中國及其周邊地區夏季土壤濕度和降水特征

張圓圓 栗挺 譚小飛 李肖 陳巖

摘要 利用1981—2008年NCEP-CFSR資料，將中國及其周邊地區分為3個區域，分析了其夏季降水量和土壤濕度的時空分布特征。結果表明，中國及其周邊地區夏季的降水量和土壤濕度均呈南部大、中部小、北部居中的特征；中南半島沿岸、印度半島西岸、云貴高原、臺灣以及緬甸至孟加拉國一帶降水量最大，朝鮮半島及俄羅斯南部次之，而中國中西部、印度大沙漠、薩雷伊?？铺貏谏衬鹊貐^降水量最?。磺嗖馗咴瓥|南部、云貴高原、東南丘陵、長江中下游以南、印度西高止山脈以及朝鮮半島土壤濕度最大，中南半島、俄羅斯南部、青藏高原西部、華北平原、東北平原以及印度半島東部次之，而中國中西部、印度大沙漠、薩雷伊?？铺貏谏衬鹊貐^土壤濕度最小；1981—2008年中、北部土壤濕度呈下降趨勢，南部土壤濕度在28年間持平，而3個區域的降水量均呈下降趨勢，這可能與全球變暖有一定的聯系。

關鍵詞 中國及其周邊地區；土壤濕度；降水；變化特征

中圖分類號 S162文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2018）16-0160-04

Abstract We used the NCEPCFSR data from 1981 to 2008，and divided China and its surrounding areas into three regions，to analyze the spatial and temporal distribution characteristics of summer precipitation and soil moisture.The results showed that the summer precipitation and soil moisture in China and its surrounding areas were the largest in the south，the second in the north and the smallest in the central part.The precipitation was greatest along the coast of the IndoChina Peninsula，the West Bank of the Indian Peninsula，the YunnanGuizhou Plateau，Taiwan，and Myanmar to Bangladesh.The Korean Peninsula and the southern part of Russia followed，while the precipitation was smallest in the Midwest China，the Indian Desert，and the Saray Ishi Kotau Desert.The southeastern Qinghai Tibet Plateau，Yunnan Guizhou Plateau，southeastern hills，the middle and lower reaches of the Yangtze River，the West India mountains and the Korean Peninsula had the largest soil moisture，followed by the Indochina Peninsula，southern Russia，the western Tibetan Plateau，the North China Plain，the Northeast Plain，and the eastern part of the Indian Peninsula，while the Central and Western China，the Indian Desert，the Saray Ishitova Desert，etc.had the smallest soil moisture.Besides，from 1981 to 2008，the soil moisture in central and northern regions showed a downward trend，and remained flat in 28 years in the southern region，while the precipitation in all three regions showed a downward trend，which may be associated with global warming.

Key words China and its surrounding areas；Soil moisture；Precipitation；Change characteristics

土壤濕度決定農作物的水分供應狀況。土壤濕度過低會造成土壤干旱，導致光合作用不能正常進行，從而降低作物的產量和品質。土壤濕度過高，則會阻礙土壤的通氣性，影響土壤微生物的活動，使作物根系的呼吸、生長等生命活動受到阻礙，從而影響作物地上部分的正常生長，造成徒長、倒伏、病害滋生等。土壤濕度的大小還會影響田間耕作措施和播種質量。因此，了解土壤濕度的時空分布特征，對農作物的生長發育有重要意義。

同樣，對于農業生產，適時適量的降水可以提供有利的條件，而異常的降水可能會帶來災害。中國因其獨特的地理位置而具有明顯的季風氣候特點，且雨季多發生在夏季。據統計[1]，中國6—9月的降水量占正常年降水量的60%～80%。因此，了解中國地區夏季降水的時空分布特征，對中國地區夏季的天氣氣候及農業生產都有重要的指示意義。

近年來，一些學者已對中國地區土壤濕度和降水的特征進行了研究[2-7]。黨皓飛等[2]分析中國夏季降水的時空分布特征發現，西北大部分地區極端天氣事件發生較少，東南大部分地區出現強降水的可能性較大，而華北、華南以及四川部分地區短時強降水發生的可能性較大；張蕾等[5]基于中國農業氣象觀測站1981—2010年逐旬土壤濕度資料，分12個氣候區，統計了中國及12個區域內0～50 cm逐層土壤濕度的時空分布特征，發現中國東北、江南、西南、江淮、江漢、黃淮以及華南地區各層的土壤濕度均大于全國的平均值，而內蒙古地區最低；劉榮華等[6]分析中國地區表層土壤濕度的時空分布特征發現，中國表層土壤濕度由西北向東南、東北呈增加趨勢。目前對NCEP-CFSR再分析土壤濕度、降水資料的研究很少，而NCEP-CFSR土壤濕度和降水資料在中國地區相對其他再分析資料更貼近觀測值[8-9]，因此，筆者選取中國及其周邊地區夏季的NCEP-CFSR資料，對其土壤濕度和降水量的時空分布進行分析，以期為農業生產和氣候預測提供依據。

1 資料與方法

采用美國國家環境預測中心（NCEP）提供的氣候預報系統再分析資料CFSR，研究中國及其周邊區域（70°～140°E，10°～60°N）夏季土壤濕度和降水量的時空分布特征，具體包括1981—2008年6月、7月、8月的降水量資料（1 h累計降水量）、土壤濕度資料（-10～0 cm），時間分辨率為1 h，水平空間分辨率為0.5°×0.5°。

將中國及其周邊地區分為南、北、中3個區域（35°N以南為南部，35°～50°N為中部，50°N以北為北部），分別計算其土壤濕度和降水量。

2 結果與分析2.1 土壤濕度的時空分布特征

2.1.1 空間分布特征。從圖1可以看出，中國及其周邊地區夏季的土壤濕度整體上呈中部小、南部大、北部居中的特征。青藏高原東南部、云貴高原、東南丘陵、長江中下游以南、印度西高止山脈以及朝鮮半島土壤濕度最大，一般都在29.0%以上。中南半島、俄羅斯南部次之，基本上大于26.0%。其次是青藏高原西部、華北平原、東北平原以及印度半島東部，土壤濕度均大于17.0%。而中國中西部、印度大沙漠、薩雷伊?？铺貏谏衬鹊貐^土壤濕度最小，最小值位于塔克拉瑪干沙漠，可達5.0%。

2.1.2 時間變化特征。

從圖2可以看出，南部土壤濕度最大，北部次之，中部最小。1981—2008年中、北部土壤濕度走勢比較一致，整體上呈下降趨勢，而南部土壤濕度在28年間持平。北部土壤濕度最大值出現在1988年，約為29.9%，中部最大值出現在1996年，約為24.2%。北部和中部的土壤濕度均在2001年達到最低點， 2002年后均有回升趨勢。南部的土壤濕度值基本在28.0%～32.0%，1981年最大，約為31.6%，1992年最小，約為28.5%。

由圖3可知，土壤濕度在6、7和8月均呈南部大、中部小、北部居中的特征。北部的土壤濕度在6月最小，7月次之，8月最大；6月，土壤濕度在1995年以前呈上升趨勢，1995—2001年快速下降，2001年后又快速上升，28年間整體走勢持平；7月，北部土壤濕度1981—2008年呈振蕩下降趨勢，1988年最大，1999年最?。?月，北部土壤濕度在1998年前呈下降趨勢，1998年后呈上升趨勢，最小值出現在1998年，最大值出現在1986年。中部的土壤濕度在6月較小，7、8月較大；6和7月的土壤濕度均在2001年達到最低點，2001年前呈下降趨勢，2001年后有所上升；而8月的土壤濕度在2002年達最低點，2002年前呈下降趨勢，2002年后有所上升。南部的土壤濕度在6月最小，7月次之，8月最大。1981—2008年南部夏季各月的氣候傾向率接近于0，即土壤濕度在28年間基本持平，變化不大。

2.2 降水量的時空分布特征

2.2.1 空間分布特征。

從圖4可以看出，中國及其周邊地區夏季的降水量整體上也呈中部小、南部大、北部居中的特征。35°N以南的整片區域，降水量基本上大于0.25 mm/h，其中中南半島沿岸、印度半島西岸、臺灣以及緬甸至孟加拉國一帶最大，均在0.70 mm/h以上，云貴高原和孟加拉國以西次之，為0.50～0.70 mm/h，其余地區為0.25～0.50 mm/h。在35°N以北的地區，降水量在朝鮮半島及俄羅斯南部較大，基本上大于0.09 mm/h；與土壤濕度類似，在中國中西部、印度大沙漠、薩雷伊?？铺貏谏衬鹊貐^降水量最小，基本上小于0.03 mm/h。這與前人的研究結果[4，10]基本一致。

2.2.2 時間變化特征。

由圖5可知，夏季平均降水量在南部最大，為0.35～0.45 mm/h，北部和中部都很小，基本上都在0.16 mm/h以下，北部較中部稍大。1981—2008年3個區域的降水量均呈下降趨勢。北部降水量的最大值出現在1988年，約為0.16 mm/h；中部降水量的最大值出現在1987年，約為0.15 mm/h。中部的降水量在2001年達到最小，為0.08 mm/h，北部的降水量在2002年達到最小，為0.09 mm/h。南部的降水量在1994年最大，為0.43 mm/h，2005年最小，為0.36 mm/h。

由圖6可知，降水量在6、7和8月均呈南部大、中部小、北部居中的特征，北部和中部的降水量均小于0.20 mm/h，南部的則均大于0.30 mm/h。北部的降水量在6月較小，7、8月較大；6月的降水量在28年間的走勢基本持平，7和8月的降水量在1998年前均呈下降趨勢，1998年后均有顯著的上升。與北部類似，中部的降水量在6月較小，7、8月較大，6、7和8月的降水量在2000年前均呈下降趨勢，2000年后均有所上升。

南部的降水量也在6月較小，7和8月較大；6月，南部降水量1981—2008年呈振蕩下降趨勢，1985年最大，1996年最??；7月，南部降水量在1984年前呈下降趨勢，1984年后顯著上升，至 1997年后又呈下降趨勢；8月，南部降水量1981—2008年呈振蕩下降趨勢，最大值出現在1990年，最小值出現在2005年。

2.3 比較分析

從土壤濕度和降水量的空間分布特征可以看出，在中國及其周邊地區，土壤濕度和降水量均呈南部大、中部小、北部居中的特征。南部降水量大主要是因為在夏季，南部以季風氣候為主，偏南季風將來自海洋的大量水汽帶入南部，而南部多丘陵盆地，水汽不易擴散，來自海洋的暖濕空氣與陸地上來自北方的冷空氣相遇后形成江淮準靜止鋒，再加上西太平洋熱帶氣旋的影響，夏季南部降水較多。降水會增大土壤濕度，另一方面，土壤濕度越大，降水的可能性也越大[11]，因此南部的降水量和土壤濕度總體較大。而由于秦嶺的阻擋，暖濕氣流的北上之路被阻斷，因此中部降水量小，土壤濕度也小。北部由于受副極地低氣壓帶和西風帶控制，空氣上升時生成鋒面氣旋，容易產生降水，因此多雨，相應的，土壤濕度也較大。

從時間分布特征可以看出，1981—2008年中國及其周邊地區的降水量和土壤濕度均呈下降趨勢，這可能與近年來全球變暖加劇有關。土壤濕度減小主要是由降水量減小引起的[12]，此外，全球變暖引起的溫度升高會導致蒸散增加、土壤濕度減小，而隨著土壤濕度的減小，土壤吸力增加，蒸發量可能會降低，這有可能導致顯熱通量增大、降水減少，溫度進一步升高。因此，如果無視全球變暖帶來的問題，這種反饋會使得降水和土壤濕度持續減小，直到土壤完全干燥和荒漠化，這將嚴重破壞生態環境。

3 結論

（1）中南半島沿岸、印度半島西岸、云貴高原、臺灣以及緬甸至孟加拉國一帶降水量最大，朝鮮半島及俄羅斯南部次之，而中國中西部、印度大沙漠、薩雷伊?？铺貏谏衬鹊貐^降水量最小。

（2）青藏高原東南部、云貴高原、東南丘陵、長江中下游以南、印度西高止山脈以及朝鮮半島土壤濕度最大，中南半島、俄羅斯南部、青藏高原西部、華北平原、東北平原以及印度半島東部次之，而中國中西部、印度大沙漠、薩雷伊?？铺貏谏衬鹊貐^土壤濕度最小。

（3）中國及其周邊地區夏季的降水量和土壤濕度均呈南部大、中部小、北部居中的特征。其可能原因是在夏季，南部受江淮準靜止鋒、西太平洋熱帶氣旋等影響而降水增多，降水增多使得土壤濕度增大。而秦嶺阻擋了暖濕氣流北上，造成中部降水量小，土壤濕度也小。北部由于受副極地低氣壓帶和西風帶控制而多雨，相應的，土壤濕度也較大。

（4）1981—2008年中、北部土壤濕度呈下降趨勢，南部土壤濕度在28年間持平，而3個區域的降水量均呈下降趨勢，這可能與全球變暖有一定的聯系。

參考文獻

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