纪文真，陈先刚，姚 平，赵晓惠，杨宇明，唐寿岚

（1.西南林业大学，云南 昆明 650224； 2.云南省林业科学院，云南 昆明 650201；3.香格里拉县碧塔海自然保护区管理所，云南 香格里拉 674400）

滇西北高原未干扰湖滨湿地小气候特征

纪文真1，陈先刚1，姚 平1，赵晓惠1，杨宇明2，唐寿岚3

（1.西南林业大学，云南 昆明 650224； 2.云南省林业科学院，云南 昆明 650201；3.香格里拉县碧塔海自然保护区管理所，云南 香格里拉 674400）

为了解滇西北高原未干扰湖泊湿地小气候特征，选取香格里拉县普达措国家公园内碧塔海湖滨草甸为研究对象，采取实地设点定期观测，并利用毗邻设置的自动气象站数据对比订正插值，然后进行统计分析。结果表明：湖滨草甸上气温年较差小，日较差大，日均值随季节有明显变化，具有显著的高原气候特征；气温日均值在水平方向上有随距湖边距离增加先升后降的现象，绝对湿度日均值变化情况则相反，草甸周边森林植被和湖泊水体均有降温增湿的同向影响；在地表上20～150 cm高度层内气温和绝对湿度日均值垂直变化不明显，可能受制于过饱和含水下垫面及多风环境；与邻近香格里拉基准气象站对比，碧塔海湖滨湿地具有很明显的冷湿效应。

未干扰湖滨湿地；小气候特征；滇西北高原

湿地系指不问其为天然或人工、常久或暂时之沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带，带有或静止或流动、或为淡水、半咸水或咸水水体者，包括低潮时水深不超过6 m的水域（《国际湿地公约》）。研究表明，湿地是具有诸如调节径流、蓄洪防旱、储水固碳、降解污染、调节气候以及维持生物多样性等多项特殊功能的生态系统[1]。在全球气候变化背景和人类活动干扰下，许多湿地不同程度地受到影响，其中有的已经严重退化或者消失[2]，这一现象已引起当今国际社会的高度关注。湿地生态系统是陆地生态系统中的一种特殊子系统，湿地退化导致湿地生态系统的损毁，一方面增加对大气的温室气体排放，另一方面给陆地生态系统造成破坏和威胁[3]，因而对湿地生态系统的保护与恢复已刻不容缓。

湿地生态系统的保护与恢复有赖于对其环境特征和功能的了解与把握。小气候是研究湿地生态环境的重要内容之一，研究原生态湿地小气候，对于揭示湿地的生态功能、评价湿地的环境效应以及合理利用湿地有着重要意[4]。近几年关于湿地与气候的研究已受到一些学者的关注，国内高原湿地研究地区主要集中在青藏高原，因为青藏高原是全球海拔最高面积最大的高原，其对我国、东亚和全球气候有极其重要的影响[5-7]，已有高原湿地的研究主要是围绕大范围的气候变化对其的影响[8-9]。高原湖泊湿地具有多样生态功能，且对气候变化敏感，然而，对高原湖泊湿地的小气候却鲜有研究。本文选取云南省香格里拉县普达措自然保护区原生态湖泊碧塔海为研究对象，以期了解无人为干扰条件下中低纬度高原湖泊小气候特征，为深入探讨高原湖泊湿地的有效保护及退化恢复提供科学依据。

1 研究区概况

碧塔海位于云南省香格里拉县普达措国家公园内，地处三江并流区东部，是金沙江水源湖泊之一。地理位置：东经 99°54′23″～ 100°08′59″，北纬 27°46′35″～ 27°57′25″处，湖面海拔 3 568 m，东西长3 km，南北宽0.4～0.8 km，水域面积116 hm2，距县城25 km[10]。湖泊属金沙江水系，为半封闭湖泊，湖水补给主要依靠集水区冰雪融水和雨水径流，多余湖水可由西边出水口流出，湖面高度和面积基本保持不变[11]。碧塔海地区主要植被类型有亚高山针叶林、亚高山草甸、亚高山灌丛和沼泽化草甸等。在阴坡主要为云冷杉林，阳坡主要为川滇高山栎林，在土壤瘠薄的山脊上常为高山栎灌丛和高山松林等[12]。碧塔海自然保护区湿地具有两个显著的特征,即分布海拔高并为森林生态系统所涵养[13]。湖泊背景气候主要属高原山地温带类型：年平均气温5.4 ℃，最热月份（7月）月均气温13.2 ℃，最冷月（1月）月均气温-3.8 ℃；湖面每年11月至次年3月有冰冻，山地积雪每年达7个月左右；受南北向排列山势和大气环流的影响，全年盛行南风和南偏西风；干湿季分明，11月至次年5月为干季，晴天多、光照充足，占全年日照时数的69%，6～10月为湿季，阴雨天多；太阳辐射强。

2 研究方法

2.1 观测点设置

选取碧塔海湖滨两块草甸作为观测场地，一块位于海头（当地对湖泊入水口称呼）处，呈东西走向；另一块位于海尾（当地对湖泊主要出水口称呼）处，呈南北走向。沿每块草甸走向轴线自岸向外分别设置3个间隔相等观测点（因草甸长度不同观测点间隔在海头为300 m、海尾为200 m），对应编号为1、2、3（见图1、图2），每个观测点设5个观测层次，分别为距离地面0、20、50、100、150 cm 高度。

图1 碧塔海观测点分布Fig.1 Distribution of observation sites near the Bitahai Lake

图2 湖滨草甸观测点空间示意Fig. 2 Spatial diagram of observation points over the lakeside wetland

2.2 观测要素及仪器

观测要素为温度、湿度、气压、风向、风速。由于研究地处于高寒山区，冬半年夜间非常寒冷，采用QTS-1环境温、湿度数据自记仪(温度测量范围-40～150℃，精度±0.1℃；相对湿度测量范围0%～100%，精度±0.1%)记录空气温、湿度变化，选用普通玻璃温度表(包括最高、最低温度表)定时观测地表气温，采用FYF-1便携式测风仪(风速测量范围0～30 m/s，精度±(0.3+0.03×V) m/s(V为实际风速)；风向测量精度±0.5方位度)在白天定时观测距地50、100、150 cm3个层次的风速、风向，选用FYP-2数字气压高度仪观测气压。所用自动记录仪器经过云南省气象计量检定所进行器差校准。

2.3 观测时段

分别选取一年中1、4、7、11月底前后天气相对晴稳日期进行观测，每次定时观测时间为4 d（96 h），地面上20、50、100、150 cm高度的空气温度、相对湿度每半小时记录1次（绝对湿度通过经验公式计算获得），地面空气温度和气压每小时观测一次，50、100、150 cm高度的风向、风速每小时观测一次但只在白天进行。观测工作连续进行3年（2010～2012），所有观测过程均按照《地面气象观测规范》的要求执行。

2.4 数据处理

对于实地观测数据，按照《地面气象观测规范》进行相关误差订正，用订正后的观测记录数据与相邻的属都湖湖滨自动气象站记录数据进行比较求得同比差(考虑到昼夜之间各要素同比差存在一定差异，同比差按昼夜分别计算)，再以同比差为订正值，由自动气象站记录数据经订正推算出碧塔海湖滨观测点实地观测日期所属月份的其它日期的24小时的气象要素值。为排除天气系统影响，选取实地观测日期附近的5个相邻或相近晴天(见表1)的定时记录为日变化分析的样本数据。利用Excel软件进行相关统计分析，获得研究地小气候特征。选取同期3年(2010～2012)香格里拉县国家基本气象站与属都湖湖滨自动气象站每日24小时记录数据为样本，利用SPSS软件进行相关统计分析，获得两观测站所在地小气候比对结果。

各要素值采用实地观测日期附近的5个相邻或相近晴天（见表1）的定时数据为样本。利用Excel软件进行相关统计分析，获得研究地小气候特征。

表1 气象要素日变化分析所选晴日Table 1 Sunny day chosen for analyzing diurnal variation of climatic factors

3 结果与分析

在以下的分析中，选取草甸上靠近湖面的观测点作为代表点、150 cm高度观测层为代表层，要素值采用5个相邻或相近晴天的观测数据统计值。

所谓过腔的依附性，首先是说没有字腔，也就没有过腔存在的必要。其次是说，既存的过腔位置必定在字腔之后，这是为了与后一个字腔相连接而存在的音调，所有的过腔都是如此，这就是过腔的依附性。

3.1 不同季节气候要素日变化

气温日变化。对应于冬、春、夏、秋四季晴天：日均值海头分别为 -5.5、2.8、13.3、7.0 ℃，海尾分别为 -5.1、3.0、13.0、7.0 ℃，呈夏＞秋＞春＞冬排序；日较差海头分别为21.9、16.9、9.9、11.7℃，海尾分别为 21.7、16.1、9.5、11.9 ℃，呈与日均值相反排序（见图3）；日最高和最低值在海尾的季节排序与日均值相同，两地最高值出现时间在15:00～16:00间， 最低值出现时间略有不同，海头冬8:00、春6:00、夏秋4:00；海尾冬8:00、春7:00、夏5:00、秋4:00（见表2）。

表2 碧塔海湖滨草甸四季温湿度日极值Table 2 Daily extreme values of temperature and humidity on Bitahai lakeside wetland in each season

相对湿度日变化。对应于冬、春、夏、秋四季晴天：日均值海头分别为 64.7%、68.5%、74.9%、77.2%， 海 尾 分 别 为61.2%、67.4%、76.0%、75.9%；日较差海头分别为70.9%、62.2%、41.8%、47.6%， 海 尾 分 别 为 72.5%、62.2%、42.3%、50.0%，呈与气温日均值相反排序（见图3）；两地最高值出现时间在6:00～8:00之间，最低值出现时间在14:00～16:00之间（见表2）。

绝对湿度日变化。对应于冬、春、夏、秋四季晴天：日均值海头分别为 1.8、3.7、8.5、5.9 g/m3，海尾分别为1.7、3.7、8.6、5.7 g/m3，均呈夏＞秋＞春＞冬排序；日较差海头分别为1.4、1.3、1.7、2.2 g/m3，海尾分别为 1.4、1.4、1.5、2.1 g/m3，秋季日较差最大（见图3）；极值出现时间较为分散。

图3 碧塔海湖滨草甸晴天日均温度、湿度和风速季节变化Fig. 3 Variations of temperature, humidity and wind speed on Bitahai lakeside wetland in each season

3.2 不同季节气候要素水平变化

日均气温水平变化。海头草甸1至3号点：冬春秋先升后降，上升梯度为冬春0.07℃/100 m、秋0.03℃/100 m，下降梯度为冬秋0.13℃/100 m、春0.10℃/100 m；夏为连续递降，下降梯度依次为0.03℃/100 m和0.07℃/100 m（图4）。海尾草甸1至3号点气温变化：冬、秋先升后降，上升梯度均为0.05℃/100 m、下降梯度冬0.20℃/100 m、秋0.15℃/100 m；春夏1至2号点气温稳定，2至3号点气温降低，下降梯度春0.20℃/100 m、夏0.15℃/100 m。

日均相对湿度水平变化。海头草甸1至3号点：冬春先降后稳，下降梯度冬0.63%/100 m、春0.60%/100 m，2至3号点相对湿度稳定；夏先稳后降，1至2号点相对湿度稳定，2至3号点降低，下降梯度为0.17%/100 m；秋季则依次递降，下降梯度依次为0.03%/100 m和0.40%/100 m。海尾草甸1至3号点相对湿度变化四季均为先升后降，上升梯度冬春夏秋分别为0.45%/100 m、0.30%/100 m、0.30%/100 m、0.40%/100 m，下降梯度分别为0.75%/100 m、0.65%/100 m、0.45%/100 m、0.55%/100 m。

日均绝对湿度水平变化。海头草甸1至3号点：冬、春两季1至2号点均呈0.03 g·m-3/100 m下降梯度，2至3号点绝对湿度稳定；夏、秋两季1至2号点绝对湿度稳定，2至3号点均呈0.07 g·m-3/100 m下降梯度。海尾草甸1至3号点绝对湿度变化：冬、春两季1至2号点绝对湿度稳定，2至3号点均呈0.03 g·m-3/100 m下降梯度；夏季1至2号点绝对湿度稳定，2至3号点呈0.15 g·m-3/100 m下降梯度；秋季1至3号点依次呈0.05 g·m-3/100 m上升梯度和0.10 g·m-3/100 m下降梯度（见图4）。

图4 碧塔海湖滨草甸四季温度、湿度和风速水平变化Fig. 4 Horizontal variations of temperature, humidity and wind speed on Bitahai lakeside wetland in each season

风速水平变化。海头草甸1至3号点：冬春夏递减，递减率冬依次为0.30 m·s-1/100 m、0.40 m·s-1/100 m，春依次为0.07 m·s-1/100 m、0.13 m·s-1/100 m，夏依次为0.47 m·s-1/100 m、0.03 m·s-1/100 m；秋先稳后减，递减率为0.10 m·s-1/100 m。海尾草甸1至3号点风速变化：冬夏先增后减，递增率冬为0.45 m·s-1/100 m、夏为0.30 m·s-1/100 m，减递减率冬为0.65 m·s-1/100 m、夏为0.15 m·s-1/100 m；春季递减，递减率均为0.30 m·s-1/100 m；秋季先减后增，递减率和递增率均为0.15 m·s-1/100 m（见图4）。

3.3 不同季节气候要素垂直变化

日均气温垂直变化。在海头湖滨草甸上：对应于20、50、100、150 cm高度气温变化微弱，近于等温；春夏在50～100 cm、秋在100～150 cm出现弱逆温层。海尾湖滨地表上气温变化：对应于20、50、100、150 cm高度气温变化也微弱；冬夏秋在50～100 cm出现弱逆温层；春在20～150 cm出现逆温层。

日均相对湿度垂直变化。对应海头湖滨地表上20、50、100、150 cm高度，四季相对湿度呈微弱递减趋势，冬夏50 cm处有微弱波动；对应海尾湖滨地表上相同高度，四季相对湿度呈微弱递减趋势，冬夏在150 cm出有微弱波动。

日均绝对湿度垂直变化。在海头湖滨草甸上：在海头湖滨地表上对应于20、50、100、150 cm高度，四季绝对湿度几乎呈等值状态，仅春夏在150 cm处有少许下降；在海尾湖滨地表上相同对应高度，四季相对湿度也几乎是等值状态，个别季节或高度有微弱波动（见图5）。

图5 碧塔海湖滨草甸四季温度、湿度和风速垂直变化Fig. 5 Vertical variations of temperature, humidity and wind speed on Bitahai lakeside wetland in each season

气温、相对湿度和绝对湿度日均值对应于20、50、100、150 cm高度变化规律不明显，经F检验差异性均不显著。

风速垂直变化。对应海头湖滨地表上50、100、150 cm高度，风速均呈现递增；海尾呈现与海头类似情况。

4 结论与讨论

4.1 气象要素日变化显著季节变化明显

碧塔海湖滨草甸上气温年较差17.0℃、日较差15.1℃，与相距27公里处的香格里拉国家基准气象站3年同期数据统计及其历史数据统计的结果非常相近，与相近纬度的长沙（气温年较差24.9℃，日较差7.4℃）相比，年较差小日较差大，高原气候特征特别明显[16]。其形成原因主要是：滇西北高原一年中旱、雨季分明，夏季阴雨天多、冬季晴朗天多，故年较差小；一日中由于大气透明度高，白天太阳辐射强升温高，夜间冷却辐射也强降温低，故日较差大。受到气温影响，相对湿度日较差可达55.6%。虽然研究地气温年较差小，但在四季仍有明显的差异，其中以秋冬变化最大，夏秋变化较缓，冬春、春夏介于两者之间。相对湿度也有类似情况。

草甸上气温日较差最大值(21.4℃)出现在冬季气温日较差最小值(9.9℃)出现在夏季。其原因是冬季晴朗日期多，草甸白天吸收太阳辐射多气温易于升高，夜间地表辐射强气温易于降低，故日较差大；在夏季，由于受西南季风控制，多数为阴雨或云雾天气对太阳辐射和地表辐射都产生阻挡作用，故气温日较差较小[14]。相对湿度日较差也有相同的变化。

草甸上日最高气温出现在15:00～16:00之间，比通常情况(14:00～15:00)推迟大约1 h，其原因一方面是研究区地方时与北京时的滞差，另一方面是因为下垫面为积水草甸，地表热容量大而升温慢。夏秋季节日最低温出现在4:00～5:00，比通常情况的日出前后提前大约3小时，其原因除地方时差外是夏秋两季湿度大，后半夜多有辐射雾生成，既释放出潜热又阻挡地表辐射，使气温最低值出现时间提前。

草甸上四季风速变化与背景风速变化基本一致，这可能是由于高原受背景风速影响大的原因。

4.2 森林与湖泊对气温和湿度具有同向影响

湖滨草甸上气温日均值水平变化呈现随距湖边距离增加先升后降的现象。已有研究表明，绿化覆盖达到50%的地区，气温可降低5℃左右，产生“冷岛效应”[15]。这种绿洲冷岛效应对周边环境有降温增湿作用[16]，但其作用局限在一定范围，随着与植被距离的增加，其影响是逐渐减弱的[17]。李书严等研究发现城市中的水体对其周边的小气候有明显的调节作用，与商业区和交通区相比，水体附近温度最低，湿度最大[18]，故水体也有类似的降温增湿作用。碧塔海湖滨草甸一面临水，三面环山，山上是茂密的云、冷杉原始森林，近湖和近林观测点气温和绝对湿度日均值分别受水体和林体影响，都有气温降低，绝对湿度升高的趋势，说明森林植被和湖泊水体对研究地小气候都有降温增湿的同向影响。

4.3 近地层气温和湿度垂直分布均匀

湖滨草甸上气温日均值在50～150 cm高度上垂直变化不明显，与通常情况存在差异。研究表明，山谷地区冬季容易形成逆温，因为温度低，密度较大的冷空气流入谷地，暖空气被抬升到一定高度后造成逆温层，尤其是高原或冰雪覆盖山峰上流入谷地的冷空气，更易形成逆温层[19]。闫蓉等研究也发现南华山冬季全天逆温的特点十分明显[20]。洪雯等对沼泽湿地气候进行研究发现，在0.5～1.5 m高度层内，夏季沼泽在17:00～4:00出现逆温，温度直减率达1.03℃/m[21]。本研究中50～150 cm高度层内，只在夏季20:00～4:00出现逆温，直减率为0.3℃/m，相比之下逆温出现的时间短、幅度小，这可能与积水下垫面和多风环境有关，因为草甸土壤终年处于过饱和含水状态，水的热容量大，在夜间降温并不明显，在降温的同时放出大量热量到空气中，减弱了地表的辐射冷却作用，再加上多风条件致使乱流混合强烈，热交换较快，因此逆温作用不明显。草甸上绝对湿度随着高度变化微弱，这可能与地形和多风环境有关，谷地的水汽压垂直递减率小，因为四周地形阻挡，与外界水汽交换弱[22-26]，同时多风环境使水汽也不易在某一层聚积，故垂直分布均匀。相对湿度受绝对湿度和气温的影响，因此变化也相类似。

4.4 湖滨草甸冷湿效应十分明显

与香格里拉气象站3年同期对比，研究地冬、春、夏、秋气温日均值分别低3.8℃、3.1℃、2.9℃、3.4℃，相对湿度日均值分别高14.1%、10.3%、5.6%、6.5%，经T检验均有极显著差异(P＜0.01)。即便扣除海拔的影响(碧塔海海拔比基准站高132 m，气温递减约0.8℃)其差异也是显著的。这与碧塔海周围环境有关，如前讨论水平变化的影响要素时已述，植被和水体都有降温增湿作用，湿地水分的蒸发和植物的蒸腾作用伴随着能量的损耗和热能的转换，使其周边空气湿度升高、温度降低。

致谢：感谢普达措国家公园和碧塔海自然保护区管理所的合作和对该研究的大力支持。感谢云南省气象科学研究所提供的资料帮助。

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Microclimate characteristics of lakeside undisturbed wetlands in northwest plateau of Yunnan province

JI Wen-zhen1, CHEN Xian-gang1, YAO Ping1, ZHAO Xiao-hui1, YANG Yu-ming2, TANG Shou-lan3
(1.Southwest Forestry University, Kunming 650224, Yunnan, China; 2.Yunnan Academy of Forestry, Kunming 650201, Yunnan, China;3. Administrative Off i ce of Bitahai Lake Nature Reserve in Shangri-La, Shangri-La 674400, Yunnan, China)

To research the microclimate characteristics over the undisturbed lakeside wetlands in the northwest plateau of Yunnan province, the Bitahai lake, located in Pudacuo National Park was taken as studied object. The climatic elements data of the wetlands were got from the fi eld observation in the sunny days of January, March, July and October during in 2010～1012 and the supplemented interpolations by comparing with the data from an automatic weather station nearby. The statistical results show that the lakeside wetlands typif i es the plateau climate (low annual range of temperature but high variation of daily temperature), and the daily mean values of daily temperature had obvious changes between the seasons; the daily mean values of temperature increased fi rst and then decreased with the increase of the distance from the lakeside while the daily mean values of absolute humidity had an opposite variation, which indicate that the vegetation around the wetlands and the lake water body had the homodromous inf l uence (decreasing the temperature and increasing the humidity); the daily mean values of air temperature and absolute humidity varied slightly in vertical within 20～150 cm above the ground which is mainly subject to the supersaturated hydrous underlying surface and windy environment; TheBitahai lakeside wetlands has the notable cold-humid ecological effect in contrast to the climatic elements in the Xiangri-La weather station.

lakeside undisturbed wetlands; microclimate characteristics; lakeside wetland; northwest plateau of Yunnan province

S716.3

A

1673-923X(2014)11-0090-08

2014-01-12

NSFC－云南联合基金重点项目（U0933601）

纪文真（1986-），女，福建厦门人，硕士研究生，主要从事湿地气候研究；E-mail：windfast625@sina.com

陈先刚（1959-），男，贵州人，主要从事森林生态和森林碳循环研究；E-mail：ch-x-g@vip.sina.com

[本文编校：吴 毅]