1981-2020年右玉县森林覆盖率与降水量的关系研究

1981-2020年右玉县森林覆盖率与降水量的关系研究

梁艳1，王高芳2，杨国利3，徐卫丽4，刘瑞兰4

（1右玉县气象局，山西朔州，037200；2山西省气象局，山西太原，030000；3山阴县气象局，山西朔州，036900；4朔州市气象局，山西朔州，038500）

摘要：通过搜集整理右玉县及其周边平鲁区、山阴县、左云县1981-2020年近40年逐月、年降水量数据和卫星遥感森林植被覆盖率数据，采用5年滑动平均、线性趋势法，在不同时间尺度上对四个区域降水量变化特征进行分析；并通过SPSS对四个区域2000-2022年的森林覆盖率与降水量数据进行相关性分析、线性回归分析，研究森林覆盖率与区域降水量的关系。

关键词：右玉县；降水量；森林覆盖率；二者的关系

引言目前，全球气候的变化已成为世界各国广泛关注的问题。而右玉县地处毛乌素沙漠的天然风口地带，原本是一个风沙成患、山川贫瘠的不毛之地，在新中国成立初期林木覆盖率只有0.26%，土地已经沙化了近 80%，右玉气候长期处于寒冷干旱状态，几乎日日有强风和沙尘暴，曾有环境专家将右玉列入“最不适宜人类生存的地区”，建议全县搬迁。经过近70多年的艰苦奋斗，十九任县委班子将右玉的绿色接力一棒一棒往下传，硬是将一块“不毛之地”建设成草木葱茏、如诗如画的“塞上绿洲”，现在森林覆盖率达到54%，高出全国平均水平近33个百分点，创造了令人惊叹的发展奇迹，铸就了新时代伟大的“右玉精神”。习总书记先后4次对“右玉精神”做出重要批示和指示。右玉县经过近70多年的植树造林，气候发生了明显的改善。因此，在全球气候变化背景下研究右玉县森林植被覆盖变化对降水量的影响，对区域生态环境的管理与决策具有重要的现实意义。

近年来，国内外学者在森林植被对降水的影响上也做了大量研究。在森林覆盖率与降水的统计关系方面，樊宝敏等[1]分析了过去4000年来中国森林与降水变化的关系，结果发现，森林影响降水的程度，大体上为森林厚度每增加或减少1mm，降水则增加或减少37mm 。相当于每增加92.2亿m3的森林蓄积量，则降水量增加3537亿m3，相当于现代降水量(612mm)的 6％。严平等[2]分析了江淮丘陵、皖西山区和淮北平原的不同时期森林覆盖率与降水量的关系，结果表明，随森林覆盖率的增加，年均降水量呈增加趋势。森林覆盖率的增加，有利于调节降水，减少旱涝灾害，森林覆盖率对过程性降水影响小，对局地性降水影响大。

在全球气候变化背景下，研究右玉县植树造林提高森林植被覆盖率对降水量的影响，分析右玉县降水量气候变化特征，以及植树造林对区域降水量的调节作用。为当地政府应对气候变化、气象防灾减灾、生态文明建设、发展地方经济提供科学依据，具有重要的现实意义。

1 数据资料

采用右玉国家基本气象站（53478）及其周边平鲁国家基本气象站（53574）、山阴国家基本气象站（53576）、左云国家基本气象站（53573）1981-2020年近40年逐月、年降水量数据和山西省气象局气候中心2000-2020年归一植被指数NDVI卫星遥感森林植被覆盖率数据作为分析的基本气候要素。

文中年代际划分标准：20世纪80年代（1981-1990年）、90年代（1991-2000年）、21世纪（2001-2020年）；季节划分标准为：春季（3-5月）、夏季（6-8月）、秋季（9-11月）、冬季（12-翌年2月）。

2分析与结果

2.1 1981-2020年右玉县降水量变化特征

图1 1981-2020年右玉县年降水量、滑动降水量、5-9月降水量变化曲线图

表1右玉县1981～2020年年代际平均降水量（mm）

右玉县1981-2020年40年累年平均降水量为424.8mm，降水量年际变化较大，年最大降水量达597.2mm，出现在2018年，年最少降水量为258.0mm，出现在1993年，其最大最小值相差339.2mm。降水主要集中在5-9月，累年5-9月平均降水量为354.8mm，占全年总降水量的83.5%，5-9月最大降水量达524.1mm，出现在2018年，5-9月最少降水量为211.9mm，出现在2007年，5-9月最大最小值相差312.2mm。

从图1可以看出，右玉县年降水量总的趋势呈上升趋势，以21.816mm/10a的速率增加。从降水量年代对比分析（表1）得出，20世纪90年代降水量最少，年平均降水量只有389.4mm，21世纪降水量逐渐增加，从不同年代降水量的季变化表现为，四季降水年代际变化均呈现上升趋势，秋季降水量上升速率最高，趋势率为13.05mm/10a，夏季降水量上升速率次之，趋势率为6.26mm/10a，春、冬季降水量变化为缓慢的上升趋势，其趋势率分别为1.59mm/10a、1.42mm/10a，说明右玉县降水量增加主要是由秋、夏季降水增加造成的。

2.2 1981-2020年右玉县与周边地区降水量变化特征

通过对右玉县与周边地区降水量极值比较（表2）得出，1981-2020年间，年最大降水量出现在平鲁区为683.0毫米（1995年），年最小降水量出现在山阴县为213.6毫米（1993年）；5-9月最大降水量出现在平鲁区为578.3毫米（2013年），年最小降水量出现在山阴县为172.8毫米（1993年）。

通过对右玉县与周边地区降水量比较（表3）得出，1981-2020年年平均降水量最大值为平鲁区426.4毫米， 5-9月平均降水量最大值为右玉县354.8毫米；各地区年降水量、滑动平均降水量、5-9月降水量总的趋势均呈上升趋势，右玉县、平鲁区各降水量上升趋势最大。

可见，1981-2020年间右玉县与周边地区比较，极值降水量都未出现在右玉县，但5-9月平均降水量右玉县最大，年降水量、5-9月降水量上升趋势右玉县最大。受自身的小气候特征影响，右玉县降水量上升趋势大，且极端天气、旱涝灾害少。

表2 1981-2020年右玉县与周边地区降水量极值比较

表3 1981-2020年右玉县与周边地区降水量变化比较

2.3   1981-2020年森林覆盖率与降水量的关系分析

2.3.1森林覆盖率与降水量的相关性分析

对右玉县与周边地区4个站21年(2000年-2020年)降水量和森林覆盖率年月资料，进行相关分析（*表示相关系数通过0.05显著性水平检验，**表示相关系数通过0.01显著性水平检验)，通过分析山阴县和平鲁区8月、右玉县和左云县3月森林覆盖率的变化对降水的作用较显著；右玉县、山阴县和平鲁区森林覆盖率的变化对年降水量的作用较显著。

表4 森林覆盖率与月降水量之间相关系数

表5 森林覆盖率与年降水量相关系数

2.3.2森林覆盖率与年降水量的关系分析

图22000-2020年森林覆盖率和年降水量变化曲线图

图32000-2020年森林覆盖率与年降水量线性回归分析

从图2可以看出，右玉县与周边地区2000-2020年森林覆盖率均保持快速上升趋势，同时年降水量也呈现出缓慢上升趋势，可见，随着森林覆盖率增加，年降水量呈增加趋势。

从图3可以看出，右玉县与周边地区2000-2020年间，森林植被覆盖率与年降水量呈线性正相关。

总的来说，研究表明森林覆盖率与降水量之间存在一定的正向关系，即森林覆盖率的增加会促进降水量的增加，这是因为森林能改善土壤水分状况，减少水分蒸发和径流损失，进一步促进降水的滞留和渗透，同时森林通过蒸腾作用增加了大气中的水汽含量，促使云和降水的形成。然而，需要注意的是，降水量与森林覆盖率之间的关系是复杂的，受到多种因素的综合影响。例如，地形、气候类型、大气环流等都会对降水量产生影响，需要进一步研究和分析。

3小结

（1）右玉县1981-2020年40年累年平均降水量为424.8mm，降水量年际变化较大，年最大降水量达597.2mm，出现在2018年，年最少降水量为258.0mm，出现在1993年，降水主要集中在5-9月，占全年总降水量的83.5%。

（2）右玉县1981-2020年年降水量总的趋势呈上升趋势，趋势率为21.816mm/10a。从降水量年代对比分析得出，20世纪90年代降水量最少，21世纪降水量逐渐增加，四季降水年代际变化均呈现上升趋势，秋季上升速率最高，趋势率为13.05mm/10a，夏季上升速率次之，趋势率为6.26mm/10a，春、冬季为缓慢的上升趋势，其趋势率分别为1.59mm/10a、1.42mm/10a，说明右玉县降水量增加主要是由秋、夏季降水增加造成的。

（3）通过对右玉县与周边地区降水量比较，1981-2020年间，年最大降水量出现在平鲁区为683.0毫米（1995年），年最小降水量出现在山阴县为213.6毫米（1993年）；各地区年降水量、滑动平均降水量、5-9月降水量总的趋势均呈上升趋势，右玉县、平鲁区各降水量上升趋势最大。可见，极值降水量都未出现在右玉县，但5-9月平均降水量右玉县最大，年降水量、5-9月降水量上升趋势右玉县最大。受自身的小气候特征影响，右玉县降水量上升趋势大，且极端天气、旱涝灾害少。

（4）右玉县与周边地区2000-2020年降水量和森林覆盖率年月资料进行相关分析，山阴县和平鲁区8月、右玉县和左云县3月森林覆盖率的变化对降水的作用较显著；右玉县、山阴县和平鲁区森林覆盖率的变化对年降水量的作用较显著。

（5）右玉县与周边地区2000-2020年森林覆盖率均保持快速上升趋势，同时年降水量也呈现出缓慢上升趋势。可见，随着森林覆盖率增加，年降水量呈增加趋势。且森林植被覆盖率与年降水量呈线性正相关。

总的来说，研究表明森林覆盖率与降水量之间存在一定的正向关系，森林覆盖率的增加可能会促进降水量的增加，因为森林能改善土壤水分状况，减少水分蒸发和径流损失，进一步促进降水的滞留和渗透，同时森林通过蒸腾作用增加了大气中的水汽含量，促使云和降水的形成。然而，降水量与森林覆盖率之间的关系是复杂的，受到多种因素的综合影响。例如，地形、气候类型、大气环流等都会对降水量产生影响，需要进一步研究和分析。

参考文献：

[1]樊宝敏，李智勇．过去4000 年中国降水与森林变化的数量关系[J] ．生态学,2010,30（20)）：5666-5676．

[2]严平，韦朝领，王相文，等．森林覆盖率对区域降水的影响[J] ．经济林研究，2000，18（3）：8-10．

[3]王日明，吴天亮，曾庆鑫，等．区域森林植被覆盖率对其降水的影响[J] ．西部林业科学，2020，49(1) ：73-81．

[4]罗红霞，王玲玲，曹建华，等．海南岛2001-2014年植被覆盖变化及其对气温降水响应特征研究[J] ．西南农业学报，2018，31(4) ：856-861．

基金项目：山西省气象局面上项目（SXKMSQH20226317）

作者简介：梁艳，女，山西右玉，高级工程师，主要从事县级综合气象业务和气象服务方面的研究。