劉英豪,解明恩,秦才江

(1.元江縣氣象局,云南 元江 653300;2.云南省氣象服務(wù)中心,云南 昆明 650034)

薩王納(Savanna)又稱熱帶稀樹草原,是一種陽生、旱生、多年生草本植物占優(yōu)勢,而大致均勻、稀疏散布著耐生、矮生、稍為直立的喬灌木的植物群落,是熱帶較干燥地區(qū)的一種典型景觀,具有極其獨(dú)特的群落外貌[1]。薩王納作為熱帶干旱地區(qū)一種獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng),以多年耐旱的草本植物為主,混有耐旱灌木和稀疏的喬木[2]。薩王納的形成主要分為地帶性和非地帶性兩種成因[3],如非洲中東部、美國加州南部、巴西南部、澳大利亞、印度、緬甸等地屬于地帶性形成的薩王納[4-6]。中國熱帶稀樹草原主要分布在西南河谷和海南島西部地區(qū)[7]。處于云南哀牢山東側(cè)的元江流域和滇北的金沙江流域,因地形封閉且受焚風(fēng)效應(yīng)影響,氣候干熱,在大氣環(huán)流和局地小氣候影響下,蒸發(fā)量大于降水量[8-9],形成了非地帶性的熱帶稀樹灌草叢(河谷型薩王納),被譽(yù)為“中國的薩王納”[10-13]。

1 研究區(qū)概況

元江干熱河谷地處云南省中南部,位于紅河中上游,處于23°19′N～23°55′N,101°39′E～102°22′E,海拔在900 m以下,是中國西南地區(qū)重要的熱帶水果產(chǎn)地。元江干熱河谷地段位于元江干流,為滇東高原區(qū)和云嶺的分界線,流域內(nèi)主要干支流呈扇形分布。元江干流全長約1 140 km,中國境內(nèi)干流長680 km,北鄰金沙江流域,西與瀾滄江以無量山為分水嶺,東接南盤江流域,南面與越南接壤。元江流域面積7.9×104km2,國境處多年平均徑流量為484×108m3,全程天然落差2 519 m,水能資源十分豐富。從上游到下游主要涉及大理的巍山、祥云、彌渡、南澗,楚雄的雙柏、南華、武定、祿豐、元謀,昆明的安寧、晉寧,玉溪的新平、元江、易門、峨山,紅河的蒙自、個(gè)舊、元陽、紅河、金平、綠春、屏邊、河口、建水、石屏等多個(gè)州、市、縣。通常所說的元江干熱河谷指的是戛灑—蠻耗河段,河谷地勢自西北向東南傾斜,形成南北縱列高山深谷地形,大部分屬山區(qū)或半山區(qū),平地面積不足5%[14]。20世紀(jì)開始人口劇增,毀林開荒造成山地森林覆蓋率大幅下降,干旱多發(fā),人居、生態(tài)環(huán)境退化。20世紀(jì)80年代區(qū)域開發(fā)引進(jìn)人工灌溉技術(shù),實(shí)行森林非消耗開發(fā)、水電資源、河谷土地資源的深度組合開發(fā),干熱河谷開發(fā)向適水綜合農(nóng)業(yè)開發(fā)方向發(fā)展,生態(tài)環(huán)境得以改善。元江縣位于干熱河谷壩區(qū),常住人口為195 647人,其中少數(shù)民族人口約占總?cè)丝诘?0%,2017年、2018年連續(xù)兩年躋身全省縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)和特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展先進(jìn)縣。

相關(guān)研究表明,干熱河谷地區(qū)農(nóng)戶的生活受到當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境與生計(jì)成本的雙重影響。為了適應(yīng)干熱河谷的氣候環(huán)境,農(nóng)戶大都選擇以種植多季節(jié)蔬菜和熱帶、亞熱帶水果以及周邊打工相結(jié)合的生計(jì)策略。元江干熱河谷是中國環(huán)境問題最嚴(yán)重、人地矛盾最突出、最具代表性的干熱河谷,隨著社會經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高,二、三產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展壯大和第一產(chǎn)業(yè)比重的下降使得非農(nóng)業(yè)人口大量增加。在西南地區(qū)整體氣溫升高、降雨量減少的宏觀氣候變化背景下,干熱河谷區(qū)氣溫和降雨變化顯得尤為突出,特殊的自然環(huán)境以及敏感脆弱的生態(tài)系統(tǒng),使得氣溫和降雨對薩王納景觀的驅(qū)動(dòng)作用顯著[15]。

前人已從地理學(xué)、植物學(xué)、生態(tài)學(xué)、氣象學(xué)等方面對西南干熱河谷,進(jìn)行了研究[16-27],得到了許多有益結(jié)論,但針對元江干熱河谷的氣候?qū)W研究偏少。本文利用元江國家基準(zhǔn)氣候站(101°58′06″ E,23°37′56″ N,506.8 m)及周邊氣象站觀測資料,系統(tǒng)分析和歸納總結(jié)元江干熱河谷的薩王納氣候特征及其成因,以期彌補(bǔ)該領(lǐng)域研究的不足。

2 元江干熱河谷薩王納氣候特征

2.1 熱量資源

元江國家基準(zhǔn)氣候站(以下簡稱元江站)最新氣候資料(1991—2020年)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),元江站年平均氣溫24.1 ℃,居云南之首。云南年均溫排名前10位的高溫地區(qū)依次為元江24.1 ℃、河口23.6 ℃、元陽22.8 ℃、景洪22.9 ℃、勐臘22.0 ℃、元謀21.6 ℃、巧家21.2 ℃、瑞麗21.0 ℃、紅河20.9 ℃、景谷20.8 ℃。元江是云南省年平均氣溫最高的地區(qū),也是中國大陸年平均氣溫較高的地區(qū)之一,熱量資源極其豐富[28-30]。按中國氣候帶類型的劃分標(biāo)準(zhǔn),元江河谷屬北熱帶(熱帶北緣)氣候類型[31],是除金沙江流域元謀“飛地”外,云南乃至全國熱帶氣候區(qū)延伸的北緣區(qū)域之一。

元江全年各月氣溫居高不下(圖1),氣溫年較差12.7 ℃,與海南島和雷州半島相近,屬中國氣溫年較差小值區(qū)。氣溫高值期出現(xiàn)在雨季開始前的5月,冬暖特征明顯。元江日平均氣溫穩(wěn)定≥10 ℃的年活動(dòng)積溫達(dá)8 798.9 ℃,是云南年活動(dòng)積溫最高和維持最長的地區(qū),全年日均溫≥10 ℃日數(shù)為365 d;日平均氣溫穩(wěn)定≥18℃的年活動(dòng)積溫為6 770.2 ℃,常年始于3月2日,止于11月14日,屬云南最典型的高原河谷熱區(qū)[31]。元江年平均地面溫度28.3 ℃,極端最高地面溫度80.4 ℃,兩者均保持了云南最高紀(jì)錄。年無霜日364 d,幾乎全年無霜,是云南無霜期最長的地區(qū)之一(元江、元陽、河口、景洪、勐臘等地年無霜日≥350 d)。

圖1 元江基準(zhǔn)站歷年月平均氣溫分布圖

表1為元江站近10年的高溫日數(shù)統(tǒng)計(jì)。2013—2022年元江日極端最高氣溫≥35 ℃以上的年平均高溫天數(shù)為115 d(占全年的31.5 %),居云南之冠,高溫炎熱天氣出現(xiàn)頻繁。2019年高溫天數(shù)突出,多達(dá)149 d(占全年的40.8 %)。除12月外,元江各月均有35 ℃以上的高溫天氣出現(xiàn),高峰期集中在4—6月。2021年5月23日出現(xiàn)44.1 ℃的極端高溫,距云南極端最高氣溫紀(jì)錄僅差0.4 ℃(元陽44.5 ℃,2014年5月18日)。

表1 元江基準(zhǔn)站近10年高溫天氣日數(shù)

2.2 水分資源

元江站年平均降雨量802.3 mm,屬云南少雨區(qū)之一,是云南典型的河谷半干旱區(qū)。降水量年際變率大,最大年降雨量1 211.3 mm(1968年),最小年降雨量375.0 mm(2019年),相差836.3 mm,是云南降水量年際波動(dòng)幅度較大的地區(qū)。降水量的月際變率也大(表2),降水主要出現(xiàn)在夏半年(5—10月),累計(jì)雨量632.3 mm,占全年總雨量的78.8 %,干濕季分明;降水高峰期出現(xiàn)在7月(140.9 mm),低谷期出現(xiàn)在12月(14.6 mm)。

表2 元江基準(zhǔn)站歷年月平均降雨量、日照時(shí)數(shù)

元江年平均相對濕度67 %,與金沙江流域的元謀、華坪、賓川等地同屬云南大氣相對濕度較小的地區(qū),是滇南地區(qū)(24°N以南)濕度最小的地區(qū)。終年氣候干燥,春季和夏季尤為突出,極端情況下相對濕度甚至不足10 %。元江年蒸發(fā)量2 592.7 mm,僅次于元謀(3 094.1 mm)、東川(2 993.7 mm),是云南蒸發(fā)較旺盛的地區(qū)之一(大于紅河、元陽、個(gè)舊、建水、蒙自,居滇南地區(qū)之首)。

元江年干燥度達(dá)3.3,小于元謀(4.8)、賓川(4.6)、東川(4.0)等地,是云南較為干燥的地區(qū)之一。元江蒸發(fā)量和干燥度存在明顯的月際變化,高值期出現(xiàn)在雨季開始前的3—5月,低值期出現(xiàn)在干季的12月。元江年潛在蒸散量≥2 500 mm、年可利用降水量(降水量減去蒸發(fā)量)≤-300 mm,是云南4個(gè)典型負(fù)值區(qū)(元江、元陽、元謀、賓川)之一,大氣水資源相對匱乏[32]。

2.3 光照資源

元江站年平均日照時(shí)數(shù)2 308.4 h,日均光照時(shí)間6.3 h/d,年日照百分率52 %。因受地形影響,年日照時(shí)長雖少于云南日照最多的金沙江流域的永仁、華坪、元謀、賓川、大姚等地區(qū),但仍屬滇南日照最多的地區(qū)之一(元江、蒙自、景洪、雙江、瀾滄、耿馬等地)。元江站日照時(shí)數(shù)存在明顯的月際變化(表2),日照最充足時(shí)段出現(xiàn)在春季3—5月,受云層和降雨的影響,盛夏7月日照最少。元江的春季和秋季日照時(shí)數(shù)屬全省的大值區(qū),光照充足。

元江站年總輻射量≥5 500 MJ/(m2·a),屬云南及中國太陽輻射較強(qiáng)地區(qū)之一,太陽能資源豐富。年總云量58%,云層遮蓋少,屬滇南地區(qū)的小值區(qū)(元江、石屏、建水、開遠(yuǎn))。年晴天日數(shù)65.2 d,屬滇南地區(qū)晴天日數(shù)的大值區(qū)(元江、石屏、建水、開遠(yuǎn)、蒙自)。

綜上所述,元江干熱河谷熱量富裕、水分欠缺、光照充足。薩王納氣候特征表現(xiàn)為氣溫高、降雨少、濕度小、蒸發(fā)大、日照足,屬北熱帶半干旱氣候類型。

2.4 氣候季節(jié)

元江春季始于1月1日,止于3月10日;夏季始于3月11日,止于11月19日;秋季始于11月20日,止于12月31日。元江是云南夏季開始最早、結(jié)束最晚的地區(qū),夏季及熱帶風(fēng)光濃郁。元江河谷(含元江、元陽、河口)是中國大陸35 ℃高溫天氣來得最早、日數(shù)最多的地區(qū)[30]。根據(jù)中國氣候季節(jié)劃分標(biāo)準(zhǔn)[33]的計(jì)算,元江干熱河谷屬云南無冬區(qū),長夏無冬、秋春相連,與滇中及滇南地區(qū)四季如春氣候明顯不同。夏季236 d、春季69 d、秋季60 d、冬季0 d,是云南夏季持續(xù)時(shí)間最長的地區(qū),跨越9個(gè)月(表3)。

表3 元江氣候季節(jié)各月平均日數(shù)

2.5 氣候舒適度

根據(jù)氣候舒適度標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算及分級[34],元江站總體氣候炎熱,尤其是4—10月,不適宜旅游和居住。但冬半年11月至次年2月的4個(gè)月內(nèi),“涼爽”和“舒適”等級占主導(dǎo),適合冬季避寒康養(yǎng)。元江是云南及中國冬季(12月—次年2月)著名的避寒勝地及康養(yǎng)旅居之地,也是云南著名的冬季熱區(qū)及經(jīng)濟(jì)作物種植區(qū)。

2.6 氣候變化

對元江站建站至2022年主要?dú)夂蛞氐哪觌H演變特征進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn):1954—2022年,元江年氣溫、年日照時(shí)數(shù)呈上升趨勢,年降水量、年相對濕度呈下降趨勢,表現(xiàn)出弱的暖干化特征;元江≥10 ℃年活動(dòng)積溫呈弱增加趨勢,氣溫日較差呈增大趨勢;元江年氣溫在2007年發(fā)生了增溫突變,降水量則在1986年和2008年發(fā)生由升到降的突變。這與相關(guān)學(xué)者得出的結(jié)論基本一致[35-36]。

3 元江干熱河谷薩王納氣候與其它熱區(qū)的比較

3.1 熱量條件

西雙版納屬熱帶季風(fēng)氣候(大陸性熱帶季雨林氣候),日溫差大,濕熱;海南島為熱帶季風(fēng)氣候(海洋性熱帶季雨林氣候),日溫差小,濕熱;元江干熱河谷(熱帶稀樹草原氣候)日溫差大。從年均溫、極端最高氣溫、≥10 ℃活動(dòng)積溫等3個(gè)要素的對比發(fā)現(xiàn)(表4),元江絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)優(yōu)于其它熱區(qū),熱量資源相對更豐富。

表4 3個(gè)熱區(qū)的熱量條件對比

3.2 炎熱程度

歷史上,中國極端最高氣溫出現(xiàn)在新疆吐魯番(東坎48.3 ℃,2001年6月21日)[30]。與元江熱帶草原氣候不同,新疆吐魯番為溫帶干旱荒漠氣候。雖然元江極端最高溫與吐魯番尚存差距,極端高溫炎熱程度不及吐魯番,但元江≥35 ℃炎熱天數(shù)較多,夏季(日均溫≥22℃)日數(shù)明顯多于吐魯番(表5),元江高溫炎熱期明顯長于吐魯番。

表5 不同炎熱地區(qū)相關(guān)氣象數(shù)據(jù)

3.3 典型干熱河谷

選取云南金沙江流域干熱河谷的2個(gè)代表站華坪(1 228.7 m)、元謀(1 121.8 m),與云南元江流域的2個(gè)干熱河谷代表站元江(506.8 m)、元陽(312.2 m)進(jìn)行比較(表6)?？傮w而言,因緯度偏低,元江干熱河谷的熱量條件高于金沙江干熱河谷,熱量資源優(yōu)越;同處元江干熱河谷的元江和元陽,因緯度偏南和海拔偏低,元陽的熱量條件更好、極端炎熱程度更明顯。

表6 典型干熱河谷地區(qū)相關(guān)氣象數(shù)據(jù)

3.4 緯度相近毗鄰地區(qū)

分別選取與元江站緯度相近且東西兩側(cè)相互毗鄰的石屏站、墨江站進(jìn)行氣象要素的對比分析(表7)。石屏站(102°28′22″ E,23°42′57″ N,1 478.9 m)位于滇中湖盆高原與哀牢山地結(jié)合部的石屏壩子(盆地),屬南亞熱帶半干旱氣候,具有高原型、年較差小、日較差大、半干旱特征;墨江站(101°40′14″ E,23°27′20″ N,1 366.0 m)位于哀牢山脈中段西側(cè)山區(qū),屬南亞熱帶濕潤氣候,具有山地型、年較差小、日較差大、濕潤特征;元江站(101°58′06″ E,23°37′56″ N,506.8 m)位于哀牢山脈中段東側(cè)的元江河谷,屬熱帶稀樹草原氣候(北熱帶半干旱氣候),具有河谷型、年較差小、日較差小、干熱特征。與緯度相近的毗鄰地區(qū)相比,元江河谷的年平均氣溫、活動(dòng)積溫、極端最高氣溫都要大得多,而相對濕度卻明顯偏小,干熱河谷氣候特征非常顯著。

表7 緯度相近毗鄰地區(qū)相關(guān)氣象數(shù)據(jù)

4 元江干熱河谷薩王納氣候成因

干熱河谷的出現(xiàn)和分布具有明顯的自然環(huán)境背景,并且標(biāo)示著自然地帶性環(huán)境的特殊性。云南干熱河谷是鑲嵌在山原亞熱帶濕潤與半濕潤背景中的干旱熱谷,水平分布是不連續(xù)的。干熱河谷的成因主要包括4個(gè)部分,即區(qū)域氣候環(huán)境和水熱平衡狀況、森林植被逆向演替和生態(tài)環(huán)境退化、土地結(jié)構(gòu)和河谷坡地退化、人為擾亂影響?；A(chǔ)土地資源退化,在喪失森林植被有效維護(hù)調(diào)節(jié)下,河谷深切、地形走向、海拔對水汽的分異作用影響不斷擴(kuò)大,逐漸演化形成以現(xiàn)代“干熱”為特征的地方性氣候及相應(yīng)景觀。元江河谷500年來環(huán)境變遷研究表明,原有熱帶溝谷季雨林的破壞,促使了熱帶稀樹灌叢及相應(yīng)干熱氣候的發(fā)展演化[37]。本文從地理環(huán)境、氣候背景、大氣環(huán)流、地形地貌4個(gè)方面探討元江干熱河谷薩王納氣候的成因。

4.1 地理環(huán)境

低緯度。全球著名的稀樹草原(Savanna)均分布在低緯熱帶地區(qū),約在南北緯10°至南北回歸線之間。中國的稀樹草原也主要集中西南干熱河谷、臺灣島、海南島,均屬30° N以南的低緯度地區(qū)。緯度低,太陽高度角高,太陽輻射強(qiáng),是導(dǎo)致氣溫高、熱量足的基礎(chǔ)。

遠(yuǎn)離海洋。全球著名的稀樹草原地區(qū)和中國西南干熱河谷地區(qū),均地處內(nèi)陸,遠(yuǎn)離海洋,水汽條件差。降水少、濕度小、日照強(qiáng)、蒸發(fā)大,是導(dǎo)致大氣干燥的根本。

高原。全球著名的稀樹草原地區(qū)均屬低緯高原,如東非高原、南非高原、印度高原、巴西高原等,而包括元江在內(nèi)的西南干熱河谷地區(qū),也屬于中國的低緯高原地區(qū)(云貴高原和橫斷山區(qū)),氣候特征表現(xiàn)為雨量少,氣溫年較差小、日較差大,干濕季分明,干旱突出。

低海拔。西南地區(qū)的元江干熱河谷、金沙江干熱河谷、瀾滄江干熱河谷、怒江干熱河谷、南盤江干熱河谷等地,是云貴高原和橫斷山區(qū)中的“低海拔”谷地和盆地,海拔200～800 m,是云貴高原大地形中的海拔“飛地”,多呈南—北向或西北—東南向插花性分布。低緯高原山區(qū)中夾雜著低海拔谷地,加劇了大氣干暖和熱量集聚,導(dǎo)致干熱特征顯著。

4.2 氣候背景

云南整體上屬于中國西部型亞熱帶半濕潤氣候類型,氣候兼有季風(fēng)、山地、高原、低緯的綜合特征。

季風(fēng)氣候。云南北倚青藏高原,南臨熱帶海洋,地處南亞季風(fēng)和東亞季風(fēng)交叉影響區(qū)域。受熱帶季風(fēng)和青藏高原影響,形成了冬干夏濕的季風(fēng)氣候。四季如春,干濕季分明。雨季(5—10月)降水量約占全年的85%～95 %,主汛期(6—8月)雨量集中,洪澇明顯;干季(11月—次年4月)降水稀少,僅占全年的5%～15 %,旱象突出。云南河谷地區(qū)雨季降水的轉(zhuǎn)化形式是蒸發(fā)損耗和匯成地表徑流快速流失,干季地面則維持劇烈蒸發(fā)狀況。由于地面物質(zhì)組成“石礫化”和土層裸露,地面吸熱升溫快、氣溫高、維持長。季節(jié)性干旱是干熱河谷最本質(zhì)的氣候特征。

山地氣候。云南地勢由西北向東南呈階梯狀下降,高緯度與高海拔重疊,低緯度與低海拔結(jié)合,加劇了南北之間的氣候差異。從南到北分布有北熱帶(準(zhǔn)熱帶)、南亞熱帶、中亞熱帶、北亞熱帶、南溫帶(暖溫帶)、中溫帶、高原氣候區(qū)(北溫帶)7個(gè)氣候帶,幾乎囊括了中國的各種氣候類型。以哀牢山為界,云貴高原與橫斷山區(qū)的氣候差異顯著。山高谷深,氣候垂直差異大,立體氣候明顯,導(dǎo)致光、熱、水資源分布獨(dú)特。在正向垂直地帶性的表現(xiàn)是窄幅帶狀的急速變化,深陷地形則更接近于自然地帶的水平地帶性特征。在河谷地區(qū)易形成高熱量地帶,氣溫持續(xù)偏高,年積溫8 000 ℃以上,冬季日均溫≥10 ℃,達(dá)到南亞熱帶至北熱帶條件,暖冬特征顯著。

低緯高原氣候。云南省處于30° N以南地區(qū)的亞熱帶地區(qū),形成了年溫差小,四季不分明的低緯氣候。同時(shí),云南又地處云貴高原和橫斷山區(qū),平均海拔約2 000 m,具有光照足、輻射強(qiáng)、氣溫日較差大的高原氣候特征。云南是中國唯一兼有低緯和高原特征的特殊氣候區(qū),冬暖夏涼、夜冬晝夏。云南干熱河谷地區(qū)弱化了高原特征,強(qiáng)化了低海拔(平原)特征,低緯度低海拔的疊加,有利于大氣熱量集聚,熱量條件優(yōu)于高原及高海拔山區(qū)。熱帶性是干熱河谷氣候的另一本質(zhì)特征。

4.3 大氣環(huán)流

季風(fēng)氣團(tuán)。云南冬半年(干季)受北非、西亞、南亞大陸干暖氣團(tuán)和北方南下干冷氣團(tuán)影響,天氣晴暖,降水稀少、空氣干燥、風(fēng)速大、蒸發(fā)快、晴天多、日照足;夏半年(雨季)受印度洋西南暖濕氣流和太平洋東南暖濕氣流影響,雨量充沛,降水集中、空氣濕潤、風(fēng)速小、氣溫高、蒸發(fā)大、寡照多陰。西南季風(fēng)和東南季風(fēng)暖濕氣流在往云南山原腹地行進(jìn)過程中逐步減弱,隨著水汽運(yùn)行路徑的延伸,經(jīng)多次地形抬升而形成山地降雨,引起水汽能量、規(guī)模、厚度的明顯衰減。云南大部地區(qū)降雨量與同緯度相鄰地區(qū)相比,是兩支季風(fēng)多雨帶中的“少雨區(qū)”,同時(shí)云南高原卻有著較多的蒸發(fā)量,使降水蒸發(fā)的比值相對較大,形成中國低緯地區(qū)的一個(gè)相對干旱帶(區(qū))。而高原河谷地區(qū)降水更少、氣溫更高、蒸發(fā)更強(qiáng),從而形成河谷型高溫炎熱干旱少雨區(qū)。

昆明準(zhǔn)靜止鋒。昆明準(zhǔn)靜止峰是冬半年因受云貴高原地形阻擋而形成的冷暖氣團(tuán)交綏鋒面,常在滇黔交界地區(qū)一帶停滯或東—西擺動(dòng),是一條氣候鋒。鋒面以西為干暖氣團(tuán)控制,天氣晴朗,陽光明媚;以東為濕冷氣團(tuán)控制,天氣陰冷,陰雨寡照。云南干熱河谷分布范圍集中在西南季風(fēng)區(qū)內(nèi),冬半年受熱帶大陸季風(fēng)控制天氣晴朗干燥,受昆明準(zhǔn)靜止峰影響少且短暫,區(qū)域性干旱狀態(tài)持續(xù)時(shí)間長達(dá)半年多(11月—次年5月),干熱河谷的暖冬特征突出。

副熱帶高壓。云南位于環(huán)北半球副熱帶高壓帶地理位置,因受高原和季風(fēng)影響,云南處于北半球副熱帶高壓帶的斷裂處,介于副熱帶高壓和季風(fēng)低壓的邊緣。中國江淮、江南、華南地區(qū)盛夏受西太平洋副熱帶高壓控制,熱力下沉增溫,天氣晴朗形成高溫干旱;云南高原地區(qū)春末夏初受大陸干暖西風(fēng)急流控制,動(dòng)量下傳增溫,天氣干燥形成高溫干旱。盛夏西太平洋副熱帶高壓非常強(qiáng)盛時(shí),也可西伸控制云南,形成夏季局部高溫,強(qiáng)度弱于東部地區(qū)。

4.4 地形地貌

高原山脈。西北部海拔4 000 m以上的青藏高原最大限度地阻擋了冬季北方南下冷空氣對云南的入侵;滇東海拔2 000 m左右的云貴高原很大程度上阻擋了沿青藏高原東側(cè)南下回流冷空氣對滇中、滇南的侵?jǐn)_;滇西屬橫斷山區(qū)南延部分,平均海拔2 500 m以上,南北走向的高黎貢山、碧羅雪山、云嶺、無量山等阻擋了偏西氣流的運(yùn)行;作為云南氣候分水嶺重大屏障且呈西北—東南走向的哀牢山脈,阻擋了西南暖濕氣流的東北流動(dòng)和東北冷空氣的西南流動(dòng)。

河谷盆地。元江干熱河谷總體呈西北—東南走向,河谷西側(cè)尤為陡峭。既是東南氣流北上通道,又是西南暖濕氣流下沉聚集地,焚風(fēng)效應(yīng)顯著。同時(shí)冬季還是東北冷空氣的注入地,“冷墊”顯現(xiàn),氣層穩(wěn)定,逆溫明顯;從海拔2 500 m下降到400 m的谷底江面,氣溫升高約12 ℃;元江河谷中上游干熱、下游濕熱特征顯著;元江縣城位于元江河谷最大的壩子(元江盆地),由于壩子兩端的河谷口小,壩子聚集的熱氣團(tuán)比起單純的河谷氣流交換更慢,熱量更不容易散失,以谷風(fēng)形式持續(xù)較長時(shí)間;焚風(fēng)效應(yīng)使得地面蒸發(fā)更加旺盛,水汽散失態(tài)勢長時(shí)間維持;元江河谷地處背風(fēng)坡,西南側(cè)有西北-東南向的哀牢山脈和無量山脈,與西南季風(fēng)近于正交,直接阻擋了西南暖濕氣流,加劇了河谷焚風(fēng)效應(yīng);元江縣境最高海拔2 580 m,最低海拔327 m,相對高差2 253 m,導(dǎo)致高寒山區(qū)與河谷盆地年溫差達(dá)12.2 ℃。

綜上所述,地理、氣候、環(huán)流的大尺度背景和地形地貌的微尺度環(huán)境,構(gòu)成和影響了元江干熱河谷區(qū)的熱量來源、積累和水分收支,是元江干熱河谷薩王納氣候形成的主要自然影響因子(表8)。

表8 元江干熱河谷薩王納氣候主要自然影響因子

5 結(jié)論與討論

5.1 結(jié)論

根據(jù)上述多方面綜合分析可以看出:

(1)元江干熱河谷熱量富裕、水分欠缺、光照充足,薩王納氣候特征表現(xiàn)為氣溫高、降雨少、濕度小、蒸發(fā)大、日照足。

(2)元江干熱河谷屬北熱帶半干旱氣候類型,是除金沙江流域元謀“飛地”外,云南乃至全國熱帶氣候區(qū)延伸的北緣區(qū)域之一;是云南夏季開始最早、結(jié)束最晚、持續(xù)時(shí)間最長的地區(qū)(無冬區(qū));是中國大陸≥35 ℃高溫天氣來得最早、日數(shù)最多的地區(qū);是中國大陸熱量資源(≥10 ℃年活動(dòng)積溫)最富足的地區(qū)。

(3)元江干熱河谷熱量條件優(yōu)于海南島、西雙版納和金沙江干熱河谷地區(qū),熱量資源優(yōu)越。雖然極端高溫炎熱程度不及新疆吐魯番,但夏季日數(shù)和高溫炎熱期長于吐魯番;與緯度相近的毗鄰地區(qū)相比,元江干熱河谷特征尤為顯著。

(4)西南季風(fēng)和東南季風(fēng)在云南山原腹地行進(jìn)過程中逐步減弱,引起水汽能量、規(guī)模、厚度明顯衰減,導(dǎo)致元江河谷降水偏少,季節(jié)性干旱突出;青藏高原、云貴高原阻擋了冬季冷空氣對云南的入侵,西部哀牢山脈阻擋了西南氣流的流入。

(5)地理、氣候、環(huán)流的大尺度背景和地形地貌的微尺度環(huán)境,共同構(gòu)成和影響了元江干熱河谷區(qū)的熱量來源、積累和水分收支,是元江干熱河谷薩王納氣候形成的主要自然原因,影響的關(guān)鍵自然因子包括高原內(nèi)陸、低緯度、低海拔、季風(fēng)、河谷盆地、焚風(fēng)效應(yīng)等。

5.2 討論

(1)從氣候月、季分布可以看出元江縣秋春相連、長夏無冬,體現(xiàn)出元江干熱河谷冬半年優(yōu)異的氣候特質(zhì)。充分發(fā)揮干熱河谷冬季旅游氣候資源優(yōu)勢,大力發(fā)展康養(yǎng)產(chǎn)業(yè),打造云南乃至中國的冬季著名避寒勝地,有力推進(jìn)元江滇中連接滇南、滇東南的區(qū)域中心建設(shè)[38-39]。

(2)大自然在這片河谷地帶上培育出了許多世界少有、中國唯一的奇妙植物,形成了獨(dú)特的生態(tài)類型,具有極高的科考和生態(tài)價(jià)值。積極開展元江蘇鐵(cycas parvula)、云南火焰蘭(renanthera imschootiana)等元江狹域特有、珍稀瀕危物種的收集和保護(hù)工作,加快實(shí)現(xiàn)“人與自然和諧共生”的2050年生物多樣性愿景,提升干熱河谷薩王納生物多樣性保護(hù)和持續(xù)利用空間。

(3)開展干熱河谷生態(tài)系統(tǒng)的形成過程及其維持機(jī)制、干熱河谷的地質(zhì)構(gòu)造及其導(dǎo)致的環(huán)境效應(yīng)、干熱河谷群落結(jié)構(gòu)與功能及其對氣候變化與響應(yīng)等方面的研究;研發(fā)干熱河谷退化生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)技術(shù),建立生態(tài)恢復(fù)示范區(qū);建立干熱河谷自然資源調(diào)查監(jiān)測和生態(tài)保護(hù)修復(fù)技術(shù)體系;加強(qiáng)干熱河谷特色生物資源的開發(fā)利用,構(gòu)建循環(huán)產(chǎn)業(yè)體系。

(4)著力構(gòu)建高原特色現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、特色生物資源加工等現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系,努力構(gòu)建以資源促科研、以科研促產(chǎn)業(yè)、以產(chǎn)業(yè)促發(fā)展的產(chǎn)學(xué)研一體化發(fā)展格局。地區(qū)發(fā)展的密碼,藏在獨(dú)特的自然條件里,藏在因地制宜的發(fā)展方式里。2022年,云南省芒果種植面積約12.27×104hm2(184.1×104畝),位居全國第一,以芒果為代表的熱帶水果種植業(yè),盤活了干熱河谷土地。立足干熱河谷生態(tài)脆弱實(shí)際,兼顧生態(tài)和生產(chǎn),根據(jù)市場需求自主調(diào)整結(jié)構(gòu);依托有利氣候條件改良種植技術(shù),尋找適合干熱河谷的種質(zhì)資源,錯(cuò)峰上市確保競爭優(yōu)勢。