近30 年来内蒙古地区气候干湿状况时空分布特征

近30年来内蒙古地区气候干湿状况时空分布特征*张存厚1，2 王明玖2 李兴华1 郭瑞清1 张立伟3
（1内蒙古生态与农业气象中心 呼和浩特 010051，2内蒙古农业大学 生态环境学院，呼和浩特 010019，
3锡林浩特国家气候观象台 锡林浩特 026000）
摘 要
根据内蒙古115个气象站1971～2000年气象资料，并利用改进的Selianinov干燥度计算公式，研究了内蒙古及其六大不同生态类型区域气候干湿状况的时空变化。

结果表明，内蒙古干湿状况的空间分布具有明显地带性分布规律，即从西向东随经度增加干燥度逐渐变小，气候逐渐变得湿润。

内蒙古地区年平均干燥度70年代呈现波动式下降，气候变化趋于湿润化；80年代干燥度经历了先增加后减少的变化过程，气候处于干湿的过渡阶段；90年代干燥度经历了先减少后急剧增加的变化过程，其中1995～2000年干燥度增加幅度达1.59，为30年增幅最快的时段。

在六大生态类型分区中，典型荒漠区干燥度变化最为剧烈，大兴安岭林区和草甸草原区的干燥度变化最小。

从气候干湿状况的年代际变化可以看出，80年代是内蒙古全区气候干旱比较严重的年代。

关键词：干燥度，气候变化，干旱，时空分布，内蒙古。

1 引言
IPCC第四次评估报告结果表明，近百年全球地表平均温度上升了0.74℃；近150年最暖的12年中有11年出现在过去12年(1995～2006年)。

到21世纪末，在SRES情景下，预估的全球地表平均增暖1.1至6.4℃，海平面相应上升0.18～0.59米。

王绍武等[1-2]的研究表明，我国西北地区的气候变化与全球气候变化基本一致，目前仍属于暖期。

施雅风等[3]提出了我国西北气候可能从20世纪的暖干向暖湿转型。

然而，最近的观测研究表明，随着全球气温的升高，蒸发量并未同步增加，近50年来北半球的观测蒸发量呈减少的趋势[4-6]。

杨建平等[7]分析了近50年来中国干湿气候界限的10年年际波动，发现进入90年代西北东部气候有变干迹象。

张存杰等[8-12]研究表明，气温变化的总趋势是变暖，而降水量变化则并不一致。

马柱国等[13]研究表明，西北西部和华北地区的年际及年代际变化趋势基本相反，前者地表为变湿趋势，后者为变干趋势。

王菱等[14]对中国北方地区湿润指数和气候干湿带界线的变化研究表明，40年来中国北方地区，在东经100°以东地区，半干旱区和半湿润区的分界线不断向东推进，气候趋向干旱化；东经100°以西地区，极端干旱区面积在缩小，湿润指数有增大趋势。

气候干燥度是表征一个地区干湿程度的指标，在地理学和生态学研究中长期应用，近年来成为全球变化研究中经常涉及到的气候指标之一，尤其是气候变化和干旱化、荒漠化等研
张存厚（1977-），男，呼和浩特市人，博士研究生，工程师，现主要从事生态气象和气候变化方面的研究工作. E-mail:zhangcunhou2004@
究[15]。

在全球变暖的大背景下，地处中国北方干旱—半干旱区域的内蒙古，30年来地表干湿状况时空分布如何？气候干湿带在六大生态类型区域内如何波动？未来发展趋势又如何？前人的研究利用平均气温、降水量、蒸发量来研究内蒙古地区气候的变化，并不能真正反映出内蒙古气候变化的特征及其变化趋势，本文引入了气候干燥度，在考虑有效温度和有效降水量的同时，来分析内蒙古及其六大生态类型区干湿状况的时空分布、年际和年代际变化特征，这对于内蒙古气候区划、土地荒漠化、干旱化等相关研究能够起到重要作用，同时，对于合理安排农牧业生产布局及其进行产业结构调整具有重要意义。

2 资料来源和计算方法
2.1 资料来源及研究区域分布
采用内蒙古自治区115个气象观测站
1971～2000年30年整编资料，并对其进
行信息化处理。

根据站点所处的地理位置
和生态气候类型，将内蒙古分为六大生态
气候类型区进行研究（包括：1区代表大
兴安岭林区、2区代表草甸草原区、3区代
表典型草原区、4区代表荒漠化草原区、5
区代表草原化荒漠区、6区代表典型荒漠
区）具体站点分布情况见图1。

2.2 干燥度的计算方法
干燥度指数（Aridity Index，AI，或其它缩写形式，如K 等），在此特指气候干燥度，是表征一个地区干湿程度的指标，一般以某个地区水分收支与热量平衡的比值来表示。

显然，它比仅仅使用降水量或蒸发量反映一地水分的干湿状况更加确切。

由于可能蒸发量的计算方法不同，干燥度的表示方式也就有多种。

有以年平均气温或高于10℃积温的0.1倍表示可能蒸发的，有以辐射差额反映可能蒸发的。

本文采用谢良尼诺夫在1937年提出的经验公式，即利用10℃积温与降水计算干燥度。

原公式的经验系数为0.10，我国科学家根据我国的实际情况经过大量推算，将0.10改为0.16（中国科学院自然区划工作委员会，1959）[12]。

修正的谢良尼诺夫公式为：
图 1 内蒙古各生态类型区域及其站点分布图 Fig.1 The distribution of different ecological type areas and stations in Inner Mongolia
谢良尼诺夫公式法是一经验公式，此方法计算过程简单，气候数据容易获取。

内蒙古属东亚季风环流控制区，而干旱区位处北温带，降水主要集中于植物生长期，该方法经过我国科学家的修改以后，比较适合于我国干燥度的计算
[12]。

谢氏干燥度在气候类型中的划分标准
为：
当K≤ 1.0为湿润区；1.0< K<1.5为半湿润区；1.5<K<4.0为半干旱区；4.0<K<16.0为干旱区；K≥ 16.0为极端干旱区。

3 干湿状况的空间分布变化
利用内蒙古115个气象站点资料，制作了内蒙古1971~2000年30年平均干湿带的分布图（见图2），从图2中可以看出，K 值≥ 16.0为极端干旱区，主要分布在阿拉善典型荒漠区的西北部额济纳境内，年平均降水量在50mm 以下；K 值在4.0～16.0的为干旱区，分布于典型荒漠区南部和草原化荒漠区，且从西向东K 值依次下降，其中，K 值为4.0分界线经头道湖—锡林郭勒—巴彦浩特—乌海市—临河—乌后期—甘其毛道；K 值等于1.5～4.0的半干旱区，主要分布于内蒙古中部草原区，包括荒漠化草原区、典型草原区西南部、草甸草原区北部，经乌审旗—乌审召—东胜市—准格尔旗—土左旗—乌兰图格—四子王旗—察右中期—商都—化德—白旗—锡林浩特市—西乌旗—乌拉盖—东新巴旗—满洲里市为K 值 1.5分界线，与300mm 等雨量基本相符，其中，赤峰市东部和通辽市中部地区也存在一条K 值为
1.5的分界线；K 值在1.0～1.5的半湿润区，主要分布于内蒙古东部，包括典型草原区东南部和草甸草原区；K 值≤ 1.0为湿润区，主要分布在内蒙古东北部的大兴安岭林区，其中K 值1.0线与350mm 等雨量基本相符。

为干燥度。

其中，℃期间的降水量全年℃的积温全年K 101016
.0K ≥≥=
图2 内蒙古干湿带空间分布变化等值线图
Fig. 2 Distributions of dry and wet climate zone in Inner Mongolia
4 干湿状况的年际变化趋势
4.1 干湿状况年际变化的空间分布
图3以20世纪70年代(1971～1980)为基础，比较每十年内蒙古气候干燥度分界线的变化，实线70年代(1971～1980)为十年平均干燥度的分布，虚线则为80年代(1981～1990) 和90年代(1991～2000)平均干燥度的界线变化。

与70年代相比，80年代内蒙古东北部地区气候有逐步湿润之趋势，K值等于1.0一线，在内蒙古呼伦贝尔市东部和兴安盟境内明显向外扩大，尤其是兴安盟境内已经向西扩大到锡林郭勒市的乌拉盖东部、向南扩大到通辽市的北部地区，内蒙古东北部湿润区面积明显扩大；K值为1.5的界线有两条，其中一条分布在赤峰市和通辽市有向北移动的趋势，另一条在内蒙古中部地区变化不明显，在锡林郭勒市东部区向西移到东乌旗，半湿润区面积增加；K值为4.0一线，总体趋势是向东推进，其中阿拉善盟、巴彦淖尔市、锡林郭勒市境内向东推移，鄂尔多斯市向西略有推移，80年代干旱区面积比70年代略有扩大；K值为16.0一线明显向东南方向移动，80年代比70年代极端干旱区域面积明显增加。

90年代，K值等于1.0线向东退缩，主要分布在呼伦贝尔市境内，湿润区面积在缩小，半湿润区面积增加，东北部气候呈趋于干旱化；K值为1.5的界线在赤峰市和通辽市有向北、
向南扩大的趋势，在内蒙古中东部地区1.5线相对较为稳定，略有向东南移动，半干旱区面积增加；K值为4.0一线，包头市、乌兰察布市、锡林郭勒市境内向东南推移，巴彦淖尔市、鄂尔多斯市向西推移，但强度比80年代大；K值为16.0一线向东移动，K值>16的极端干旱区域面积在增加，增加幅度小于80年代，气候在逐渐变干。

综上所述，30年来，内蒙古地区干湿状况是在不断地波动式变化，这种变化趋势大致分为如下两种类型：
(1)干湿交替型，以70年代为标准，80年代K值为16.0线向东南推进，干旱区域面积扩大，气候相对变干，90年代K值为16.0线向西北退缩，干旱区域面积缩小，气候又有相对变湿的趋势，以内蒙古西部的荒漠区最为典型；80年代K值为1.0线向西南推进，湿润区域面积扩大，气候相对变湿，90年代K值为1.0线向东北退缩，气候又有相对变干的趋势，以内蒙古东北部的大兴安岭森林区最为典型。

(2)持续变干型，包括鄂尔多斯市东南部、呼和浩特市、乌兰察布市和锡林郭勒市南部，半湿润和半干旱的分界线，即K值等于1.5一线，30年来是持续向东南方向推进，半湿润气候地区面积在缩小，半干旱气候地区面积在增加。

图3 气候干湿带10年际变化
Fig.3 The decadal changes of dry and wet climatic zone
4.2 干湿状况年际变化的时间分布
图4给出了内蒙古地区干燥度的逐年变化曲线。

从图4可以看出，70年代，内蒙古地区年平均干燥度呈现波动式下降，其中，1979年干燥度为近30年以来的最低值，说明，70年代气候变化趋于湿润化；80年代，干燥度经历了先增加后减少的变化过程，气候变化处于干湿的过渡阶段，干燥度波动较大，其中，K值最大值为3.8，出现在1986年，为近30年以来的最高值；90年代，干燥度经历了先减少后急剧增加的变化过程，1995～2000年5
年增幅最快的时段。

年时间K值增加幅度达1.59，为30
Fig.4 The changes of annual aridity index in Inner Mongolia
图5 内蒙古各分区干燥度年际对比图
Fig.5 The changes of annual aridity index in different regions
从图5中可以看出，内蒙古干燥度从大到小依次是：典型荒漠区＞草原化荒漠区＞荒漠
化草原区＞典型草原区＞草甸草原区＞大兴安岭林区。

干燥度的大小由于受降水、气温以及植被等多种因素的影响，故其分布明显地具有经度地带性分布规律，即从西向东，随着经度的增加干燥度减小。

典型荒漠区处于4.0<K<16.0干旱区和K≥16.0极端干旱区，在六大生态类型分区中K值变化最为剧烈，且对内蒙古全区K值的影响最大。

内蒙古K值随经度的增加，从西向东K值的变化逐渐变得平缓，其中，大兴安岭林区和草甸草原区的K值变化最小。

近30年来，典型荒漠区K值的变化趋势与内蒙古变化曲线相似，即：70年代前期下降，后期上升，到80年代中期达到最大值，80年代后期到90年代中期波动式下降，90年代后期
又迅速上升。

6 气候干湿状况的年代际变化
表1给出了内蒙古及其各生态类型分区干燥度年代际变化，可以看出，内蒙古全区80年代最大，90年代相当接近70年代，就平均状况而言，80年代是30年来气候干旱比较严重的年代。

各生态类型分区的干燥度也是在不断变化的，这种变化趋势大致分为如下三种类型：（1）持续变干型，代表区域有草甸草原区，虽然年代际变化幅度不是很大，但是干燥度持续增加，说明气候逐渐干旱化；（2）干—湿—干交替型，代表区域有大兴安岭林区和典型草原区，东部的大兴安岭林区80年代最湿润，90年代逐渐变干，且超过70年代，说明内
蒙古东部林区气候暖干化趋势明显；中部典型草原区气候变化同样经历了80年代转湿，90
年代又略有变干的趋势，但90年代远不及70年代干旱，说明内蒙古中部草原区气候变化相对稳定；（3）湿—干—湿交替型，代表区域有荒漠化草原区、草原化荒漠区和典型荒漠区，
上述地区的干燥度年代际变化非常明显，均表现为80最干，尤其是典型荒漠区更为突出。

表1 内蒙古及其各生态类型分区干燥度年代际变化表
Tab.1 The inner- decadal changes of annual aridity index in different regions
全区 大兴安岭林区 草甸草原区 典型草原区 荒漠化草原区 草原化荒漠区 典型荒漠区 70年代 3.97 0.85 1.23 1.59 2.87 4.9312.32
80年代 5.57 0.71 1.24 1.47 3.06 5.7721.17
90年代 3.96 0.88 1.37 1.49 2.88 4.6612.49
7 结论
本文研究了内蒙古全区1971～2000年30年平均气候干湿带界线时空分布及其年际、年代际变化，得出如下结果：
（1）内蒙古干湿状况的空间分布具有明显地带性分布规律，即从西向东随经度增加干燥度逐渐变小，气候逐渐变干。

（2）从空间分布来看，30年来内蒙古地区干湿状况是在不断地波动式变化，这种变化趋势大致分为两种类型：①干湿交替型，位于内蒙古西部的典型荒漠区，80年代干旱区域面积扩大，气候相对变干，90年代干旱区域面积缩小，气候又有相对变湿的趋势；位于内蒙古东北部的大兴安岭森林区，80年代湿润区域面积扩大，气候相对变湿，90年代气候又有相对变干的趋势。

②持续变干型，K值为1.5一线，30年来是持续向东南方向推进，半湿润气候区面积在缩小，半干旱气候区面积在增加。

（3）从年际变化的时间分布来看，70年代，内蒙古地区年平均干燥度呈现波动式下降，气候变化趋于湿润化；80年代，干燥度经历了先增加后减少的变化过程，且波动较大，气候变化处于干湿的过渡阶段；90年代，干燥度经历了先减少后急剧增加的变化过程，其中1995～2000年干燥度增加幅度达1.59，为30年增幅最快的时段。

在六大生态类型分区中，典型荒漠区K值变化与内蒙古变化趋势相似，且K值变化最为剧烈，随着经度的增加，从西向东K值变化逐渐平缓，其中大兴安岭林区和草甸草原区的K值变化最小。

（4）从气候干湿状况的年代际变化可以看出，内蒙古全区气候干旱比较严重的年代主
要发生在80年代。

各生态类型分区气候变化趋势不尽相同，主要表现为以下三种类型：①持续变干型，代表区域有草甸草原区，气候持续干旱化；②干—湿—干交替型，代表区域有大兴安岭林区和典型草原区，说明内蒙古东部林区气候暖干化趋势明显，中部典型草原区气候变化相对稳定；③湿—干—湿交替型，代表区域有荒漠化草原区、草原化荒漠区和典型荒漠区，上述地区的干燥度年代际变化非常明显，均表现为80最为干旱化，尤其是典型荒漠
区。

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