mm降水量日数全年在16～21 d，东坡为18～19 d，西坡为16 d左右；7—9月均在3 d以上，其余时间1～2 d；11月—次年3月不足1 d。

2.4.4

日降水量≥25.0 mm的日數。≥25.0 mm的日降水量出现时，已产生径流，以雷阵雨出现，在植被较差的地区则有山洪发生。日降水量≥25.0 mm的日数随海拔高度而减少，东坡4.5～4.7 d，西坡3.8～3.9 d；出现时间主要集中在7—8月，10月—次年3月不再出现。

2.4.5

日降水量≥50.0 mm的日数。≥50.0 mm的日降水量已形成暴雨，均可发生山洪。尤以雷阵雨出现时，山洪严重，多产生灾害，甚至产生山坡滑崩与泥石流，冲毁道路，毁坏桥梁、田园等出现灾情。≥50.0 mm日降水日数主要出现在7和8月，各地全年日数不足1 d。

2.4.6

日最大降水量。保护区内11月—次年3月的降水量均在20.0 mm以内，4—10月则出现较大的增加，如庄浪在1973年4月28日出现日降水量85.4 mm，1973年7月29日西峡降水97.0 mm。日降水量超过100.0 mm的有：1966年7月26日二龙河111.0 mm；1977年7月5日频沟降水125.0 mm、清凉寺127.4 mm、丰台137.1 mm、山河115.0 mm、五保沟107.4 mm、和尚铺102.0 mm；同年同月同日，在六盘山区西坡以隆德风岭、沙塘为中心下过暴雨，其中沙塘日最大降水量207.4 mm。

3干燥度

从各气象观测站干燥度计算结果得知，保护区东坡山区，在南部海拔2 000 m以下地区的干燥度>1.00；2 000 m以上地区的干燥度<1.00；北部2 100 m以上地区的干燥度<1.00；西坡干燥度比东坡大；苏台海拔2 100 m，干燥度为1.16。对比区内山地海拔与南北坡地上自然植物群落和土壤的分布规律发现，自然植物群落密度和盖度与干燥度呈负相关。东西两侧坡地上的植物群落随海拔而变化，西坡植被比东坡的差，南坡植被比北坡的差。干燥度<1.00的地區植被较好，只要封山育林，森林能很快地生长起来；干燥度>100的阳坡，多属灌木草原植被，要树好植树造林，还须增强人工保墒措施。

4 森林对降水的影响分析

森林对降水的蓄积与水土保持等方面的功能目前研究较多，而森林能否增加降水量国内外却有不同的说法。但森林的蒸腾作用促使林区上空水汽增加、相对湿度增大，在天气系统的影响下水汽容易形成云雾而致雨。尤其是在森林区及其边缘附近秋霜寒露、冬雪雾凇等出现的频率均比无林地区的相对增多。因此，在森林的云雾区中降水量相对增加。西峡、泾源、海子峡、固原、店子洼、城阳、寺口子、三营等降水量增加的地区均在六盘山东坡。从泾源县到西峡，高度相差100 m，水平距离4 km，雨量增加达120 mm，无论从垂直高度还是水平距离来看，增加的雨量是很多的，水汽容易凝结成云，则是降水增多的重要条件。说明由于森林的存在，对调节气候、增加降水、改善生态环境等起到重要作用。

5小结

（1）保护区降水量的分布受地形影响很大，夏季东坡迎风坡比西坡北风坡降水量多。东坡海拔2 100～2 600 m有一个最大降水带，其中心位置在二龙河附近。降水量分布有南多北少和东多西少的特点。在2 600 m以下地区是随着地势增高而降水量增多；在2 600 m以上地区随地势增高而降水量减少。降水有明显的季节特征，夏秋多、冬春少。

（2）保护区“湿岛”作用于东西向之间，约在新民、崆峒以南逐渐消失。干燥度>1.00的阳坡，要做好植树造林，增强人工保墒措施。

（3）六盘山自然保护区森林强大的生态功能，对调节宁南山区气候、增加降水、改善生态环境等起到重要作用。

参考文献

[1] 董永祥，周仲显.宁夏气候与农业[M].银川：宁夏人民出版社，1986.

[2] 吴俊明，高凯，王自周，等.宁夏短期天气预报指导手册[M].银川：宁夏回族自治区气象局，1987.

[3] 苏占胜，王连喜.宁夏南部半干旱山区山地气候的观测分析[J].干旱气象，2005，23（1）：17-20.

[4] 张智，林莉，孙银川，等.全球变暖对宁夏六盘山区气候的影响[J].干旱区资源与环境，2007，21（8）：64-67.

[5] 陈海波，严华生，陈文，等.宁夏六盘山区多年降水的时空变化分析[J].干旱气象，2009，27（2）：103-110.

[6] 杜鑫，赵鹏祥，陈海波，等.六盘山自然保护区38年来植被覆盖与气候变化关系分析[J].安徽农业科学，2011，39（11）：6558-6561，6601.

[7] 李志军，陈晓光，李剑萍，等.六盘山植被覆盖度的变化及其与气温降水蒸发量的关系[J].安徽农业科学，2010，38（15）：8077-8081.