內(nèi)蒙古呼和浩特市周邊降水特征分析

寇 宇

(呼和浩特市賽罕區(qū)氣象局，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020)

降水量變化成為影響環(huán)境變化十分敏感的關(guān)鍵元素之一[1]。隨著科技的進步，時代的發(fā)展。農(nóng)業(yè)、牧業(yè)、林業(yè)等仍然是我國重要的經(jīng)濟建設(shè)基礎(chǔ)[2]。而受降水量影響最為嚴重，最直接的也是農(nóng)業(yè)、牧業(yè)。

針對內(nèi)蒙古中部的降水特征和時空分布，國內(nèi)外的很多專家學者做了大量研究。內(nèi)蒙古氣象局高濤[3]等,研究了近47年(1961年～2007年)內(nèi)蒙古地區(qū)降水和氣溫的時空變化特征。結(jié)果表明:內(nèi)蒙古地區(qū)降水的空間變化以20世紀60年代全區(qū)大范圍普遍偏少,70年代東部偏少、西部略多,80年代東部偏多、中西部偏少和90年代全區(qū)普遍偏多為特征,特別在21世紀的前7年間,全區(qū)降水大范圍偏少,尤以東部地區(qū)為重,東北部地區(qū)比常年降水偏少86.3mm。2015年，內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學李寶文[4]等，通過統(tǒng)計分析內(nèi)蒙古中西部等29個氣象站近六十年的降水資料，通過統(tǒng)計分析揭示了內(nèi)蒙古中西部年均降水量的分界線大致沿阿拉善左旗-杭錦后旗-錫林浩特-西烏珠穆沁旗分布。1998年，Rajagopalan[5]，Interannual variability in western US precipitation美國西部降水的年際變化，利用光譜分析法，分析了子午線幾個站點的月降水時空分布，還分析研究了月平均降水量與大氣指數(shù)之間的頻譜一致性。白曉慧[6]等對內(nèi)蒙古通遼市近30年降水變化分析，發(fā)現(xiàn)該市在研究期間內(nèi)降水量整體趨勢減少同時降水年變率較大。

1 資料來源及方法

筆者采用的1981年～2000年月、季、年降水量資料來自呼和浩特市周邊6個氣象站。它們分別為呼和浩特市站、土左旗站、和林格爾站、托克托縣站、武川站以及清水河站。它們分布在呼和浩特市4個不同方向，對研究呼和浩特市周邊降水具有代表性。

利用HYSPLIT模式模擬呼和浩特市1995年～2000年逐日72h氣團輸送后向軌跡，來反映降水氣流輸送的特征。

PSCF方法是一種基于氣流軌跡分析來識別水汽源區(qū)的方法，它是通過結(jié)合氣流軌跡和當日降水量來給出可能的水汽位置[7]。

2 結(jié)果與討論

2.1 自然區(qū)域概況

2.1.1 地勢特征。內(nèi)蒙古高原是中國四大高原之一，是蒙古高原的一部分，又稱為北部高原，地跨中國東北、華北、西北部地區(qū)，地理位置處于陰山山脈的北部，大興安嶺的西部，北面與蒙古國接壤。西到東經(jīng)107°附近。位于北緯40°21′～50°52′，東經(jīng)106°～121°40′。面積約34萬平方千米[8]。在世界的自然區(qū)域劃分中,列屬知名的亞洲地區(qū)中部、蒙古高原的東南地段，在中國的四大高原之中位列于第二大高原。在內(nèi)蒙古地區(qū)高原約占全地區(qū)總面積的53.5%，次之為山地占到20.8%，之后為丘陵占到16.5%，平原地區(qū)與灘川地占到8.6%，湖泊、河流以及水庫等面積約占0.9%[9]。

圖1 內(nèi)蒙古中部地勢

2.1.2 氣候特征。內(nèi)蒙古地區(qū)氣候的類型為典型中溫帶季風氣候，主要特點為降水少量少并且分布不均，降水量的多少主要受地形地勢和距離海洋的遠近影響，自東向西年均降水量由500mm遞減為50mm左右。氣候帶呈現(xiàn)帶狀分布，從東部阿爾山向西部阿拉善地區(qū)變化分布為濕潤區(qū)、半濕潤區(qū)逐步過渡為半干旱區(qū)以及干旱區(qū)。

2.2 內(nèi)蒙古中部降水特征

2.2.1 降水空間分布。圖2是1981年～2000年平均降水量柱狀圖，采集的6個氣象站點分別是和林格爾縣站、呼和浩特站、清水河站、土左旗站、托克托縣站和武川縣站幾個中部氣象站點1981年～2000年20年的年平均降水量數(shù)據(jù)。圖2中可以看出，以呼和浩特站為中心分布的5個站點平均降水量趨勢基本一致，其中呼和浩特、和林格爾縣、清水河20年降水量分布較為均勻，年降水量基本一致，原因是這3個站點都處于地勢平坦地區(qū)。而土左旗年降水量明顯分布不均勻，其中峰值出現(xiàn)在1998年，由于土左旗地勢多以山脈為主，處于陰山山脈，大青山中部地區(qū)，又有大黑河、小黑河及什拉烏素河3條河流分布其中。受到下墊面的影響，降水量年平均波動較大。托克托縣地處于內(nèi)蒙古自治區(qū)中部、大青山的南麓、呼和浩特市區(qū)的西南部，黃河中上游的分界處北岸土默川平原之上。地形地勢呈現(xiàn)東南高但西北、西南較低，平均降水量均少于400mm。武川縣地形地勢位于內(nèi)蒙古自治區(qū)的中部，呼和浩特市區(qū)的西北部，地處于陰山的北麓。武川縣的地勢比較高，最高海拔為2 327m，是6個站中海拔最高的一個觀測站。武川縣境內(nèi)的地形由南至北逐漸降低，東、西以及南三面環(huán)山，被大青山包圍，形成武川盆地。平均降水量不足350mm。

圖2 1981年～2000年平均降水量

2.2.2 降水時間分布。由圖3中可以看出最低值年份體現(xiàn)在1986年～1987年和1999年，年際平均降水量未達到300mm，比較往年的均降水量400mm～500mm相差是較大的，其中1986年最低值的地區(qū)為托克托縣，年平均降水量接近200mm。在1999年最低值中出現(xiàn)的地區(qū)為土默特左旗，降水量值一樣接近于200mm。而最高值則出現(xiàn)年份在1998年。該年份土左旗達到了降水的峰值，超過了年平均600mm降水量線。其他年份較為平均，基本在500mm左右。

圖3 1981年～2000年降水量趨勢

圖4中可以看出，根據(jù)內(nèi)蒙古中部呼和浩特市周邊6個觀測站20年(1981年～2000年)的逐日平均降水數(shù)據(jù)進行分析，從圖4中可以看出，降水量主要集中于6月～9月，其中7月份的量值達到最高，約950mm左右。

圖4 1981年～2000年月平均降水量分布

2.3 水汽的來源與軌跡分布

2.3.1 水汽的來源。利用HYSPLIT軌跡模型，對1990年～2000年5年的降水數(shù)據(jù)，進行了下載分析。從圖5中可以看出，內(nèi)蒙古中部主要的水汽來源主要集中于華北中北部，內(nèi)蒙古中部、南部以及西部地區(qū)。水汽源區(qū)以華北北部為中心點。從圖中可以明顯地看出，水汽源區(qū)比較集中，但是內(nèi)蒙古中部年均降水量仍然在500mm左右。原因主要受到地形地勢影響。

圖5 內(nèi)蒙古中部降雨來源分布

2.3.2 水汽的軌跡分布。從圖6中可以看出，華北北部，內(nèi)蒙古中部、南部地區(qū)，水汽軌跡主要來源于內(nèi)蒙古的西北部，這是受到西伯利亞冷空氣的侵擾，形成比較明顯的水汽軌跡，另外華北西南部也有較為明顯的水汽軌跡出現(xiàn)，這是受到季風影響所形成的降水。內(nèi)蒙古中部以及華北北部大部分地區(qū)屬于溫帶季風性氣候。

圖6 內(nèi)蒙古中部水汽軌跡分布

3 結(jié)論

①內(nèi)蒙古中部地區(qū)呼和浩特市周邊降水量變化的特征受到各大氣環(huán)流的自身特有周期性影響。②內(nèi)蒙古中部地區(qū)呼和浩特市周邊的區(qū)域降水量變化的特征及周期性并不完全相同，而是基于年平均降水量的分布界線劃分出季風區(qū)和西風區(qū)的區(qū)域降水量變化，表現(xiàn)出了相反的不同趨勢變化。內(nèi)蒙古中部的季風區(qū)年降水量呈現(xiàn)出了下降的趨勢，而西風區(qū)的降水量則呈現(xiàn)出了上升的趨勢。③1981年～2000年20年期間,內(nèi)蒙古地區(qū)中部、呼和浩特市區(qū)周邊地區(qū)降水量的年際波動變化較大,且呈現(xiàn)出了增加的趨勢。各個年份平均降水量的差異并不大。80年代總體呈現(xiàn)出了增加上升的趨勢，90年代總體呈現(xiàn)出了下降減少的趨勢。呼和浩特市周邊地區(qū)的年降水量變化周期性十分明顯。④在全球變暖的背景影響下,我國的各地區(qū)的降水量變化區(qū)域性差異比較顯著,西北地區(qū)有明顯增加的趨勢,華北地區(qū)降水量有顯著減少趨勢,內(nèi)蒙古中部呼和浩特市周邊的地理位置決定了其降水量變化同時具有上述兩個地區(qū)的特點。內(nèi)蒙古中部地區(qū)土地覆被類型以草原為主,水分是最重要和敏感的生態(tài)要素,降水變化會對土地覆格局產(chǎn)生嚴重影響。⑤受陰山山脈影響，呼和浩特市北部地區(qū)降水量年際變化波動較大，年均降水量相對較少，降水呈現(xiàn)從東向西逐漸減少的趨勢。對內(nèi)蒙古地區(qū)以草原生態(tài)環(huán)境為主的農(nóng)牧產(chǎn)生的影響十分深遠。⑥降水軌跡主要來源于內(nèi)蒙古的西北部、華北西南部、西北部地區(qū)主要受到西伯利亞冷空氣的影響，西南部地區(qū)主要受到季風影響。