基于GIS的重慶氣候分區及評價

李朝艷，王 力

(重慶交通大學 河海學院，重慶 400074)

0 引言

生態環境是對生物生長、發育、生殖，行為和分布以及對人類生存和發展有影響的環境因子的綜合[1]。它主要包括水資源、土地資源、生物資源以及氣候資源。因此生態環境受地形、氣候、土壤、植被和人類活動等諸多因素的影響[2]。隨著重慶市的直轄，城市迅速發展的同時也造成了生態環境的嚴重破壞。因此，重慶市生態環境及其變化特點的研究越來越受到重視。氣候資源是生態環境的一個重要因子，其評價結果不僅可用于資源與環境的評價、生態系統的變化和管理、生態系統模型建立、植被生產力計算和生態區劃等方面的研究，還可以為生態學、地學、資源與環境等學科的發展提供重要的基礎數據[3]。

由于重慶各區縣之間的地理條件有所差異，因此為提高評價精度，需對重慶進行分區，在分區的基礎上對各區分別進行評價。本文以聚類分析法進行重慶氣候指標的分區，以各區縣的經度、緯度、高程和氣候指標值作為區劃影響因子[4]。氣候評價的方法很多，如：綜合模式法、層次分析法、主導因子法、加權評價模型法等[5-7]。

1 研究區域概況

重慶市，簡稱巴或渝，別稱山城、渝都、霧都、橋都等，是中國的中央直轄市之一，位于中國內陸西南部、長江上游地區，地跨東經105°11'-110°11'、北緯28°10'-32°13'之間的青藏高原與長江中下游平原的過渡地帶。地界渝東、渝東南臨湖北省和湖南省，渝南接貴州省，渝西、渝北連四川省，渝東北與陜西省和湖北省相連(圖1為重慶市的行政區劃圖)。

圖1 重慶市行政區劃圖

2 數據與方法

2.1 數據

氣候數據來自重慶市統計年鑒，包括10年的重慶市各區縣的氣候基礎資料，包括年均日照(d)，年降水量(mm)，積溫和各區縣的經緯度坐標(。)、高程(m)等。

2.2 方法

2.2.1 分區

應用SPSS軟件，采用聚類分析法對重慶進行分區，各縣區的經度、緯度、高程和氣候指標值為區劃影響因子，氣候指標值分別為年均日照，年均降水量，積溫。

(1)數據的標準化：由于每個樣本中有4個變量(經度、緯度、高程和氣候指標)，而不同要素的數據往往具有不同的單位和量綱。因此必須對聚類要素進行數據處理，通過標準差標準化把樣本中每個變量的值轉化為無量綱的值[8]：

(2)評價分區

區劃影響因子(經度、緯度、高程和氣候因子)標準化。采用SPSS軟件對標準化的氣候因子數據進行聚類分析。分類結果如下圖所示。

圖2 聚類結果圖

當聚合水平取10時，可將重慶的氣候區劃為2類。

一類：長壽—綦江。氣候屬亞熱帶濕潤季風性氣候區，四季分明、氣候溫和、冬暖春早、熱量豐富、降水充沛，有春早、夏熱、秋遲、冬暖特征。常年平均氣溫16℃～18℃，最高年20.4℃，最低年16.7℃。常年平均降水量1165.2mm。常年日照時數1245.1小時。

二類：黔江—城口。地勢較為復雜，海拔高差大，地形性氣候獨特。氣候溫和，雨量充沛，四季分明，冬長夏短。春季氣溫回升快，但不穩定，常有“倒春寒”天氣出現；夏季降水集中，七、八月多干旱，伏前、伏后多洪澇；秋季降溫快，多連陰雨天氣；冬季時間較長、氣溫低。

2.2.2 氣候評價模型

水分和熱量是氣候條件的重要指標，應用影響顯著并相對獨立的年均日照(S)、積溫(AT)以及年均降水量(P)這3個氣候指標，建立重慶氣候評價指標體系。根據重慶農業構成特點、耕作習慣、重慶自然區劃和氣候資源概論等，將氣候指標分為不同等級[9-11]。見表1。

表1 氣候指標分級

3 分析結果

3.1 年均日照

重慶市的年均日照分為4個等級，等級越高，日照的時間就越長。在示意圖中，顏色越淺說明年均日照越大，顏色越深說明年均日照越小。其中，年均日照時間最長的是巫溪，年均日照達到將近1600小時，年均日照時間最短的是彭水，年均日照不到1000小時。年均日照在重慶市從東北向西南方向呈逐漸減小的趨勢(結果如圖3A所示)。

3.2 年降水量

年降水量分為5級，等級越高，降水越豐富。在示意圖中顏色越淺說明年降水量越大，顏色越深說明年降水量越小。重慶市年降水量各區縣都趨近。最多的地區是酉陽，超過1000mm；年降水量最少的地區為潼南，大概處于1000mm左右。其他各地區的年降水量均在1000-1400mm之間。年降水量在重慶東北部主要是由西北部向東南部逐漸遞減；在重慶中部地區主要是由北向南先減小再增大，到南部山區時增長到最大；在重慶西南部地區，年降水量主要表現為由北到南逐漸增大(結果如圖3B所示)。

3.3 積溫

積溫可以分為5級，在示意圖中，區域的顏色越淺，說明此區域的積溫越大。反之顏色越深，積溫就越小。在重慶市主要表現為重慶市區的積溫要較周邊的山區、郊縣大，大致表現為由東到西先增大再減小，由南到北先增大再減小。重慶市市區積溫值最大，達到了6700℃左右；城口的積溫值最小，達到4300℃左右(結果如圖3C所示)。

圖3A 重慶年均日照分區示意圖

圖3B 重慶年降水量分區示意圖

圖3C 重慶積溫分區示意圖

參考文獻：

[1]王孟生.“生態環境”概念的起源與內涵[J].生態學報，2003，23(9):1910-1914.

[2]劉南威.自然地理學(第二版)[M].北京：科學出版社，2008.

[3]劉新安，于貴瑞，范遼生，等.中國陸地生態信息空間化技術研究(Ⅲ)[J].自然資源學報，2004，19(6):818-825.

[4]郭志華，劉祥梅，肖文發，等.基于GIS的中國氣候分區及綜合評價[J].資源科學，2007，29(6):1-9.

[5]Daly C， Helmer E H， Quinones M. Mapping the climate of Puerto Rico， Vieques and Culebra[J]. int. J. Climatol.， 2003，23(11):1359-1381.

[6]廖順寶，李澤輝.積溫數據柵格化方法的實驗[J].地理研究，2004，23(5):633-640.

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[8]徐建華.計量地理學[M].北京:高等教育出版社，2006.

[9]鄧先瑞.氣候資源概論[M].武漢:華中師范大學出版社，1995.

[10]丘寶劍，盧其饒.農業氣候區劃及方法[M].北京:科學出版社，1987.

[11]張增祥，彭旭龍，陳小峰，等.生態環境綜合評價與動態監測的空間信息定量分析及應用[J].環境科學，1999，20(1):68-72.