若尔盖生态区旅游气候资源及空气清新度分析

袁 梦 ,杨庭潇 ,冯 晓 ,淡 嘉 ,刘自牧1,

（1.高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室,成都 610072；2.四川省农村经济综合信息中心,成都 610072；3.四川省气象服务中心,成都 610072；4.民航重庆空管分局气象台,重庆 401120；5.四川省气象灾害防御技术中心,成都 610072）

引言

若尔盖国家级生态功能保护区（本文简称“若尔盖生态区”）是全国首批十个国家级生态功能保护区之一的“若尔盖-玛曲”国家级生态功能保护区的四川部分，位于川西高原北端的阿坝藏族羌族自治州，行政区划隶属于若尔盖、红原、阿坝三县，总面积16228km[1]。若尔盖生态区地处黄河上游源区，范围为四川省境内的黄河流域区，境内拥有我国著名的高海拔沼泽湿地--若尔盖沼泽湿地，具有水源涵养、环境自净及固碳等辅助等生态功能，与相邻的甘肃省玛曲沼泽湿地共同成为黄河重要的水源涵养地[2]。

近年来国内学者在若尔盖高原湿地的气候特征、蒸散量时空变化及植被覆盖变化等方面开展了一系列研究[3−13]。郭洁等[8]、王燕等[9]、戴洋等[10]和 甄硕等[11]对若尔盖高原湿地的气候变化对生态环境的影响进行了分析。彭林英等[12]研究了1971～2000 年若尔盖旅游舒适期。卢静等[13]对若尔盖草原旅游者偏好进行了统计，研究表明旅游者被吸引的排名前十的若尔盖草原自然吸引物高频词依次是“花湖”、“太阳”、“白云”、“蓝天”、“日落”、“黄河”、“黄河九曲第一湾”、“日出”、“草地”和“花海”，其中天气与天象景观占到50%，其余的物候景观或水体景观也与气候资源密不可分。若尔盖生态区生态旅游资源丰富，景点众多，自然风光优美，藏族文化底蕴深厚，随着近年来川西高原生态旅游热度的不断攀升，研究该生态区的旅游气候资源适宜性具有重要的科学意义和应用价值。本文拟利用1980～2019 年若尔盖生态区的气象观测资料和卫星遥感数据，综合分析若尔盖生态区的旅游气候资源，以期为指导游客出行、开发完善旅游产品以及拓展康养和旅游市场提供科学依据。

1 资料和方法

1.1 资料

本文使用的地面气象观测资料来自若尔盖生态区及其周边（四川境内）5 个国家自动气象站，选取1980～2019 年气温、降水量、风速、相对湿度和日照时数等逐日观测资料进行统计分析，站点信息见表1。

表1 若尔盖生态区及周边气象站点分布

本文用于分析若尔盖生态区空气清新度的卫星遥感数据来自葵花-8（Himawari-8，简称H-8）地球同步气象卫星，选用了葵花-8 三级(L3)资料中2018～2019年AOD 月数据，空间分辨率均为5km × 5km。已有研究表明[14−15]该卫星的气溶胶光学厚度（Aerosol Optical Depth，简称AOD）数据在东亚地区具有较好的适用性。归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index，简称NDVI）资料选用了较为成熟的MODIS 卫星资料，空间分辨率为250m，通过最大值合成法，削弱大气和云的影响，得到2018～2019 年的月合成资料。为便于计算，本研究中将NDVI 数据通过ArcGIS软件重采样[16]为5km × 5km 的空间分辨率，保证计算中两类遥感数据时空分辨率一致性。

为更直观地了解研究区域的地理分布，本文还采用了由美国航空航天局（NASA）和国防部国家测绘局（NIMA）联合测量的SRTM（Shuttle Radar Topography Mission）地形高程模型数据（精度为90m），提取得到研究区域的地理位置、地形、气象站点分布，如图1 所示。

图1 研究区域气象站点分布及地形示意

1.2 研究方法

参照四川省预报员手册的技术规范进行季节划分，定义“春季”为3～5 月、“夏季”为6～8 月、“秋季”为9～11 月以及“冬季”为12 月～次年2 月。本文采用5 个站的气象资料算数平均值来代表若尔盖湿地区域内的气候特征及变化情况，气温和降水量的多年平均值以1980～2019 年平均值为基准。

空气清新度评价方法本文采用李恺霖等[17]使用的卫星遥感空气清新度指数RASI（Remote Sensing Atmosphere Index）计算方法，具体计算公式如下：

式中：a、b为权重系数。AOD和NDVI数据均根据常用的归一化公式进行归一化处理，将AOD与NDVI统一在[0～1]区间，保证其取值范围和单调性一致，即：

式中：M为归一化后结果，X为像元值，Xmin为像元最小值，Xmax为像元最大值。计算得到的RSAI数值越大，则表示空气越清新。表2 为参考世界卫生组织关于空气清新度等级划分中的负氧离子指标，结合实际制定的空气清新等级分级标准。

表2 卫星遥感空气清新等级分级标准

2 气候要素及空气清新度分析

2.1 气温

若尔盖生态区位于黄河上游源区，地处青藏高原东部边缘地带，四季温差分明，区内各站点均呈1 月气温最低、7 月气温最高的特点。区内各站常年平均气温分别为1.7℃（若尔盖）、13.1℃（九寨沟）、4.2℃（阿坝）、1.9℃（红原）和6.3℃（松潘）。受区域海拔高度影响，九寨沟各月平均气温高于其余站点，九寨沟站7 月平均气温为22.6℃；若尔盖和红原各月平均气温相对其余站点较低，1 月平均气温若尔盖为−9.3℃，红原为−9.2℃。若尔盖生态区各站多年平均气温逐月变化如图2 所示。

图2 若尔盖生态区各站多年平均气温逐月变化

若尔盖生态区夏季无极端高温日出现，具有优良的避暑气温条件，全区夏季各月气温变化幅度不大。除九寨沟站外，其余站点夏季月平均最高气温均低于30℃，若尔盖、红原两站低于25℃。分析1980～2019 年气温统计数据可知，夏季仅九寨沟有1 天的日平均气温超过30℃，其余站点近40a 单日平均气温均未高于25℃。全区夏季气温较盆地地区偏低，各站多年平均的夏季各月最高气温如图3 所示，位于该生态区东部的九寨沟、松潘站相对偏高。

图3 若尔盖生态区各站多年平均的夏季各月最高气温

2.2 降水

统计分析历史降水量资料可知，若尔盖生态区各站年降水量为500～800mm，雨量适中，且雨热同期，夏季降水量最为充沛。降水量主要集中在5～9 月，分别占全年降水量的75%（若尔盖）、76%（九寨沟）、81%（阿坝）、77%（红原）和72%（松潘）。全年中，除若尔盖站1 月降水量最少（5.2mm），其余4 站均为12 月降水量最少，各站多年平均的降水量逐月变化如图4所示。

图4 同图2，但为降水量

2.3 风速

适宜的风速可提高人体舒适度，并有利于污染物扩散[18]，是可充分利用的宝贵自然气象资源。风速资料分析表明：若尔盖生态区内各站年平均风速分别为2.3m/s（若尔盖）、1.9m/s（九寨沟）、1.5m/s（阿坝）、2.3m/s（红原）、1.5m/s（松潘）；区域内全年风速变化小，且风速较平缓，风感较为舒适。该生态区各站风速均春季较大，夏、冬两季较小；全年风感舒适，年平均适宜风速（日平均风速为0.3m～3.3m/s）日数高达357.6d，占全年的97%以上。

2.4 日照

太阳能是一种天然无污染的可再生环保能源，用途十分广泛，一定区域内充足的日照有助于促进人体体内维生素D 的合成，并有利于植物进行光合作用，充沛的日照也是该生态区维持良好生态环境的重要因子。日照时数定义为太阳直接辐照度达到或超过120W/m2的时间总和，以小时（h）为单位。若尔盖生态区年平均日照时数为2128.2h，日照较四川盆地充沛。各站年平均日照时数分别为2461.4h（若尔盖）、1649.4h（九寨沟）、2427.2h（阿坝）、2324h（红原）和1778.8h（松潘）。分析可知，各站全年日照时数月变化幅度不大，各月均高于100h。除了九寨沟站为7 月日照时数最高（158.6h），其余4 站均为12 月最高，若尔盖、阿坝、红原均达226.6h。若尔盖生态区冬季虽气温较低，但日照时数普遍较长，为游客日间出行提供了有利的日照条件。

2.5 相对湿度

利用统计分析的相对湿度数据结果，可得到研究区域空气干湿程度状况，进而分析生态区内环境舒适度。该生态区内各站年平均相对湿度分别为67%（若尔盖）、64%（九寨沟）、65%（阿坝）、69%（红原）和63%（松潘），气候不干燥。各站月平均相对湿度变化范围相近，均在50%～80%浮动。人体感受的温度与实际气温之间有一定的差异，会受到气温、风速、湿度等因素的综合影响，若尔盖生态区常年平均风速适中，夏、秋季湿度值偏高，但是平均气温不高，所以游客在户外体感不会闷热；冬、春季湿度相对偏低，气温也较低，但日间日照充足，为白天游客出行减弱了严寒体感。

一般来说，年平均相对湿度>80%的地区被认为是“潮湿地区”，而<50%的地区则被视为是“干燥地区”。因此，50%～80%的相对湿度是比较适宜的。若尔盖生态区年平均适宜相对湿度日数为287d，约占全年的79%，大部分时间空气湿度适宜。

2.6 空气清新度

利用2018～2019 年若尔盖生态区范围的葵花-8 卫星AOD 数据和MODIS 卫星资料的NDVI 数据，根据空气清新度计算方法式（1），对该地区卫星遥感空气清新指数（RSAI）进行了计算，结果如表3 所示。

表3 2018～2019 年若尔盖生态区逐月卫星遥感空气清新等级

根据各月RSAI值和对应空气状况等级，可以得出若尔盖生态区卫星遥感空气清新等级总体维持在较高水平的基本结论，再对照表2 卫星遥感空气清新等级分级标准可知：该生态区4～10 月空气清新度等级为4，即空气非常清新；1、3、12 月等级为3，即空气清新；其余个别月份等级为2，空气较清新。结合表3，RSAI最低值出现在2 月（6.17），次低值出现在11 月（6.82）；最高值出现在7 月（24.16），且6～8 月RSAI均在19 以上，即空气清新度在夏季最高。

3 旅游气候资源优势

综合分析若尔盖生态区气候要素及空气清新度可知，该地区4～10 月旅游气候资源相对最优，空气清新度等级最高，气温、湿度和风速适宜且日照充沛，适宜的降水也为众多自然景观的形成提供了丰富的水分资源。该地区夏季湿度、气温和风速配合较好，体感凉爽舒适，最适宜开展避暑旅游活动；春秋偏凉，但大部分人仍可接受户外旅行，适逢开花季和红叶季前后，适宜挖掘物候景观资源；冬季日照充沛，但气温较低，游客需做好御寒措施。对若尔盖生态区旅游气候资源应加强研究利用，不仅有利于深入挖掘该区域旅游气象景观，还有助于保障生态旅游可持续发展。未来应在保护动植物资源的同时，加强对若尔盖的气候资源探索和保护，遵循保护优先，容量限制的原则，实现当地自然保护和旅游开发利用综合发展。

4 结论

本文利用1980～2019 年若尔盖生态区周边5 个国家气象站的地面观测资料、葵花-8 卫星AOD 数据和MODIS 卫星资料中的NDVI 数据，分析了若尔盖生态区基本气候特征和空气清新度变化规律，得出如下结论：

（1）若尔盖生态区光能资源丰富，年平均日照时数达2128.2h；年平均气温为5.5℃，各站月均气温为−9.3℃～22.6℃；年均降雨量为685.6mm，干雨季分明，雨热同期，降雨主要集中在4～10 月，占全年总降水量的80%；年平均相对湿度为65.7%，年平均适宜湿度日数为287d；年平均风速为1.9m/s，年平均适宜风速日数为358d。

（2）若尔盖生态区空气清新指数全年均维持在较高水平，皆为“较清新”及以上级别，其中4～10 月空气清新度等级达4 级，即“非常清新”级别。空气清新度等级最高的时段其旅游气候资源也相对最优，气温、湿度、风速适宜且日照充沛，适宜的降水量也为众多自然景观的形成提供了丰富的水分资源。夏季湿度、气温和风速配合较好，体感凉爽舒适，最适宜开展避暑旅游活动；春秋偏凉，但对户外旅行影响不大，且恰逢开花季和红叶季前后，适宜挖掘物候景观资源；冬季日照充沛。总体而言，若尔盖生态区旅游气候资源优势突出。