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沙漠绿洲的开发与环境变化的相互影响

时间:2015-08-24 17:54 来源:第一论文 作者:陈编 点击:
干旱区的农业活动、特别是沙漠绿洲的开发,改变了地—气系统的能量交换。几年来的沙漠绿洲气候与防风林的研究、气候资料的分析和实地考察表明,中国西部干旱区最近 43 年来的沙漠绿洲开发已改变着那里的局地气候环境,使其向有利于人类和农业的方向发展着。在沙漠绿洲的
一、引言
 
  沙漠、戈壁等干旱地带占据着地球陆地的近 1/3。人类从很早以前就开始在不毛之地的沙漠中开发和利用沙漠绿洲。随着人类人口的增加和科学技术的发展,沙漠绿洲的开发和利用就越来越重要。然而,地球环境的变化会很大程度地影响沙漠绿洲的开发和利用,反之沙漠绿洲的开发利用也会影响局地环境的改变。在我国现有的沙漠中,有不少的古代城镇及水利设施的遗迹。这些遗迹的废弃原因,大多与河流的改道和断流以及战争相关,有的还不清楚[1]。近年有学者提出东亚游牧民的南迁与气候的变化相关[2]。许多学者研究认为,随着全球变化,我国干旱、半干旱区气候在
变干[3~6]。然而,作者近来对我国干旱区气候变化,特别是近 15 年来的变化研究表明,我国干旱区西部和东部的气温和降水变化是不同的。因此,研究我国干旱区环境变化与沙漠绿洲的开发和利用的关系有着很重要的意义。本文试图总结沙漠绿洲气候特点、绿洲防风林效益,结合近年来我国西部干旱区气候环境及沙漠绿洲开发和利用的变化,阐明沙漠绿洲的开发与环境变化的相互影响关系,为今后绿洲开发与利用提供科学依据。
 
二、沙漠绿洲的气候特点,防风设施的效益
 
2.1 沙漠与森林的地—气系统能量交换的比较
 
  我们知道,地—气系统能量交换的各个分量是随下垫面覆盖、水分及大气中的水分(云)等因素的不同而变化的。沙漠地带由于空气中水分(云)含量少,到达大气上层的太阳能几乎 95% 以上可以到达下垫面,而雨林地区只有约 70% 到达下垫面;由于反射率大和下垫面温度高,到达下垫面的太阳能作为净辐射能的部分在沙漠却少于雨林;下垫面的净辐射能在沙漠主要以显热交换形式传给大气,而雨林地主要以潜热形式与大气交换能量。因此,在大面积干旱荒漠地区,改变下垫面植被覆盖及土壤物理特性,会对局地边界层气候产生影响,甚至可能影响全球气候变化。
 
2.2 沙漠绿洲的气候特点
 
  通过对在我国新疆吐鲁番距绿洲边缘 1km 的风蚀地建立的自动气象站与绿洲内气象站资料的对比分析[7]结果表明:由于绿洲内的灌溉和植被的增加,改变了地—气系统的能量交换。绿洲与邻近的荒漠相比,反射率下降,风速降低,地中热容量及热流量增加。在夏季白天,地表温度上升缓慢,净辐射值增加,而得到的太阳能大部分被消耗在蒸散上,显热输送却比荒漠地少;在冬季夜间,地表温度下降缓慢,净辐射损失减少。其结果,绿洲内的气温和地表层温度在冬季和夜间比荒漠地高,在夏季和白天比荒漠低。可谓冬暖夏凉、夜暖日凉。在 7 月,自早晨 7~8 时(地方时 5~6 时)绿洲内气温开始低于荒漠地,直到 20 时;而在 12 月大部分时间绿洲内气温高于荒漠地,只有在 10~11 时到 15~16 时(地方时 13~14 时)绿洲内气温才低于荒漠地。7 月平均气温绿洲内比邻近荒漠地低 1.1℃,12 月平均气温绿洲内高出邻近荒漠地 2.4℃。如果测站伸入荒漠内,这种差异会更大。对于湿度和降水,由于测站距绿洲太近,加之仪器问题(湿球纱布的夏季积沙和冬季结冰),没有明显差异。但有研究表明绿洲有增加湿度和降水的“湿岛”和增雨作用[8、9]。
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