摘要: 根據麗水市白云山森林公園 5 個不同海拔的氣象自動站逐時氣溫、降水、風速資料，研究白云山氣候資源隨時間、海拔的變化規律，從而探究麗水白云山立體氣候資源的分布特征。結果顯示，麗水市白云山森林公園氣溫日( 年) 變化，日( 年) 最高出現在 14 時( 7 月) ，最低出現在 06 時( 1 月) ，隨著海拔的增加，氣溫日( 年) 較差縮小。氣溫隨海拔的遞減率約 0. 6 ℃ /100 m，午后( 夏季) 遞減率較高，夜間( 冬季) 較低。降水日( 年) 變化特征，午后至上半夜( 夏、秋季) 降水較多，17 時( 6 月) 出現峰值，20 時( 8—9 月) 次之。降水隨海拔變化先增加后減少，最大降水量高度約為海拔 700 m。風速日( 年) 變化特征，白云山頂風速最大，林場風速最小，高海拔風速夜間( 3—8 月) 較大，低海拔風速受下墊面影響波動變化。

　　關鍵詞: 氣候學; 氣溫; 降水; 風速; 立體氣候; 白云山

　　0 引 言

　　中國是多山的國家，山地類型多樣復雜[1]，當前國內針對山地氣候的研究主要集中在川藏、秦嶺、南嶺等大地形區，如胡繼華等通過分析川西高原氣候資源，得出亞熱帶、溫帶、寒帶 3 個經濟發展氣候帶[2]; 易新民等結合有關考察資料對川東南立體氣候特征進行了分析[3]; 高翔等分析了秦嶺南北坡半個世紀氣溫與降水的變化趨勢及特征[4]; 劉尉等建立了粵北山區南嶺各熱量因子與海拔的線性回歸模型[5]; 杜軍等利用西藏色齊拉山地區不同海拔的近地面觀測資料，探討了東、西坡局地氣候特征差異形成的原因[6]。目前對中國東南部的丘陵山地一帶的研究較少，王國新等分析了浙江省臨安市山地氣候旅游資源時空分布特征[7]。山地氣候是氣候系統中最為復雜的類型系統[8]; 不僅氣候要素的變異性和穩定性特征復雜，并且其組合類型多樣，整個山地氣候系統實際上是一個隨機系統。正是由于山地氣候的這些特點，使任何一個山地系統都能成為一個氣候環境多樣，氣候資源豐富的多功能氣候系統，對于人類社會經濟發展來說，具有明顯的優越性[9-10]。

　　麗水市地處浙江省西南部山區，屬亞熱帶濕潤氣候，溫暖濕潤，雨量充沛，四季分明，無霜期長。地勢以中山、丘陵地貌為主，由西南向東北傾斜。西南部以中山為主，有低山、丘陵和山間谷地; 東北部以低山為主，間有中山及河谷盆地，是個“九山半水半分田”的地區，具有明顯的山地立體氣候特征。麗水森林覆蓋率 80. 79% ; 海拔 1000 m 以上山峰 3573 座。2014 年，麗水榮膺“中國氣候養生之鄉”; 2017 年 3 月，入選中國首批氣候適應型城市，氣候生態優勢顯著。以往的山地氣象資料大多由周邊地區有限的氣象臺站用離散點等值線、模型以及 DEM 空間模擬等方法求得[11]。這些方法雖然能反映山區氣候的一般趨勢，但是不能真實地顯示復雜地形條件下的小氣候特征。加上以前山地氣候觀測資料稀少，氣候空間差異大，對山地氣候變化的研究很少。隨著氣象現代化發展，麗水的自動氣象站密度一直在增加，目前平均站點間隔已經達到 6 km，為研究麗水山地小氣候變化提供了數據基礎。麗水白云山森林公園位于麗水城北部 2 km 處，與城區接壤，森林茂密，綠海萬象，是徒步健身、避暑休閑、旅游觀光的好去處，總面積達 2666. 6 hm2 ，是麗水的后花園，也是城市的天然生態屏障。本研究結合地形實際，利用白云山森林公園的自動氣象站數據，初探麗水白云山山地氣候特點，分析其熱量、降水、風速的立體氣候資源分布，以便為打造宜居氣候、推進麗水生態氣候資源開發提供理論基礎和科學依據。

　　1 資料與方法

　　近年來白云山森林公園山腳、山腰、山頂等不同海拔架設了自動氣象監測站，為系統地對白云山進行山地立體氣候方面的觀測與研究提供了氣象資料。

　　資料主要來源于白云山 5 個不同海拔自動氣象站數據( 區域站點信息見表 1) ，由于區域站啟用時間不一樣，選取共有的時間段 2014— 2017 年 4 a 逐時、逐日的氣溫、降水、風速等氣象要素資料，應用數理統計方法，研究不同時間尺度白云山立體氣候資源隨時間和高度的變化規律。

　　2 白云山森林公園氣溫立體氣候變化特征

　　2. 1 氣溫立體日變化特征

　　圖 1 給出了麗水白云山森林公園不同海拔溫度的日變化趨勢。圖 1a 中可以明顯看出，不同海拔的溫度日變化特征基本一致，低海拔地區氣溫較高，高海拔地區氣溫較低。海拔 170 m 的綠谷莊園日平均氣溫 18. 9 ℃，隨著海拔的升高，氣溫逐漸降低，450、640、756 m 處的日平均氣溫分別為 17. 0、16. 0 和 15. 4 ℃，而在接近白云山頂的 1072 m 日平均氣溫只有 13. 2 ℃。日平均氣溫從山腳( 170 m) 到山頂( 1072 m) 下降了約 5. 7 ℃，平均每 100 m 約降低 0. 63 ℃。但在一天的不同時刻，氣溫隨海拔降低的幅度是不同 的，變 幅 較 大 的 是 在 午 后 13: 00—18: 00 時，海拔每升高 100 m，氣溫下降約 0. 8 ℃ ( 0. 76 ～ 0. 82 ℃ ) ，其中以 16: 00 時氣溫隨海拔遞減率最大( 0. 82 ℃ /100 m) ; 其次在 11: 00—12: 00 時和 19: 00—21: 00 時，海拔每升高 100 m，氣溫下降約 0. 7 ℃ ( 0. 66 ～ 0. 73 ℃ ) ; 隨后在 09: 00— 10: 00 時和 22: 00—01: 00 時，海拔每升高 100 m，氣溫下降約 0. 6 ℃ ( 0. 55 ～ 0. 63 ℃ ) ; 而在夜間 02: 00—08: 00 時，海拔每升高 100 m，氣溫下降約 0. 5 ℃ ( 0. 46 ～ 0. 54 ℃ ) ，其中以 06: 00 時氣溫隨海拔遞減率最小( 0. 46 ℃ /100 m) 。圖 1a 中 K9091 和 K9092 站的溫度在09: 00 時有輕微的交叉，可能與兩個站點所處的坡向相關，位于東坡的 K9091 站比西坡的 K9092 站接受太陽輻射更早。

　　不同海拔溫度的日變化還可以看出，都是午后 14: 00 左右最高( 19. 5 ℃ ) ，早晨 06: 00 前后最低( 13. 6 ℃ ) ，但是隨著海拔的增加，氣溫日較差逐漸縮小，在海拔 170 m 處氣溫日較差有 7. 5 ℃，在海拔 450 m 處氣溫日較差縮小為 6. 3 ℃，在海拔 640 m 和 756 m 處氣溫日較差分別為 5. 6 ℃和 5. 8 ℃，而在海拔 1072 m 處氣溫日較差只有 4. 4 ℃。說明山腳氣溫變化幅度較大，隨著海拔升高，氣溫變幅縮小，山頂氣溫變幅最小，相對穩定少變。結合圖 1b 可以看出，各海拔都是白天溫度明顯高于夜間，而且在低海拔白天和夜間的溫度差更明顯( 170 m 相差 4. 2 ℃ ) ，高海拔溫度差明顯縮小( 1072 m 山頂相差 2. 5 ℃ ) 。白天的氣溫隨海拔的遞減率 ( 0. 73 ℃ /100 m ) 明 顯 大 于 夜 間 ( 0. 54 ℃ / 100 m) 。

　　2. 2 氣溫立體年變化特征

　　麗水白云山森林公園氣溫的年變化特征如圖 2 所示。不同海拔的氣溫月變化曲線均呈單峰分布( 圖 2a) ，峰值出現在 7 月，谷值出現在 1 月。氣溫隨著海拔的升高而逐漸降低，海 拔 1072 m 的白云山氣溫最低 ( 年 平 均 氣 溫 13. 2 ℃ ) ，海拔 170 m 的綠谷莊園溫度相對最高 ( 18. 9 ℃ ) ，其他3 站點氣溫居中。另外，隨海拔升高，氣溫年較差減小，山頂的白云山站氣溫年較差 19. 5 ℃，山腳的綠谷莊園氣溫年較差 20. 7 ℃，但幅度不大( 1. 2 ℃ ) 。年平均氣溫隨海拔遞減率降低為0. 6 ℃ /100 m，不同月份氣溫隨海拔遞減率有所差異，以 7 月最高，1 月最低。海拔每升高 100 m，7—10 月份氣溫下降約0. 7 ℃ ( 遞減率 0. 68 ～ 0. 70 ℃ /100 m) ，1—6 月和 11— 12 月氣溫隨海拔的遞減率約 0. 6 ℃ /100 m( 0. 57 ～ 0. 63 ℃ /100 m) 。

　　根據白云山森林公園四季溫度隨海拔變化特征( 圖 2b) 可以看出，夏季溫度最高( 5 站點平均溫度 24. 6 ℃ ) ，冬季氣溫最低( 6. 5 ℃ ) ，秋季和 春 季 居 中，且 秋 季 ( 17. 7 ℃ ) 高 于 春 季 ( 15. 5 ℃ ) ，年平均氣溫也比較舒適( 16. 1 ℃ ) 。不同季節氣溫都是隨海拔升高而降低的，四季溫度遞減率變幅也較為接近，分布在 0. 59 ℃ / 100 m ( 冬 季) ～ 0. 66 ℃ /100 m ( 夏 季) ，相 差不大。

　　3 白云山森林公園降水立體氣候變化特征

　　3. 1 降水立體日變化特征

　　從麗水市白云山森林公園不同海拔降水的日變化特征( 圖 3a) 可以看出，白云山森林公園降水主要集中在午后至上半夜時段( 13: 00— 23: 00) ，且在傍晚 17: 00( 5 站點平均小時降水量 0. 30 mm) 出現峰值; 除此以外，在上半夜 20: 00 也出現 1 個次峰值( 0. 26 mm) 。不同海拔的降水總體隨時間變化趨勢一致，只是變化幅度稍有差異，總體表現為中海拔的 3 個站點( 快活林 450 m，實驗林場 640 m 和陳寮山756 m) 的降水量比高海拔站點( 白云山1072 m) 和低海拔站點( 綠谷莊園 170 m) 降水量偏高。

　　白天和夜間降水量對比( 圖 3b) 來看，白天降水明顯多于夜間，主要是因為午后降水較多，以及 17: 00 點最大降水出現在白天段( 08—20 時) 。降水隨海拔變化，無論白天還是夜間，都呈現出“先增多，后減少”的變化趨勢，中間 3 個海拔的降水量明顯多于山頂和山腳，尤其是 640 m 高度降水量最為明顯。

　　3. 2 降水立體年變化特征

　　根據白云山降水的年變化特征( 圖 4a) 可以看出，不同海拔降水量的月變化趨勢基本一致，降水量峰值都出現在 6 月，次峰值出現在 8—9 月。從天氣形勢角度出發，5—6 月又被稱為主汛期，初夏梅雨期，多連陰雨天氣，雨量集中，暴雨次數多，常造成洪澇災害，降水比其他月份明顯偏多; 8—9 月經常受到熱帶氣旋的影響，是臺風影響最頻繁的時候，雨量較為充沛，因此也稱這段時間為臺汛期，降水也相對較多[12]。而秋、冬季則多受高壓系統控制，天氣晴朗少雨，降水明顯偏少。不同海拔降水對比來看，整體表現為中間海拔的 3 個站點，快活林 450 m、實驗林場 640 m 和陳寮山 756 m 的年降水量 ( 分 別 是 1665. 4 mm、1704. 9 mm 和 1680. 4 mm) ，比高海拔站點白云山 1072 m( 年降水 量 1458. 8 mm) 和低海拔站點綠谷莊園 170 m( 年降水量 1403. 3 mm) 降水量明顯偏多。降水還與坡度有一定關系[13]，今后將結合 GIS 做進一步分析。

　　白云山森林公園季節降水隨海拔變化特征 ( 圖 4b) 可以看出，夏季( 6—8 月) 降水量最多，各海拔平均降水量 660. 8 mm，春季次之( 3—5 月 432. 9 mm) ，隨之是秋季( 9—11 月331. 1 mm) ，冬季最少( 12—次年2 月162. 0 mm) 。另外，海拔較高觀測點( 1072 m 的白云山) 和較低觀測點( 170 m 的綠谷莊園) 降水比中間區域( 海拔在 450、 640 和 756 m 的快活林、實驗林場和陳寮山) 的降水量明顯偏少，即降水量隨著海拔的增加都是先增大后減小的，在海拔 600 ～ 800 m 之間降水量較大。綜合來看麗水白云山森林公園的最大降水高度約為海拔 700 m 左右，在最大降水量高度 700 m 以下降水量隨海拔的增加而增大，其中以夏季降水量隨海拔的遞增率( 41. 0 mm /100 m) 最大，過了最大降水高度，降水量隨海拔增加而減少。

　　4 白云山森林公園風速立體氣候變化特征

　　4. 1 風速立體日變化特征

　　從白云山森林公園風速隨海拔的日變化特征( 圖 5a) 可以看出，1072 m 的白云山頂風速最大，日平均風速 4. 7 m /s，由于山頂地勢空曠，下墊面摩擦作用小，風速在各時段都明顯大于其他高度，夜間風速較為平穩，約 5. 2 m /s，在 21: 00 達到最大值 5. 4 m /s，但在白天段 08: 00— 20: 00 形成一個風速低谷，尤其是午后 14: 00 左右風速達到最低值( 3. 5 m /s，與最大風速相差 1. 8 m /s) 。756 m 的陳寮山站風速較山頂( 白云山站) 明顯減小，日平均風速 2. 4 m /s，風速隨時間也是“先減小，后增大”的變化趨勢，但變幅明顯減小，最大與最小風速僅相差 0. 8 m /s。3 個低海拔的風速日變化趨勢較為相似，風速由高到低分別是 170 m 綠谷莊園( 1. 6 m /s) ，450 m 快活林( 1. 2 m /s) ，最低的是 640 m 的實驗林場 ( 僅 1. 1 m /s) ，這與站點分布的地理位置、坡向坡度、植被密度等因素有關，實驗林場周邊植被茂密，一定程度上阻礙了空氣的流通，從而降低了風速。低海拔的 3 站點，風速日變化特征與高海拔的相反，隨時間“先增大，后減小”的變化趨勢，在白天段 08: 00—20: 00 形成一個小高峰，從上午 08: 00 左右風速開始逐漸增大，在午后 15: 00 左右達到最大值，隨后再逐漸減小，風速最低值出現在早晨 07: 00 左右。

　　白云山風速隨海拔變化( 圖 5b) 來看，風速都是隨高度先減小后增大，其中夜間風速隨海拔的變化幅度更大。另外，白天與夜間風速曲線在海拔 700 m 左右出現交叉，即 700 m 以上高度，夜間風速大于白天，700 m 以下高度，白天風速大于夜間。

　　4. 2 風速立體年變化特征

　　白云山風速年變化趨勢如圖 6a 所示，不同海拔月平均風速白云山頂最高( 7. 6 m /s) ，實驗林場最低( 2. 8 m /s) ，這與林場周邊植被茂密，下墊面風阻較大有一定關系。白云山頂植被較為稀疏，地勢空曠，風速變化受下墊面的影響較小，比較有代表性，山頂風速隨月份主要表現為 “先增大，后減小”的趨勢，形成“兩峰兩谷”的分布特征，3—8 月風速相對較大，其中 6 月風速最大( 9. 0 m /s) ，次峰值在 4 月( 8. 5 m /s) ，2 月和 9 月風速最小( 均為 6. 7 m /s) 。而其他幾個海拔風速受白云山森林公園茂密樹林分布的影響較大，風速隨月份波動變化為主，變化幅度不一致，風速峰值和谷值出現時間也不一致。

　　四季風速相差不大( 圖 6b) ，春、夏季風速稍大( 4. 6 m /s) ，秋、冬季風速稍小( 4. 1 m /s) 。風速隨海拔都表現為先減小后增大，640 m 實驗林場是風速變化的轉折點，640 m 以下風速遞減率較小，隨海拔每升高 100 m，風速下降 0. 1 m /s ( 冬、春季) ～ 0. 2 m /s( 夏、秋季) ; 640 m以上風速隨海拔快速遞增，每升高 100 m，風速約增加 1. 0 m /s( 冬季) ～ 1. 3 m /s( 夏季) 。隨著海拔的增加，風速受下墊面的影響減小，風速增加也較為明顯。

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