祁连山地区夏季南坡与北坡空中云水资源差异性分析

把 黎， 尹宪志， 庞朝云， 程 鹏， 刘维成， 王研峰

（1.甘肃省人工影响天气办公室，甘肃 兰州 730020；2.中国气象局云雾物理环境重点开放实验室，北京 100081；3.甘肃省气象服务中心，甘肃 兰州 730020；4.兰州中心气象台，甘肃 兰州 730020）

祁连山地处西北干旱半干旱区腹地，在我国“两屏三带”生态安全战略中发挥“青藏高原生态屏障”和“北方防沙带”的作用，也是我国重点生态功能区中的“水源涵养重要区”［1-2］。近年来，随着全球气候变暖、社会经济发展及生态环境变化，祁连山地区局部水资源短缺问题日益突出，解决水资源问题对于缓解干旱、乃至区域经济及生态环境的可持续发展具有重要作用［3-6］。云水资源作为水循环的重要环节及水资源存储形式之一，储量大、利用率低，也是人工干预可以直接开发利用的水资源，通过人工增雨技术开发云水资源，增加地表水是解决区域水资源短缺科学而有效的途径［7-10］。然而，判断最佳增雨潜力区是一个非常复杂的科学问题，水汽、云水分布及含量、上升气流、降水效率等均是需要考虑的因素，了解影响增雨潜力的要素，对于准确识别作业条件和科学实施催化作业从而提高云水资源开发利用效率具有重要意义［11-13］。

以往研究表明，祁连山上空云水资源丰富，地形云的存在使其较周围平原地区存在更高的增雨潜力，尤其夏季降水效率及人工增雨潜力最大［14-17］。而山区云水资源受地形、大气环流、水汽分布与传输等因素的影响空间格局特征鲜明［18-21］，对祁连山而言，其地处西风带、偏南季风和东亚季风影响的交汇地带［22-23］，上空云系分布复杂、云水分布不均匀、变率大，为增雨作业带来了不确定性［24-27］。一些学者已经注意到其上空水汽及云的宏微观物理特性存在南北坡差异，郑国光等［28］在祁连山区夏季开展地形云综合探测实验得到山区及南坡的降水及水汽密度大于北坡；张杰等［29］对祁连山上空18次大范围云覆盖过程卫星反演得到，南坡海拔4300 mm左右云液水含量、光学厚度等参数达到最高，而北坡随高度升高云参数均呈下降趋势；程鹏等［30］利用祁连山一次地形云降水过程的飞机观测数据，得到云系翻越祁连山过程中南北坡云微物理特征有明显变化，北坡（背风坡）粒子浓度、直径和液态水含量明显大于南坡（迎风坡）。上述研究丰富了我们在祁连山云物理及人工增雨方面的认识，但对于云水在南北坡差异性的平均分布状况及成因、云水的垂直分布特征、不同环流形势下的云水差异性等相关研究还缺乏详细分析，而了解祁连山上空南北坡的云水差异及多变性，可以为在增雨过程中更有针对性的选择作业区域及作业手段提供参考依据。另外，祁连山南北坡气候差异较大［31-32］，近年来，在气候暖湿化增强东扩的背景下［33-34］，其两侧的云水资源变化也更为复杂，因此，了解新气候形势下祁连山地区的云水差异及其变化趋势具有重要意义。

以往对祁连山上空云水的探测手段主要基于卫星和飞机探测开展，飞机穿云作为最直接有效的观测手段，其获取的样本数量有限；而传统的基于被动式传感器的卫星资料由于观测手段的限制也只能粗略估计云的位置和垂直范围［35］。与之相比，本研究用到的ERA5 再分析资料具有资料均一化、时空分辨率更高、时间尺度更长的优点，通过多模式资料对比及与卫星资料检验表明，再分析资料与观测的云水分布具有较高的一致性，并且ERA5 在东亚地区对深对流结构的描述更接近，对多云大气的再分析能力最强［36-38］。随着模式方案的改进，再分析资料近年来也被逐步应用在对高海拔山地空中水资源的研究中［39-41］，弥补了西北复杂地形条件下观测资料的不足。基于上述手段获得的云水量是在特定时间内观测到的状态量，从人工增雨的角度讲，在考虑区域水成物收支的基础上，重新定义云水资源以及由此得到的降水效率，对人工影响天气具有重要意义［42］。为此，本研究以高分辨率的再分析资料为研究基础，对祁连山地区夏季南北坡空中云水资源的差异特征进行分析，并试图探索这种南北差异形成的原因，最后对祁连山区的水汽凝结效率和水凝物降水效率进行评估，为后期更有针对性的开展人工增雨作业及云和降水物理过程参数化方案等相关研究和应用提供可参考性依据。

1 研究区概况及资料

1.1 祁连山地区概况

祁连山地处青藏高原东北边缘，其北部为河西走廊，四周戈壁沙漠环抱，地理位置为94°～104°E，36°～40°N，由数条西西北-东东南走向的平行山峰和宽谷组成，平均海拔1700～5800 m。广义上的南坡指祁连山在青海一侧，北坡指甘肃一侧。本文取祁连山中段冷龙岭的南北坡作为主要研究区域（99.5°～101°E，37.5°～39°N，图1），冷龙岭主峰海拔5000 m，北坡地势陡峭，到河西走廊地势高度迅速下降到1500 m，南坡相对平缓，地势高差较小。

图1 祁连山地区地貌及周边探空站示意图Fig.1 Schematic diagram of landform and surrounding sounding stations in Qilian Mountain area

1.2 资料及其适用性

所用资料包括：（1）1979—2019年6—8月ERA5再分析资料（空间分辨率0.25°×0.25°，时间分辨率1 h，垂直方向从1000～100 hPa，共27层），该资料生成使用了ECMWF 集成预报系统（Integrated Forecast System,IFS）CY41R2 全球谱模式，改进了四维变分（4D-Var）方案，并在同化系统中增加了更多历史观测数据，特别是在同化系统和模式系统中加入了卫星数据，改进了地表参数化和云降水模式［43-44］；（2）祁连山区周边5 个探空站资料。研究所用公式如下：

整层大气可降水量（PW）计算公式：

整层大气水汽通量（Q）计算公式：

整层纬向水汽通量（Qλ）计算公式：

整层经向水汽通量（Qφ）计算公式：

单层大气水汽通量散度（A）计算公式：

式中：q为单位气柱的比湿；V为风向；u和v分别为纬向和经向风分量；P为气压；Ps为随λ和φ变化的地表气压；g为重力加速度；∇为散度算子。由于100 hPa 以上高度的水汽输送很小，这里积分高度选取100 hPa［45］。

格点平均云液水（云冰水）含量（l）公式为［43］：

式中：ρw是云液水（冰水）密度；ρ是湿空气密度；V是格点区域的体积。云水路径是整层云液（冰）水含量总和。

对祁连山区水汽凝结效率和水凝物降水效率的估算采用中国气象科学研究院人工影响天气中心建立的CWR-MEM 方案（Cloud Water Resource-Monitoring and Evaluation Method）［46-47］。

区域内水汽和水凝物的平衡方程为：

水汽凝结效率（P）的公式为：

水凝物降水效率（Eh）的公式为：

式中：Qv为水汽总量；Qv0为水汽初值；Qvip为水汽输入；Qev为地面蒸发；Qe为蒸发；Qh为水凝物总量；Qh0为水凝物初值；Qhip为水凝物输入；Qc为凝结；Qtc为总凝结量；R为降水总量。

用ERA5 格点资料与祁连山周边5 个探空站比湿资料进行对比分析，结果均通过99%置信水平（表1），说明ERA5再分析资料可用于对祁连山地区水汽特征的分析。

表1 ERA5格点数据与探空站比湿相关性检验Tab.1 Correlation test of specific humidity between ERA5 grid data and sounding station

2 祁连山夏季云水资源分布及南北坡差异

2.1 夏季水汽分布

祁连山地区夏季水汽分布表现为东南多于西北，平原、谷地多于山坡（图2a）。99°E 以东大部水汽含量在7～10 mm，山区西部有水汽含量不足5 mm的低值中心。南坡青海湖至湟水河谷地一带、北坡地势高度迅速下降处至河西走廊呈现2 个西西北-东东南向的水汽含量大值中心，尤其北坡一带水汽湿舌可伸至40°N；北坡水汽含量整体较南坡高。整个区域水汽均呈增加趋势（图2b），增速在0.1～0.4 mm·（10a）-1。水汽增速在山区西部大于东部，南坡大于北坡。

图2 1979—2019年祁连山地区夏季（6—8月）大气可降水量分布和变化趋势Fig.2 Distribution and variation trend of precipitable water vapor over the Qilian Mountains in summer during(June-August)1979-2019

2.2 夏季云水分布

祁连山地区夏季云水路径分布整体态势与水汽相似（图3a），东南多西北少，山区显著大于周边，尤其最东一排高山是云水路径的高值区，最高值可达120 g·m-2。整体上，云水路径在南坡略高于北坡，北坡随地势高度下降，云水路径迅速降低。山区大部地区云水路径均呈增多趋势（图3b），增速普遍在2～4 g·m-2·（10a）-1，只在100°E以东的中东段呈弱减少趋势。整体上，南坡云水路径上升，而北坡云水路径呈弱下降趋势。

图3 1979—2019年祁连山地区夏季（6—8月）云水路径、云液水含量、云冰水含量分布和变化趋势Fig.3 Distribution and variation trend of cloud water path,cloud liquid water content,cloud ice water content over the Qilian Mountains in summer(June-August)from 1979 to 2019

云液水含量和云冰水含量分布态势与云水路径分布较为一致（图3c、图3e），云液水含量在南坡的分布较北坡略大。两者变化趋势相反（图3d、图3f），云液水含量在整个区域内均呈增加趋势，尤其在西部增速为4 g·m-2·（10a）-1，南坡增速普遍大于北坡；而云冰水含量呈下降趋势，尤其在东段北坡下降趋势较为显著。由此可见，祁连山南坡云水路径上升主要由云液水含量增多引起，北坡及山区东南部云水路径下降主要由云冰水含量减少引起。

进一步分析，祁连山地区夏季云液水含量和云冰水含量沿38.3°N的纬向剖面和沿100°E的经向剖面（图4）。由图可见，云液水含量在垂直方向的最大高度在300 hPa 附近（图4a、图4c），高值区（大于0.025 g·kg-1）主要集中在山脉和南坡低层500 hPa以下，云液水含量最大值在冷龙岭南坡600 hPa 以下的谷地可达0.055 g·kg-1。云冰水含量主要集中在500～200 hPa 之间（图4b、图4d），高值区（大于0.02 g·kg-1）在300 hPa 上下，云冰水含量覆盖范围较广，在南北坡分布无明显差异。

图4 1979—2019年祁连山地区夏季（6—8月）云液水含量和云冰水含量沿38.3°N和100°E的垂直剖面分布Fig.4 Vertical profile distribution of cloud liquid water content and cloud ice water content along 38.3°N and 100°E in summer(June-August)over the Qilian Mountains from 1979 to 2019

东亚地区云液水含量存在2 个高度上的峰值区，0.5～1.0 km 和3.5～4.5 km，发展上限在9 km 高度附近；云冰水含量的垂直高度中心在8 km 左右，发展上限在19 km 附近，其中青藏高原地区由于地势高，夏季热力作用明显，对流发展旺盛，云液水及云冰水含量中心高度高于平均值，上限发展高度高于平原地区［48-52］。祁连山区云水含量垂直分布特征与前人研究结果一致。

3 祁连山夏季南北坡云水资源差异性原因

综上所述，祁连山地区夏季水汽含量及云水路径在南坡和北坡的分布存在差异，南坡水汽含量略小于北坡，但云水路径大于北坡；两者在南坡与北坡也呈现出不同的变化趋势，水汽含量在整个区域内均呈上升趋势，且南坡增速大于北坡，而云水路径在南坡呈上升趋势，北坡及山区中东段呈弱下降趋势，且南坡的云水路径上升主要由云液水含量在南坡的上升主导，北坡及山区中东段云水路径的下降主要由云冰水含量在上述地区的下降主导。为分析这种南北差异形成的原因，对祁连山地区夏季水汽输送及水汽通量散度和平均气流场进行诊断。

3.1 夏季水汽输送

由图5a可知，整个山区均为由西向东的水汽通量，值在40～50 kg·m-1·s-1。经向整层水汽通量的方向为由南向北（图5b），最大水汽通量中心在山区东南部，值为5 kg·m-1·s-1，其北部河西走廊靠近祁连山北坡一带为弱的向南输送的水汽通量，尤其在中东段北坡水汽通量值可达-5 kg·m-1·s-1。综合来看，纬向水汽通量远大于经向水汽通量，量级相差约9倍左右。

从水汽通量的变化趋势看（图5c、图5d），纬向水汽通量在区域内均呈减少趋势，下降速度约在-4～-2 kg·m-1·s-1·（10a）-1，也就是说西风水汽输送的影响呈减弱趋势，尤其在中东段南坡减弱趋势更为明显；而经向水汽通量呈增多趋势，尤其在河西走廊至北坡一带增强趋势较为明显，值约为3 kg·m-1·s-1·（10a）-1，中东段水汽通量的变化趋势不显著。

图5 1979—2019年祁连山地区夏季（6—8月）整层纬向和经向水汽通量分布和变化趋势Fig.5 Distribution and variation trend of latitudinal and meridional water vapor transport flux over the Qilian Mountains in summer(June-August)from 1979 to 2019

由此可见，祁连山地区夏季的水汽来源主要依靠中纬度西风带对水汽的输送，但是近年来西风环流对水汽的输送呈减弱趋势，而夏季风受地形阻挡，只能输送少量的水汽到达祁连山中东段南坡，虽然这部分从海洋吹来的水汽通量值很小，但是依然对祁连山地区水汽的分布起到重要作用。还可以看到，祁连山中东段河西走廊靠近北坡一带存在向南输送的弱水汽通量，且该向南的水汽通量呈增大的趋势，并与南坡向北输送的水汽通量在山脉处汇合，对中东段云水资源的分布起到了重要作用。

从650 hPa 平均水汽通量及风场的分布情况和变化趋势看（图6），中东部水汽输送可达100°E，37.5°N左右，笔者认为是夏季风能到达的平均位置，以往研究也认为，东亚季风的影响区域最西可达100°E，北缘在33°～44°N摆动［53-54］。而近年来，该东南方向水汽输送呈增大趋势，最大增速可达20 g·hPa-1·cm-1·s-1·（10a）-1。区域内550 hPa及以上转为西风纬向输送。由此可见，夏季风对水汽的输送主要集中在中低层，并使祁连山地区夏季的水汽分布呈现东高西低的态势。

图6 1979—2019年祁连山地区夏季（6—8月）650 hPa平均水汽通量和平均风场分布以及平均水汽通量变化趋势Fig.6 Distribution of water vapor fluxes and mean wind field,Variation trend of water vapor fluxes at 650 hPa in summer(June-August)over the Qilian Mountains from 1979 to 2019

3.2 夏季水汽通量散度及平均气流

由图7a 可见，白天沿38.3°N 的纬向剖面上，祁连山东坡为水汽通量辐散区，西坡在96°～100°E 范围内550 hPa 以下均为水汽通量辐合区，最强辐合中心达-1.2×10-7g·hPa-1·cm-2·s-1。从103°E 处开始，沿东坡出现了偏东风上升气流，该上升气流一直伸入西坡，高度可达400 hPa 以上。而夜间（图7b），东坡低层为水汽通量辐合区，西坡低层为水汽通量辐散区，夜间东坡主要以弱下沉气流为主。

从沿100°E 的经向剖面上看（图7c、图7d），北坡为水汽通量辐散区，南坡在37.5°～38.5°N 的范围内550 hPa 以下为水汽通量辐合区，辐合中心强度为-2.4×10-7g·hPa-1·cm-2·s-1。沿北坡存在偏北风上升气流，该上升气流一直伸入南坡，高度可达400 hPa以上，在山峰处，有中心强度为0.3 Pa·s-1的垂直上升速度。夜间南北坡水汽通量散度的分布情况与纬向剖面相似。

图7 1979—2019年祁连山地区夏季（6—8月）物理量场在白天和夜间沿38.3°N和100°E的垂直剖面分布Fig.7 Physical quantity along 38.3°N and 100°E in day and night over the Qilian Mountains in summer(June-August)from 1979 to 2019

也就是说，祁连山地区夏季白天北坡存在定常性上升气流，这支来自北坡的偏东北气流携带该地区相对较为丰富的水汽爬坡、向南坡输送，且该上升气流可持续到对流层中层，而南坡低层550 hPa以下为水汽通量辐合区，辐合区域主要位于96°～100°E，37.5°～38.5°N范围内。结合图4分析可知，祁连山地区夏季云液水含量的大值区对应低层水汽通量辐合区，而山峰至南坡一带一直持续到对流层中上层的上升运动，对应山峰至南坡整层较高的云水含量。因此，可以看到祁连山地形引起的辐合对水汽在该地区起到再分配的作用，配合定常性上升气流决定了云水含量的南北坡差异。

综上所述，在大气环流和地形的共同作用下，夏季祁连山地区的云水分布呈现东南多西北少的格局和南多北少的南北坡差异特征。

4 夏季典型降水环流形势下南北坡云水资源差异性

从前文分析得到，祁连山地区的云水分布格局及南北坡差异性特征由大气环流和地形因素共同主导。通过对祁连山上空夏季降水过程的环流形势进行普查得到，降水主要在以冷空气主导的偏西风气流和以偏南暖湿气流主导的环流形势下产生，基于此，对区域内有降水时的高空环流形势进行分型，取30°～45°N 范围内500 hPa 110°E 格点平均位势高度（H1）减90°E 平均位势高度（H2）的值作为分型标准，分为2 大类型，H1-H2＞20 gpm 为西南气流型，H1-H2＜20 gpm为西北或偏西气流型［55］。

从夏季不同降水环流形势下的祁连山地区云水资源分布形态上看（图8），在偏西或西北气流形势下，祁连山地区以分布在低层的云液水含量为主，且北坡的云液水含量显著大于南坡，云冰水含量主要分布在400 hPa 左右，量级在0.03 g·kg-1；而在偏南气流形势下，祁连山南北坡低层的云水含量均较大，且云液水厚度向上伸展到400 hPa，高层云冰水含量也较大，中心在300 hPa 左右，量级大于0.05 g·kg-1。

由此可见，在不同降水环流形势下，祁连山南北坡云水资源分布存在差异。在偏西或西北气流形势下，祁连山北坡的云水分布较南坡更为充沛，且多以含水性低云为主；而在西南气流形势下，祁连山南北坡的云水差异不大，但云水厚度更深且云冰水含量更大。

5 祁连山地区人工增雨潜力

在判断人工增雨潜力时，大气水汽凝结效率和水凝物降水效率是2个重要指标，一般来说，水汽凝结效率较高，水凝物降水效率低的云其增雨潜力大［56］。

由图9 可见，山区的水汽凝结效率及水凝物降水效率显著大于周边地区，南坡水汽凝结效率在0.8%以上，而北坡水汽凝结效率在0.3%左右。南坡水凝物降水效率在20%～30%，北坡水凝物降水效率在10%左右。

不同地区的地理环境、气候条件和降水机制不尽相同，因此不便将前人研究结果与本文计算结果进行直接比较，但作为参考仍具有一定意义。前人对水汽凝结效率及水凝物降水效率的研究文章较少，与本文定义比较接近的研究结论如下：张正国［57］、陶玥［58］和张玉欣［59］等计算不同地区的水汽凝结效率，分别为5.3%（广西）、4.77%（北京）和0.3%（青海）；张沛［60］、周非非［61］、陶玥［58］、洪延超［56］、张正国［57］、张玉欣［59］等计算不同地区的水凝物降水效率，分别为44%（六盘山）、69.7%（河南）、44.9%（北京）、40%（郑州）、72.2%（广西）和14%（青海）。就结果来看，祁连山区尤其是南坡，空中云水资源相对丰富，且较大部分的水凝物未能成为降水，空中水资源具有一定开发空间。

6 讨论

研究表明，山区云水分布不均匀、变率大。对夏季祁连山地区而言，云水资源分布东南多西北少的格局主要由大气环流对水汽的输送作用主导；而其在山区大于周边、以及水汽和云水在南北坡的差异特征，则反映了地形因素对于水汽的再分配及对气流的抬升等作用，这一点在干旱半干旱区的山区体现的尤为明显［45,60,62］。而对于不同降水环流形势下，祁连山上空云水资源差异性的研究，也体现了地形对云微物理结构的影响是复杂的、多变的，这与刘卫国等［24］对祁连山夏季地形对云微物理模拟的研究结果一致。

在气候变暖的背景下，全球云水资源显著增加，且在中高纬地区尤为显著［63］。中国范围内云水资源总体上与全球变化一致，以增加为主，但存在一定的区域变化差异，以105°E为界，以西呈增加趋势（西藏东部、新疆山区除外），以东呈减少趋势［39,64］，祁连山所在的高原气候区增长趋势比较明显［65-67］。本文延长研究时段发现，祁连山地区云水变化趋势延续之前的发展态势以增加为主，但存在一定的区域异质性，区域内云液水含量上升而云冰水含量下降，最终体现为南坡云水路径上升而北坡云水路径下降，这与刘菊菊等［68］对高原地区云液水和云冰水分别与气温呈显著正相关及负相关的研究结果一致。简要分析区域内水汽输送的变化趋势发现，近年来西风环流对水汽的输送呈减弱趋势，使得季风携带的水汽更容易向西向北输送，刘玉芝等［69］在大气环流对西北干旱半干旱区气候的影响研究中也得到了相似的结论。由此可见，气候变暖通过影响大气环流变化，从而影响云水生成所需的水汽输送进而影响云水含量，也因此导致了云水的变化在区域内的差异。

当然，云水作为地气系统辐射收支及水循环的重要组成部分，其生成乃至分布受热动力学过程的共同影响是十分复杂的科学过程［70］，不仅仅受大气环流及地形等因素的影响，地表温度、下垫面（如冰川、湖泊、植被等）等因子通过影响区域内的水汽输送及蒸散进而也能影响其上空水汽收支、辐射收支平衡及云的宏微观属性［21,68,71-72］，此外，沙尘气溶胶［73-75］在云水的生成过程中也发挥着重要作用，而近年来全球变暖加速水循环使云水的分布及变化趋势更为复杂［63,76］。本文只对大气环流及地形因素进行了讨论，在后期工作中，全面了解影响祁连山上空云水分布的各项因子，对于深入理解各项因子对云水影响的机理从而更为有效地开展增雨作业具有重要意义。另外，随着搭载主动式传感器，能获得完整云垂直信息卫星的升空及数据积累时间的延长［35,77］，今后有必要利用长时间序列卫星数据集对本文结果进行对比验证。

7 结论

本文基于ERA5再分析资料对夏季祁连山地区云水含量南北坡差异及变化趋势进行了分析，并探究了差异形成的原因，基于CWR-MEM 方案对水汽凝结效率及水凝物降水效率进行了估算。文中对祁连山上空云水资源分布不均匀性及多变性的研究，可为在开发过程中更有针对性的选择作业区域及作业手段提供参考依据。主要结论如下：

（1）祁连山地区夏季水汽含量与云水路径总体分布均呈现东南多西北少的态势，但是在南坡和北坡的分布存在差异，水汽含量南坡略小于北坡，云水路径南坡大于北坡，南坡500 hPa 以下是云液态水含量富集区；近年来，水汽含量和云水路径在南坡与北坡也呈现出不同的变化趋势，水汽含量在整个区域内均呈上升趋势，且在南坡增速大于北坡；而云水路径在南坡呈上升趋势，北坡及山区中东段呈弱下降趋势，且南坡的云水路径上升主要由云液水含量在南坡的上升主导，北坡及山区中东段云水路径的下降主要由云冰水含量在上述地区的下降主导。

（2）祁连山地区夏季整层纬向的水汽通量远大于经向的水汽通量，量级相差约7倍左右，水汽输送主要集中在中低层，西部地区水汽主要来源于西风带的输送，中东部水汽主要来源于东南风的输送，受夏季风对水汽输送的影响，祁连山地区夏季的水汽呈现东高西低的态势；夏季白天南坡低层为水汽通量的辐合，而北坡存在定常性上升气流并一直持续到南坡高层。由此可见，地形引起的低层水汽场的辐合和上升气流对祁连山地区水资源的分布起到关键作用。

（3）在不同降水环流形势下，祁连山南北坡云水资源分布存在差异，偏西或西北气流形势时，北坡云水分布较南坡更为充沛，且多以含水性低云为主；西南气流形势时，云水厚度更深，南北坡云水差异不大。

（4）祁连山区水汽凝结效率在0.3%～0.8%左右，水凝物降水效率在10%～30%左右，对于南坡来说，空中水资源相对丰富且还有相当大部分水凝物未转化为降水，因此空中水资源具有一定开发空间。而其云水资源分布的不均匀性及多变性则需要在开发过程中更有针对性的选择作业区域及作业手段。