1959—2018年西双版纳热带雨林地区气候特征分析

字冉 孔震 朱原钦

摘要 利用西雙版纳热带雨林地区景洪、勐海和勐腊气象站1959—2018年逐日气象资料，分析了近60年来西双版纳热带雨林地区气温、降水等气候特征。结果表明，1959年以来，景洪地区存在显著增温趋势（0.28℃/10年），明显高于同时期中国平均气温的增加幅度;而以2010年为界，勐海和勐腊的年平均气温呈现剧烈下降的趋势（-1.8和-1.5℃/10年）。与夏季平均气温的变幅相比，热带雨林地区冬季平均气温的降温更显著，且勐海和勐腊变化趋势与年平均气温的气候特征一致。热带雨林地区3个站年总降水量及各季节降水量在1959—2018年并没有显著增加或减少的趋势。景洪、勐海地区在第26候进入雨季，勐腊在第25候进入雨季，持续时间景洪和勐腊为4.6个月，勐海5.1个月。自20世纪90年代中后期以来，勐腊年平均风速的增加强度明显于景洪，这因为景洪站地处城区，城市变化剧烈，地表粗糙度增加显著。日照时数和云量呈反向的季节变化，降雨量的多年平均逐候变化与日照时数、总云量，尤其是低云云量相关，降雨量随风速的增大而减小。

关键词 气温;降水;西双版纳;热带雨林

中图分类号：P467 文献标识码：A 文章编号：2095-3305（2019）06-061-06

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2019.06.022

Climatological Characteristics of Air Temperature and Precipitation in the Tropical Rainforest Heritage of Xishuang Banna from 1959 to 2018

ZI Ranet al（Meteorological Bureau of Xishuangbanna Prefecture， Jinghong，Yunnan 666100）

Abstract Using daily meteorological observation collected at Jinghong，Menghai and Mengla stations from 1959 to 2018，the climatological characteristics in the Yunnan-Guizhou Plateau tropical rainforest were analyzed. The results showed that the annual mean surface air temperature obviously had been increasing after 1959（0.28℃ per 10 years） at Jinghong，and the increase was significantly larger than for the entire China. However，the annual mean surface air temperature decreased slightly at Menghai and Mengla（-1.8 and -1.5℃ per 10 years） after 2010. Compared with the range of mean temperature decrease in the summer，the mean surface air temperature decrease in winter was more significantly，and the trend of mean surface air temperature at Menghai and Mengla in the winter was consistent with that of annual mean temperature. There were no obvious changing trends of annual total precipitation and seasonal precipitation at tropical rainforest from 1959 to 2018. The rainy season for Jinghong and Menghai and Menghai started from Pentad 26 and 25，respectively. The season lasted for 4.6 months at Jinghong and Mengla，and lasted for 5.1 month at Menghai，respectively. Since the 1990s，the increase in annual mean wind speed at Mengla was larger than that at Jinghong. That was because the Jinghong meteorological station was located at the urban area of Jinghong and the urbanization had led to large increase in the surface roughness. The seasonal variations of sunshine duration and cloud cover（including total cloud and low cloud） were opposite. The pentad-mean precipitation was correlated with sunshine duration and total cloud，especially low cloud，and decreased with increasing wind speed.

Key words Air temperature;Precipitation;Xishuang Banna;Tropical rainforest

我國的热带雨林主要分布在台湾省南部、海南省、云南南部河口和西双版纳地区，在西藏墨脱县境内也有分布，但以云南西双版纳和海南岛最为典型。西双版纳位于云南的最南端，介于21°08′～22°36′ N，99°56′～101°50′ E，与老挝、缅甸山水相连，和泰国、越南近邻。西双版纳属横断山脉的南延部分，怒江、澜沧江、金沙江褶皱系的末端，山地丘陵约占95%，山间盆地（坝子）和河流谷底约占5%。全州周围高，中间低，西北高，东南低。以澜沧江为界，西双版纳州分中、西、东3个地貌区域，东部无量山脉，纵贯景洪市东北部和勐腊县，海拔1 000～1 500 m;西部为怒江山脉余脉，分布在勐海县全境，除有少数珠状相串的盆地和低山外，多为切割山峦，山地海拔在1 500～2 000 m;中部被澜沧江下游及其支流侵蚀切割成众多的开阔低峡和群山环抱的宽谷盆地，集中在景洪市西部、南部和勐腊县南部，地势相对平缓，海拔在500～1 000 m。州内最高点在勐海东北部的滑竹梁子，海拔为2 429.5 m，最低点在勐腊县良各脚西南的澜沧江河谷，海拔470 m。

西双版纳地处热带北部边缘，属热带季雨林气候，具有高温多雨、干湿季分明而四季不明显的气候特点。其地处热带北部边缘，北有哀牢山、无量山为屏障，阻挡了南下的寒流;南面东西两侧靠近印度洋和孟加拉湾，夏季受印度洋的西南季风和太平洋东南气流的影响，因而西双版纳气候终年温暖湿润，无四季之分，只有干湿季之别，干季从当年11月到次年4月，湿季5—10月。西双版纳雨量充沛，阳光充足，年降雨量1 136～1 513 mm。湿季期间，云雨多，风速小，日照少，气温高，湿度大。干季期间，云雨少，光照强，雾露浓重。西双版纳年平均气温18.9～22.6℃。

根据全球地表温度资料，1906—2005年，全球地表温度平均增加0.074℃/10年，并且增温正在加剧，近50年的增温幅度几乎是近100年的2倍（0.13℃/10年）[1]。过去20年间，我国平均气温的增加幅度（0.3℃/10年）明显高于同时期全球增温的幅度（0.19℃/10年）[2-3]。前人从碳循环的角度出发，论述热带雨林在大气升温“碳排放”中所起到的作用[4]。也有研究表明，1982—2008年热带雨林不同生态区气象因子对森林受害率的影响不同，年均风速和年均气温日较差对年森林受害率的影响较大，而年均湿润系数对年森林受害率的影响较小，并应用逻辑斯蒂回归模型对年森林受害率与气象因子间的关系进行了解释[5]。刘恩勤利用遥感监测，对西双版纳天然林与人工林变化及局域气候影响进行研究，表明近几年景洪市的气候发生了明显变化，年平均温度和平均高温呈波动上涨趋势，云量减少，同时无降水天数越来越多，年平均风速明显增大，干旱天气发生的越来越频繁。近年来西双版纳与云南省的气候变化情况有部分相似之处，但是西双版纳的气候变化具有非常明显的区域特点[6]。有学者采用稳定性同位素2H、18O和水化学示踪技术研究热带雨林和山地人工橡胶林流域内降雨-径流过程的变化规律，发现西双版纳地区降雨在热带雨林和橡胶林流域内存留时间存在明显差异，其中在热带雨林流域中降雨的平均存留时间为628 d，在橡胶林流域为300 d[7]。

以往对热带雨林的研究，尤其是对西双版纳州热带雨林研究，着重于分析热带雨林植被变化对于农业、橡胶、林木业和生态等方面的影响，而近几十年来热带雨林本身气候的演变特征却鲜有研究，其气温和降水等季节性变化特征并不完全明确，西双版纳热带雨林各地区雨季的开始、持续时间以及近几十年来降水的频率分布也有待进行量化的比较。

笔者拟利用西双版纳热带雨林地区东部（勐海）、中部（景洪）和西部（勐腊）3个测站的逐日气象资料，分析西双版纳热带雨林地区近60年来本身气候的演变特征（包括气温和降水等季节性变化特征）、雨季开始和持续时间，对进一步研究热带雨林地区冬春旱涝异常提供一定线索，为地方雨季洪涝灾害防御提供可靠的科学依据。其次，量化西双版纳热带雨林地区1959—2018年全年降水的频率分布特征，对加强当地防灾减灾、保障地方经济发展以及做好为农服务工作均具有现实意义。最后，分析西双版纳热带雨林地区降雨量的多年平均逐候变化与日照时数、总云量、低云云量和风速关系，为热带雨林地区橡胶、茶叶、甘蔗等农作物的栽培管理、病虫害防御等提供气候参考。

1 资料来源

所用数据来自于云南省景洪国家基本气象观测站（22°01′ N，100°47′ E;海拔高度582.0 m）、勐海国家一般气象观测站（21°57′ N，100°28′ E;海拔高度1 222.8 m）和勐腊国家基准气候站（21°28′ N，101°35′ E;海拔高度633.4 m）逐日的气象资料。分析变量包括平均气温、最高气温、最低气温、地表土壤温度、降水量、平均风速、日照时数、总云量、低云量、平均相对湿度和平均水汽压。其中勐海和勐腊天空总云量和低云量自2014年以后再无观测。

2 气温的气候变化特征

2.1 气温与地表温度

1959—2018年景洪年平均气温总体有逐年上升的趋势，平均升高0.28℃/10年。景洪夏季（6—9月）平均气温在1959—1971年逐年下降，且下降趋势明显，平均下降0.33℃/10年，而1972—2010年以平均0.22℃/10年的趋势增温，2011年后夏季平均气温以0.28℃/10年平均速度下降。冬季平均气温变化趋势与夏季一致，但增温和降温变化更为剧烈，在2011—2018年冬季平均气温逐年下降，减少值达0.65℃/10年（图1）。

勐海年平均气温在20世纪60年代前，以0.34℃/10年的速率下降，在20世纪70年代至21世纪10年代，平均气温逐年上升，平均增幅为0.4℃/10年，2011年开始以1.8℃/10年的速率逐年下降。勐海夏季平均气温和冬季平均气温的变化趋势与年平均气温的变化较为一致，但冬季变化更为剧烈，尤其在1959—1971年这一时期，冬季平均气温以0.84℃/10年的速率逐年下降，1972—2010年回升幅度为0.62℃/10年，2011年后夏季和冬季平均气温的下降幅度更大，分别达1.8℃/10年和2.6℃/10年（图2）。与景洪相比，在2011年后，勐海的平均气温下降剧烈，这与同时期我国的平均升温趋势相反[2]。 1959—2018年勐腊年平均气温总体变化趋势与勐海相似，但勐腊在20世纪60年代，年平均气温没有明显变化，20世纪70年代至21世纪10年代年平均气温呈现逐年增加趋势，平均增加0.32℃/10年。勐腊夏季和冬季平均气温同样以1971年和2010年为界，经历了先下降后升温再下降的变化趋势，且冬季变化剧烈（图3）。

从3个测站的比较来看，1959—2018年热带雨林地区的年平均气温景洪呈现逐年上升趋势，勐海呈现先下降后升溫再下降的变化趋势，而勐腊在20世纪60年代期间年平均温度没有明显变化，20世纪70年代至21世纪10年代升温，2011年后逐年下降。其次，西双版纳热带雨林地区冬季平均气温和夏季平均气温变化趋势较一致，但冬季变化更剧烈。2010年后勐海和勐腊冬季平均气温的下降幅度较景洪更大，均在1.5℃/10年以上，这可能与2010年后景洪城市发展的热岛效应有一定关系。

分析西双版纳热带雨林地区景洪站各月平均气温、最高气温和最低气温的变化趋势，除2、3、5、9和10月有所增加外，其余各月在1959—1971年均呈现下降趋势，其中10月最低气温的下降最为剧烈，6月最高气温的下降最为剧烈（图4a）。1972—2010年，景洪站各月平均气温和最高气温均有所下降，其中2—5月的降温趋势更为显著，而6—10月则正好相反（图4b）。2011—2018年，景洪站的平均气温、最高气温增加或减小的趋势较大，这与同时期年平均气温的降幅较大是一致的，冬季气温的变幅显著高于夏季，其中2月最高气温的下降最剧烈，达到3℃以上（图4c）。

勐海站1959—1971年各月的月平均气温除3月和7月略有增加外，其余各月均为下降趋势，但降幅较景洪不明显;最高气温除2月增加外，其余各月亦为下降趋势，且4月降幅最显著;最低气温在12月增温幅度最大，10月降温的幅度最大;冬季最低气温的变幅较夏季大（图5a）。在1972—2010年勐海平均气温、最高气温和最低气温均呈现增加趋势，且冬季增幅大于夏季（图5b）。2010—2018年除3、9和11月略有增加外，其余月份平均气温、最高气温和最低气温亦均呈下降趋势，且1—6月平均气温和最高气温的变幅较大，7—12月变幅较小，而最低气温则正好相反（图5c）。

勐腊1959—2010年平均气温、最高气温和最低气温的变化趋势与勐海相似，而2011—2018年勐腊气温的增加或减少趋势较小，呈现冬季变化幅度大于夏季，其中2月气温的降幅最大（图6）。

图7～9显示为西双版纳热带雨林地区景洪、勐海和勐腊月最高、最低气温和月平均气温日较差的变化。景洪月最高和月最低气温的变化趋势（图7a～b）与年平均气温相同（图1a），都呈缓慢的上升趋势;而月平均日较差没有明显的变化趋势（图7c）。勐海和勐腊月最高、月最低气温的变化趋势与景洪相同，但勐海月平均日较差下降趋势较景洪明显，而勐腊月平均日较差几乎没有明显变化（图8～9）。

景洪、勐海和勐腊年地表温度的趋势变化是一致的，其中勐海、勐腊与其年平均气温的变化一致，景洪年地表温度以1971年和2010年为界，经历先略有下降后缓慢上升又大幅下降的过程。1972—2010年景洪、勐海和勐腊气温与年地表温度的增温幅度相近（图1、2、3、10）。景洪、勐海和勐腊气温和地面温度多年平均的逐候变化如图11所示。3个站均为全年地表温度高于气温，在第43候地表温度和气温的差异最小。

2.2 降水量

西双版纳热带雨林地区景洪、勐海和勐腊的多年平均年降水量（1959—2018年）分别为1 165.9、1 342.9和1 530.8 mm。3个站的年降水量在1959—2018年并无明显增加或减小的趋势（图12）。

通常，将降水量大于多年平均降水量的时段定义为雨季[8]，从图13可以看出，景洪、勐海地区在第26候进入雨季，勐腊在第25候进入雨季，即在5月中旬左右。这说明位于哀牢山以西的热带雨林地区春季存在季节性的干旱[9]。3个地区的雨季分别于第54候、第57候和第53候结束，景洪和勐腊地区的雨季持续4.6个月，而勐海地区雨季持续5.1个月。景洪有2个降水的峰值时期，进入雨季后降水迅速增加，在第30候达到第1个峰值，之后降水减少，直至第42候达到第2个峰值时期，且第2个峰值明显高于第1峰值。勐海和勐腊地区降水全年只有1个峰值，分别出现在第42候和第43候。此外，3个地区在雨季结束后，在第60候左右降水量会有迅速的增加，而后再迅速减少，说明西双版纳热带雨林地区在10月下旬易出现秋季的暴雨天气，且景洪和勐海更为突出。

热带雨林地区景洪、勐海和勐腊3个地区，全年有超过50%的天数出现降水，在5—10月，景洪的这一比例达54.4%，勐海和勐腊也分别达到了49.5%和49.8%;5—10月5 mm以上的各级降水量出现的比例都大于全年的比例，这一现象景洪、勐海比勐腊表现的更为突出。另外，勐腊日降水量超过25 mm天数的比例多于景洪和勐海（图14），这说明与景洪和勐海相比，勐腊的降水分布更不均匀。

2.3 风速、日照时数和云量

景洪和勐腊年平均风速分别在1996年和2000年后存在明显增强的趋势，增加速率分别为每10年0.22、0.32 m/s，勐腊站年平均风速增加的更多，原因是景洪站地处城区，当地的旅游热带来的城市化建设造成景洪城区面积急剧扩大，城市冠层的地表粗糙度增大得更快，而勐腊站为农田所围绕，其周围环境的改变较小。勐海站平均风速在1997年后以每10年0.25 m/s的速率下降（图15）。

热带雨林地区景洪、勐海和勐腊3站的日照时数在雨季最少，最低在15～21 h/5 d，干季日照时数最高在45.5 h/5 d左右。与此对应，天空总云量和低云量在干季较少，雨季较大（图16）。

2.4 降水量的控制因子

基于多年平均的逐候和逐月数据可以看出，降水量随日照时数的增加而减少，随着云量的增加而增加，并且主要受到低云量的控制（图17a、b、c），降水量随风速的增加而增加（图17d），这与横断山脉西侧降水随着西南风的增强而迎来降水峰值的结论相一致[8]，说明西双版纳热带雨林的降水受到地形的作用较大。另外，热带雨林地区水汽压和相对湿度均随着降水量的增加而增加（图18）。

3 结论

1959—2018年，西双版纳热带雨林地区景洪年平均氣温呈现逐年升高的趋势（0.28℃/10年）;勐海以1971年和2010年为界，年平均气温呈现先下降后升高再下降的趋势（-0.34、0.26和-1.8℃/10年），勐腊年平均气温在1971年前没有明显变化，之后以2010年为界，先升高（0.26℃/10年），然后加速降温（-1.5℃/10年）。热带雨林地区冬季平均气温和夏季平均气温变化趋势较一致，但冬季变化剧烈，且2010年后勐海和勐腊冬季平均气温的下降幅度较景洪更大。在1972—2010年的季节尺度上，热带雨林地区最高温度和平均气温的冬季变幅明显高于夏季。1959—2018年勐海月平均气温日较差下降趋势明显，而景洪和勐腊并没有明显的变化。

西双版纳热带雨林地区3个站的年降水量在1959—2018年并无明显增加或减小的趋势。景洪、勐海地区在第26候进入雨季，分别于第54候、第57候结束，勐腊在第25候进入雨季，在第53候结束，勐海雨季比景洪和勐腊的约长15 d。热带雨林地区，全年有超过一半的天数出现降水，主要出现在5—10月，且勐腊日降水量超过25 mm天数的比例多于景洪和勐海。

1959—2018年勐腊年平均风速的增加强度明显于景洪，这与景洪站地处城区，城市化剧烈，而勐腊站周围是农田有关。3个站的日照时数和云量呈反向的季节变化，降雨量的多年平均逐候变化与日照时数、总云量，尤其是低云云量相关，随风速的增大而减小。

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责任编辑：郑丹丹