祁连山气候分布特征研究沈静，刘永红，康建国，蔡澜峰，付婷婷甘肃农业大学草业学院，兰州（730070）摘要: 本次研究利用祁连山附近30个测站40多年的气温和降水资料，以及对气候因子的分析，揭示了祁连山水源涵养林林区平均气温、降水量、蒸发量、日照时数和湿度等主要气象因子日变化、四季更替规律、年内、年际变化规律及特征，以及气候因子随着海拔高度的变化规律的垂直划分。
总结了气候和植被分布、当地小气候的关系以及随着山系走向、坡向、坡度的气候分布规律。
为祁连山水源涵养林林区生态平衡的保持提供了依据。
也为按照气候变化规律进行农业生产及幼树更新和生态建设提供依据。
关键词:祁连山，气象因子，小气候，时空分布特征1 祁连山气候研究的意义及动态祁连山是河西走廊的生命线，也是制约整个西北地区气候的重要因素。
研究区域气候揭示气候动态变化规律和区域生态系统的结构和功能与气候要素之间的关系，对把握气候变化特征并据此来调节生产建设，防治水土流失，合理安排生态建设具有重要意义。
由于气候和环境有直接的关系，气候动态研究一直为人们所重视。
通过研究树轮、树木流液的季节变化、地貌、土壤成分、生物多样性分布来研究、调节气候。
一些关于气候的课题也随之而生，如降水物理学、大气探测、大气遥感学、高分辨率气候动态过程研究及变化趋势等。
2 研究方法及资料来源祁连山自从1973年开始，分别在寺大隆、塔尔沟林区、西水林区、龙渠、煤窑沟、民乐、肃南、乌鞘岭、花寨、祁连、野牛沟、托勒、莺落峡、扎马什克、冰沟、朱龙关等地建立观测站、气象哨来研究气候动态。
并调查收集了祁连山林区内外11个国家气象台、观察资料进行分析总结。
设置百叶箱、安装玻璃温度计、地温表、日照计、辐射表、风速风向仪、蒸发器等仪器设备，开展林区气象要素的垂直梯度观测。
并对个测定项目进行观测、订正、查算、统计，采用统计学法，正交分解、方差、利用计算机对各因子进行数据分析。
通过监测到的数据，分析多年气候气象数据，参考相关文献，得出祁连山气候变化规律。
3 研究区自然概况祁连山脉位于北纬36°～40°，东经94°～103°走向北西—南东，长900～1000 公里，宽250～300公里，面积20.6万平方公里，地处甘肃、青海两省之间。
山脉西接阿尔金山，东至乌鞘岭，南界柴达木盆地和青海湖。
最高峰为疏勒南山5827米的团结峰，在青海省天峻县境内，主峰祁连山，海拔5547米，为甘肃省最高峰。
气候分布候的调节尤其是对河西的气候分布起着重要作用，对植被的分布及幼树的更新也有很强的制约因素。
3.1 地形概况祁连山原为古生代的大地槽，后经加里东运动和华力西运动，形成褶皱带。
白垩纪以来祁连山主要处于断块升降运动中，最后形成一系列平行地垒（或山岭）和地堑（谷地、盆地）[11]。
山系西北高，东南低，绝大部分海拔3500～5000米，南北两翼极不对称，北坡相对高度达3000米，南麓相对高度仅500～1000米。
低山区干燥剥蚀作用盛行，中山区以流水侵蚀为主，高山为寒冻风化作用所控制。
祁连山区存在三级夷平面:第一级东段海拔4400～4600米，西段4800～5000米；第二级东段4000～4200米，西段4500～4700米；第三级东段3600～3800米，西段4000～4200米。
河谷中发育多级阶地。
古冰川冰碛地貌广泛分布于北坡2700～2800米以上地区。
现代冰川下限，北坡4100～4300米，南坡4300～4500米，且西部较东部高200～300米。
近百年来，冰川处于退缩阶段。
现已查明祁连山共有冰川3066条，总面积2062.72平方公里。
储水量1320亿立方米。
其中走廊南山、疏勒南山和党河南山冰川最多，疏勒南山、土尔根达坂和走廊南山冰川规模最大[11]。
3.2 水资源状况祁连山储水以冰川为主，冰川融水出流形成祁连山水系。
现已查明祁连山共有冰川3066条，总面积2062.72平方公里。
储水量1320亿立方米。
祁连山水系呈辐射－格状分布。
辐射中心位于北纬38°20′，东经99°，由此沿冷龙岭至毛毛山一线，再沿大通山、日月山至青海南山东段一线为内外流域分界线，此线东南侧的黄河支流有庄浪河、大通河、湟水，属外流水系；西北侧的石羊河、黑河、托来河、疏勒河、党河，属河西走廊内陆水系；哈尔腾河、鱼卡河、塔塔棱河、阿让郭勒河，属柴达木的内陆水系；还有青海湖、哈拉湖两独立的内陆水系。
河流流量年际变化较小，而季节变化和日变化较大。
祁连山脉东部的乌鞘岭、冷龙岭、日月山一线是中国西北地区内流区与外流区的分界线。
此线以东的庄浪河、大通河、湟水皆汇入黄河，此线以西的河流皆为内流河[3]。
3.3 植被分布状况植被类型是气候带划分的主要指标。
祁连山区植被较好，有许多天然牧场。
自海拔 2000ｍ向上，植被垂直带分别为荒漠草原带(海拔2000～2300ｍ)、草原带(2300～2600ｍ)、森林草原带(2600～3200ｍ)、灌丛草原带(3200～3700ｍ)、草甸草原带(3700～4100ｍ)和冰雪带(>4100ｍ)。
其中森林草原带和灌丛草原带是祁连山的水源涵养林，大通河、石羊河、黑河等河流发源于此，是河西走廊绿洲的主要水源。
祁连山区的气候变化会直接影响其周围植被的好坏，从而影响当地经济的发展[8]。
4 祁连山气候4.1 气候特征祁连山位于中纬度北温带，深居内陆，远离海洋，它又处于青藏、蒙新、黄土，三大高原的交汇地带，由于青藏高原对大气环流的特殊影响，使夏季来自东南季风的湿润气流得以北进西伸，波及本区；冬季受内蒙古干冷空气，西北寒冷气流的影响，致使本区冬季降温幅度大，气温年较差较大[9]。
多种因素的叠加构成了祁连山林区主要的气候特征，即大陆性高寒半湿润山地气候。
表现为冬季长而寒冷干燥，夏季短而温凉湿润，全年降水量主要集中在5～9月，本区由浅山地带向深山地带，气温递减，雨量递增，高山寒冷而阴湿，浅山地带热而干燥。
随着山区海拔的升高，各气候要素发生有规律自下而上的变化，呈明显的山地垂直气候带。
自下而上为：浅山荒漠草原气候带、浅山干草原气候带、中山森林草原气候带、亚高山灌丛草甸气候带、高山冰雪植被气候带[5]。
4.2 气候要素的分布特征4.2.1 太阳辐射在林区，随着海拔的增高，大气中的水汽含量和尘埃减少，大气透明度增加，太阳总辐射量加大。
该地区4～12月份山上的云雨比山脚地带显著增多，日照时间显著减少，山区的总辐射，反不如山脚地带高，因而太阳总辐射和日照年总量山上比山脚少。
月总辐射及日照时数最大值均出现在4月。
最小月总辐射量出现在太阳高度角较小而日照又较短的表1 西水2月[4]。
同时，光照和幼树的生长的关系也十分密切。
光照充足的地方一般温度较高，郁闭度较小，营养空间较大，有利于幼树的生长更新。
4.2.2 日照时数的变化特征表1 气象站日照时数年内变化[2]月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 合计117 115135 183 156181175164160119124 112 1741月日数照数39 39 37 46 35 41 39 39 43 34 42 47 百分率日照是气候形成的重要因素，是太阳辐射最直观的表现，表示一个地区接受太阳光照射强烈程度的情况。
日照时数表征的是一天日照时间的长短，它与森林的生长发育密切相关，是气候变化的主要气象要素之一。
经统计，位于祁连山北坡的西水地面气象站4～8月份日照时数较长，日照时数差异较小。
西水地面气象站日照时数年内变化表现为夏季最大（502小时）、春秋季次之、冬季最小（353小时），日照时数除受可照时间影响外，它还与天气状况有很大的关系，这主要是由于夏季云量增多，降水较多，抵消了纬度的影响，致使4～8月份日照时数无明显差异，甚至4月份比7月份还长；进入冬季以后，虽然可照时间相对缩短，但由于受蒙古高压的控制，气候严寒干燥，多为晴朗低温天气，因而冬季日照时数与夏季日照时数相比变化幅度小。
因此，其年内变化又表现出与可照时间变化的不一致性。
在北坡形成了比较稳定的温度空间，为林木的更新创造了积极因素。
4.2.3 气温的时空分布规律祁连山区年平均气温都在4℃以下，随着高度的升高气温逐渐降低，递减率为0.58℃/100m。
山顶的温度一般低于0℃，常年都有积雪。
最冷的1月平均气温低于-11℃，最热的7月平均气温低于15℃，12月至次年3月，祁连山区大部分地区气温都在0℃以下，4～10月最高气温在4～15℃之间[4]。
祁连山区平均气温的空间分布形势比较稳定，年际变化很小，气温最低中心常年位于西段海拔较高的托勒山附近，气温的等值线走向与地形廓线基本一致，这说明影响祁连山附近气温分布的主要因素是地形(即海拔高度) ，地理纬度的影响次之。
通过ＲＥＯＦ（旋转自然正交分解函数）分析可以将祁连山附近气温变化分为3个主要区域：河西走廊区，祁连山高原区和祁连山东端区[4]。
河西走廊区主要是沙漠和戈壁，地形较低，主要受西风带系统的影响，气流往往沿着高原边缘由西北吹向东南，气温变化较快，冬季干冷，夏季干热，年际变化较大。
祁连山高原地区由于地形较高，冷空气受阻挡，不容易影响到山区，气温变化缓慢，冬季寒冷，夏季凉爽，年际变化不大。
祁连山东端由于受到东南暖湿气流的影响，气温变化不同于河西走廊和高原山区，冬季干冷，夏季暖湿。
表2 气温旋转前后主成分占方差的百分比[4]成年冬季春季夏季秋季分PC RPC PC RPC PC RPC PC RPC PC RPC1 75.85 49.08 77.87 47.11 79.44 46.31 66.61 46.91 73.97 38.812 8.92 29.43 9.81 30.13 7.81 29.25 11.67 22.63 8.48 31.073 4.62 7.76 3.12 7.66 3.44 11.65 7.13 12.66 3.01 10.014 2.29 4.48 2.33 9.06 2.23 1.58 2.91 4.06 2.53 4.595 1.68 3.09 1.26 1.29 1.27 4.70 2.19 4.64 2.16 5.86 1.24 2.05 1.01 1.12 1.10 2.82 1.84 3.59 1.91 2.547 0.94 1.23 0.91 1.20 0.79 1.05 1.52 1.27 1.59 1.988 0.86 1.36 0.67 0.97 0.67 1.10 1.08 1.42 1.03 1.029 0.63 0.82 0.53 0.97 0.52 1.02 0.85 1.77 0.91 2.4810 0.51 0.70 0.43 0.50 0.43 0.51 0.63 1.03 0.86 1.70 *PC 气温旋转前方差**RPC 气温旋转后方差对冬季、春季、夏季和秋季的平均气温分别进行ＥＯＦ（自然分解正交函数）分析，由于每个季节的空间分布形势与年平均气温的基本相似，可分为主体一致型、高原走廊差异型、东西差异型，其中主体一致型所占方差最大，冬季为77.87%、春季79.44%、夏季为66.61%、秋季为73.97%。