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九连山国家级自然保护区的气候概况
李迎春(江西省气象科学研究所)
(江西九连山自然保护区科学考察与森林生态系统研究)
 

  江西九连山自然保护区位于南岭东段九连山山脉北坡。地处中亚热带南部,受大陆和海洋气候的双重影响,气候温和湿润,有明显的干、湿季。保护区年平均气温16.4℃,1月平均气温6.8℃,7月平均气温24.4℃,历年极端最高气温37.0℃(1986年),极端最低气温-7.4℃(1991年)。年平均降水量2155.6mm,年平均相对湿度85%,2~9月为雨季,月平均降水量最低147.9mm,10~1月为旱季,月平均降水量最高为70.7mm。保护区地势南高北低,海拔高度280~1430m,坡度一般25~40°,茂密而丰富多样的植被和特殊的山地地形使保护区具有夏无酷暑、冬无严寒、春季多雨气温变幅大、秋季多秋高气的气候特征。
  2.1 影响保护区气候的主要天气系统
  大气中存在多种随空间和时间尺度变化的运动,造成热昊、水汽、能量、动量的交换和平衡,从而形成形形色色的天气系统,各种天气气候现象的产生往往是两个或两个以上天气系统相互作用的结果。保护区处于典型的亚热带湿润季风气候区,是冷暖气团经常交会的地带,不仅受西风带天气系统的影响,而且也受热带副热带天气系统的影响。加上保护区复杂的地理生态环境,致使环流演变、季节转换及天气过程等较复杂,具有特定的规律。每当环流异常时,可造成保护区局部旱、涝、风灾和冻害等灾害性天气。下面介绍影响保护区气候的主要天气系统。
  2.1.1 副热带西风急流
  又称南支急流,冬季在北纬25°~30°附近,常活动在长江以南上空,夏季则向北推移约10~15纬度,它对保护区冬半年的天气气候影响很大。东移的南支急流中的小波支,即所谓的南支槽、印缅槽、槽前的西南暖湿气流是保护区冬半年的主要水汽通道,在东移输送过程中与蒙古冷高压向南输送的冷空气相遇形成华南准静止锋,是造成保护区冬季阴雨天气的主要天气系统。如果不断有西南暖湿气流补充,则华南准静止锋维持时间较长,造成保护区持续的低温阴雨天气。
  2.1.2 西太平洋副热带高压
  西太平洋副热带高压(以下秒副高)是常年存在于太平洋西部上空的一个活动中心,它随季节的变化而不断北进西伸、南退东缩。在副高控制区内多为晴热省雨天气,而在副高边缘则是严重天气现象产生的地方。春季大陆增暖较快,蒙古高压所控制的范围及强度已明显缩小和减弱,而副高则开始西伸加强,华南出现偏南风。4月中旬以后,当副高脊线稳定在20°N附近,其北侧边缘是我国华南地带,华南汛其开始。6月中旬脊线第一次北跳,越过20°N线,稳定在20°~25°N ,季风北进,长江流域处于副高北侧边缘,梅雨开始。7月中旬副高再次北进,雨带北移,长江流域处在副高控制区内。直至8月中旬,正是副高势力强盛期,而华南处在副高南侧边缘,受其影响进入后汛期。如果西太平洋副热带高压活动异常,往往造成本区的反常天气,从而产生干旱、洪涝等灾害性天气。
  2.1.3 热带气候
  热带气旋是发生在热事海面上,具有暖中心结构的强烈的气旋性涡流。当热带气旋中心附近平均风力小于8级时称为热带低压,8~9级称为热带风暴,10~11级称为强热带风暴,12级或以上称为台风。热带气旋经过的陆地上常常伴有狂风、暴雨天气,是保护区夏季降水的主要天气系统之一。热带气旋往往活动在副热带高压的边缘,其移动路径与副高的位置关系密切,影响保护区的热带气旋一般以7~9月份登陆的为多,强度也较大。但在10~11月深秋季节,也可能有一些热带气旋侵袭我国华南地区,由于保护区位置靠近华南地带,受其外围边缘影响,往往会在深秋少雨季节造成意外的降水。
  2.1.4 冬季系统
  保护区一般9月底开始也现东北季风。这时西太平洋副热带高压开始明显衰退,处于我国北部中高纬度一带的蒙古冷高压活动开始增强,冬季风势力开始加强。保护区从此时起致年5、6月分,会多次反复出现强度下不同的冷空气侵袭过程,往往产生大风降温和冰、霜、雨、雪等天气过程。典型的是多发于12~2月份的寒潮,当北方冷空气侵入,24小时内降温达10℃以上,同时过程最低气温5℃以下的天气过程称为寒潮。入侵保护区的寒潮主要有三条路径:一是西路,从西伯利亚西部或蒙古国西部进入我国新疆或河套以西地区,经河西走廊、四川盆地或以西南下,该路径的寒潮使保护区受“西高东低”形势控制,可维持较长时间的晴好天气。二是中路,从西伯利亚中部和蒙古国进入我国,经河套地区和华中南下,该路径的寒潮势力一般比较强,侵入保护区后常 常带来急剧降温、偏北大风和冰霜雨雪等灾害性天气。三是东路,从蒙古国东部和我国东北经华北平原南下,在该路径寒潮下,保护区处于冷高压的底部或后部,可能遭遇低温雨雪天气。
  2.1.5 中小心度强对流天气系统
  大气中时常有强雷暴、冰雹及龙卷风等天气现象,是一些由空气强烈对流产生的局部灾害性天气,称为中小尺度天气系统。中小尺度天气系统的发生、发展一般都有大尺度天气系统为背景,具有与大尺度天气系统不同的运动特征,即空间尺度小,存在时间短,气象要素的梯度很大,天气现象变化剧烈,垂直速度大等。中尺度天气系统的水平范围大约在十几千米至二三百千米,生命期约为几小时至十几小时,小尺度天气系统多发生于季节转换期,如冰雹,以2~4月为主,山谷、山间盆地、山体和平原交接地带均有雹灾记录,冰雹的路径大多呈带状,降雹区域往往是一个狭长地带,其行程由几千米到几十千米不等,俗称“雹打一条线”,就是由强对流天气系统造成。
  2.2保护区气候资源概况
  九连山自然保护区在江西省龙南县境内,自20世纪80年代初建立保护区以来,在虾公塘保护站就设立了一个气象观测场,但曾短期间断过,资料不连续。1983年4月至1986年3月江西省气象局在对九连山气候进行考察期间,在不同海拔高度设立了3个气候考察站。我们以龙南县气象站1961~2000年共40年的气象观测资料为参考,把虾公塘气象站20年观测资料和3个短期气候考察站的资料订正处长40年。以虾公塘资料为代表评价保护区气候的平均状况,结合龙南县和考察站资料评价保护区气候资源的垂直变化情况(表2—2)
  表2-2 九连山自然保护区各气象观测点情况


观测点

海拔高度(m)

资料年代

经纬度

杨村

310

1983.4~1986.3

24°38′N, 114°38′E

古坑

450

1983.4~1986.3

24°38′N ,114°34′E

虾公塘

610

1982~1986 1988~2000

24°33′N ,114°28′E

上湖

800

1983.4~1986.3

24°34′N, 114°29′E

龙南

205

1961~2000

24°55′N, 114°49′E

  2.2.1 温度与热量
  2.2.1.1 平均气温及其年际变化
  保护区的平均气温为16.4℃,比龙南县气象站(以下简称县站)低2.5℃。平均气温1月份最低为6.8℃,比县站站低2.0℃;7月份最高为24.4℃,比县站低3.3℃。从气候角度划分,中亚热带地区4~10月为生长季,11~3月为越冬季。保护区4~10月平均气温为21.4℃,比县站低2.8℃;11~3月平均气温为9.4℃,比县站低2.3℃。
  保护区12月、1月和2月平均气温大多低于9.0℃,大致为冬季,但冬无严寒,最低的1月也有6.8℃;5~9月各平均气温都在20.0℃以上,大致为夏季,但夏无酷热,气温最高的7月份也不过24.4℃;3月、4月平均气温14.4℃,大致为春季;10月、11月平均气温15.7℃,大致为秋季。春秋两季在保护区属过渡性季节,时间短暂,春季气温变幅大。降水日数多,秋季多秋高气爽,是一年中最舒适的季节。
  保护区年平均气温最高为17.4,℃(1987提),最低为15.9℃(3984年)相差1.5,说明其年际变化并不大。年际差异以冬季和初春的12月、1月、2月和3月为最大,约4.6~6.1℃,有明显的冷冬和暖冬。如1983~1984年间是一个较明显的冷冬,冬季3个月的平均气温3.9~7.4℃间,明显低于正常年份的7.5℃。表2-3为保护区与县站月站平均气温比较。图2-2为根据表2-3绘制的保护区与县站月平均气温变华曲线,可以很清楚地看出保护区年平均气温变化的规律。(图省略)
  2.2.1.2 极端气温和年≥30℃、3≥5℃≤及0℃、≤-5℃的日数
  保护区每年的极端最高气温在32.6~37.0℃之间,多出现于6、7、8三个月,而海拔较低的龙志县出现同样值的极端最高气温的时段为4~10月,保护区多年极端最高气温为37.0℃(1984年7月)。每年的极端最低气温在-0.8~7.4℃间,多出现于12月和1月,多年极端最低气温为-7.4℃(1991年12月)。
  一年中最高气温≥30℃的日数保护区平均52天左右,多出现于5~9月,县站112天左右,多出现于4~10月,保护区比县站平均少近60天;≥35℃高温日数保护区3~5天,出现7、8两月,县站12天左右,多出现于6~9月,保护区比县站少7~9天;充分说明保护区夏季凉爽宜人,是避暑的好地方。极端最低气温≤0℃的日数保护区平均17天左右,多出现于11~3月,个别年份4月也有出现,县站11天左右,多出现12~2月,保护区比县站多6天左右;≤-5℃的日数保护区平均1~2天,多数年份不出现,县站基本不出现,说明保护区虽然海拔较高,但由于纬度偏南,冬季没有严寒出现,为动植物生育提供了良好的越冬环境,是保护区保持生物物种丰富多样的重要保证。表2-4列出的是保护区与县站极端温度的比较情况。
  表2-4 保护区与县站极端温度比较

 

极端最高(℃)

极端最低(℃)

≥30℃日
数(天)

≥35℃数(天)

≤0℃
数(天)

≤-℃的
日数(天)

保护区

37.0

-7.4

52

3-5

17

1-2

县站

37.4

-6.0

112

12

11

0.2

  2.2.1.3 年日平均气温≥10℃初、终日期及积温
  中亚热带地区常用日平均气温稳定通过10℃初、终日间的积温来衡量喜温作物生长所需的热量资源状况。保护区年平均气温稳定通过≥10℃初、终日期及积温
  中亚热带地区常用日平均气温稳定通过10℃初、终日间的积温来衡昊喜温作物生长所需的热量资源状况。保护区年平均气温稳定通过10℃的初日平均在3月31日,终日为11月18日,期间天数为233天,期间积温为4852.5℃。县站稳定通过10℃10℃的初日平均为3月13日比保护区提早18天,终日为12月1日,比保护区多1078.0℃,由于保护区海拔比县站高(见表2-2),可见,稳定通过10℃这一界限温度随海拔高度的增加初日推迟,终日提前,持续天数缩短,积温减少,这反映了热量资源高度随高度增加趋于减少的状况。表2-5是保护区与县站情况比较。

 

  表2-5 保护区与县站≥10℃、初、终日持续天数及积温比较

 

≥10℃初日(日/月)

≥10℃终日(日/月)

≥10℃持续日数(天)

≥10℃积温(℃)

保护区

31/3

18/11

233

4852.5

县站

13/3

1/12

264

5930.5

  2.2.2 降水
  2.2.2.1 降水量
  九连山保护区年平均水量为2155.6mm,县站为1522.8mm,保护区比县站多632.8mm。5月份降水量最大为321.7mm,12月份降水量最少。4~10月喜温作物生长季降水量为1573.0mm,占全年雨量的73%之多,充分说明了保护区雨热同季,非常适宜生物的生长繁衍。7~9月是副热带高压控制期,在保护区周边低丘、平原地带一般是晴热少雨天气,多高温干旱发生,而此上上保护区此期高温日数省(见表2-4),说明保护区高温干旱不明显。2~9月是保护区集中降水时段,降水量为1970.0mm,占全年雨昊的91.4%,10~1月是少雨季节,4个月的降水量仅为186.0mm,占全年降水量的8.6%,说明保护区有较明显的偏干季节。12月、1月、和2月为冬季,前两个月降水很少,仅有89.2mm,而2月份降水突然大幅增加,达200.5mm,这主要是与副热带西风急流东移有关,由于此时温度仍较低,降水又多,往往多雨淞、雾淞和低温连阴雨等灾害性天气发生。保护区与县站降水见表2-6。由表2-6拟合的保护区与县站年降水量变化曲线(图略)
  2.2.2.2 蒸发量
  保护区年蒸发量为790.2mm。蒸发主要与蒸发量温度、风速、湿蒸发量度等要素有关,但主要是与温度有关。一年中各月蒸发量的变动与该月平均气温密切相关,7月份蒸发量最大为108mm,8月次之,为104.5mm,2月份蒸发量最少为27.1mm。1月次之为29.8mm。同降水相比,除10月、11月、12月3个月的蒸发量略高于降水量外,其余月份均有盈余,特别是是2~6月盈余较大,降水量比蒸发量多177.4~246.0mm,说明保护区常年土壤水分有盈余,湿润度大。由于森林植被覆盖率高,进一步减少了蒸发量,与县站比较,年蒸发量保护区少697.5mm,7月份少95.2mm,2月份少34.7mm。保护区与县站蒸发量比较见表2-7。(表略)
  2.2.2.3 相对湿度
  保护区多年平均相对湿度为85%,比县站的80%高出5个百分点。一年中各月的平均相对湿度变动于77%~89%之间,其变化与多雨和少雨季节密切相关。在多雨的3~6月为87%~89%,比县站高2~6个百分点,而且经常出现96%、97%或98%以上的高值。在少雨的10月、11月、12月和1月为77%~82%,但也比县站高1~5个百分点。其余4个月在86%~88%之间,比县站高5~8个百分点。充分说明保护区有相当高的空气湿润度。

  2.2.3 日照
  九连山保护区由于山体高低起伏不平,植被良好,年、月实际日照时数明显低于原地带的县站。据江西省气象局王保生等人研究表明,保护区年平均日照时数为1069.5小时(虾公塘),比县站的1725.2小时省655.7小时。7月最大为149.2小时,2月最小为51.9小时。比较见表2-9


月份

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

保护区

69.0

51.9

52.3

59.2

78.3

85.3

149.2

131.0

42.8

105.2

92.3

83.0

1069.5

县站

111.7

74.4

77.4

87.8

128.9

145.1

239.1

219.4

177.5

167.1

147.6

149.6

1725.2

  2.3 保护区气候资源的垂直变化
  2.3.1 温度的垂直变化
  2.3.1.1 平均气温的垂直变化(表略)
  由表可析可知,保护区年、月平均气温随海拔高度的上升平均呈递减趋势。年平均气温递减率为0.44℃/100m,即每上升100m年平均降低0.44℃,保护区海拔高度范围大致为280m(方洞)~1434m(黄牛石),由此可推知保护区平均气温变动范围从高海拔区到低海拔区约为13.1~18.2m。3月平均气温递减率最小,为0.23℃/100m,与其他大部分山系平均气温递减率最小多出现在1月份不同,主要是因为九连山纬度偏南,1月受强大冬季风影响的频率较低(强大的冬季风影响是山区冬季逆温存在的主要原因,由逆温存在气温递减率就小),因而冬季保区逆温现象不明显,气温垂直递减仍达0.460℃/100m。而3月份日照偏少,阴雨天气多,各层次向大气中辐射散热不强烈,高海拔地区由于经常降水反而容易获得更多的因水汽凝结所释放的潜热。8月份平均气温递减率最高为0.61℃/100m。春季(3、4月)平均气温递减率为0.37℃/100m;夏季(5~9月)为0.52℃/100m;秋季(10、11月)为0.44℃/100m,冬季(12月至翌年2月)为0.35℃/100m。可见,一年中冬季平均气温递减率最小,夏季最大,而春秋两季介于冬、夏之间,(图略)

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