近年來,氣候變化導致了一系列生態環境問題,氣象條件驅動的生態與環境監測評估成為氣象部門關注的重點[1-2]。山西地處黃土高原,生態環境脆弱,是全國自然災害和地質災害較為嚴重的省份之一。筆者利用山西省2007年夏季的氣象觀測資料,從氣象角度對2007年山西夏季的生態環境質量進行綜合評估。

1材料與方法

利用山西省2007年夏季氣候觀測、衛星遙感資料及相關災情調查資料。各生態因子及綜合生態質量計算方法均采用中國氣象局制定的《生態質量氣象評價規范(試行)》中的計算方法[3]。濕潤指數能較客觀地反映某一地區的水熱平衡狀況,其計算公式為:K=R/ET,式中,R為降水量,ET為潛在蒸散量;植被覆蓋指數=(0.5×林區面積×生長期+0.3×草地面積×生長期+0.2×農田面積×生長期)/區域面積;水體密度指數=水域面積/區域面積;土地退化指數=(0.05×輕度侵蝕面積+0.25×中度侵蝕面積+0.70×重度侵蝕面積)/區域面積;災害指數(DIS)=∑(Si),Si為各災害因子指數;Si=(0.1×輕度災害面積+0.3×中度災害面積+0.6×重度災害面積+0.1×毀滅性災害面積)/區域面積;生態綜合評價指數=[濕潤指數×0.25+植被覆蓋指數×0.30+水體密度指數×0.20+(1-土地退化指數)×0.15+(1-災害指數)×0.10]×100。

2結果與分析

2.1氣候要素分析

2.1.1降水。2007年夏季山西省各地降水量在123~581mm,平均降水量為293.3mm,陽高最少,垣曲最多。分區域看,大部分地區降水量在200~400mm,北部部分地區降水量較少,不足200mm;東南部和南部地區的長治市和運城市部分地區降水較多超過400mm。其中沁源、垣曲兩縣降水在500mm以上,垣曲最多達581mm。與常年相比,2007年夏季北部的忻州市、東南部的長治市、南部的運城市等部分地區降水偏多或顯著偏多,運城市的個別縣異常偏多;北部的大同市和中、南部的陽泉市及晉城市少部分縣市降水偏少;其余地區降水基本正常。

2.1.2氣溫。2007年夏季,平均氣溫在18.8~27.4℃,全省平均氣溫為22.6℃,比累年平均值偏高0.4℃,比2006年偏低0.5℃。神池最低,稷山最高。分區域看,中部盆地氣溫較高,東西部山區氣溫較低,其中運城盆地氣溫最高。

2.2生態環境指數計算及評價

2.2.1濕潤指數。濕潤指數能較客觀地反映某一地區的水熱平衡狀況。根據2007年6~8月的有關資料計算出山西省17個代表站右玉、大同、河曲、五寨、興縣、原平、離石、太原、陽泉、榆社、隰縣、介休、臨汾、長治縣、運城、侯馬、陽城的濕潤指數分別為0.65、0.50、1.00、1.00、0.81、1.00、0.38、0.74、1.00、1.00、0.81、1.00、0.61、1.00、1.00、1.00、1.00,由此可知,2007年夏季全省濕潤指數在0.38~1.00,平均濕潤指數為0.85,其中河曲、五寨、原平、陽泉、榆社、介休、運城、侯馬、長治縣和陽城的濕潤指數都達到了1.00,離石濕潤指數最小,為0.38,其他6個縣在0.50~0.81。從空間分布看,忻州以南的濕潤指數相對較大,只有朔州和大同一帶的濕潤指數相對較小。與春季的0.24相比,平均濕潤指數大幅度提高,與2006年同期相比,平均濕潤指數也提高了0.06。這說明2007年山西省夏季降水較多,氣候相對比較濕潤。

2.2.2植被覆蓋分析。利用2007年8月14日05:00EOS/MODIS/AQUA衛星資料,計算山西省夏季植被覆蓋指數值為0.238562。從計算結果可以看到,在運城、晉城、長治一帶大部分縣(市)以及呂梁的文水、太原的清徐、陽曲、忻州的定襄、原平、代縣植被指數較好,植被指數值在0.32~0.43。臨汾、呂梁、晉中、陽泉、忻州、朔州、大同的大部分縣(市)植被覆蓋指數較前次之,植被覆蓋指數值在0.24~0.32。在西部從呂梁到大同靠近黃河邊的11個縣(市),植被覆蓋指數較差,植被覆蓋指數值在0.20~0.24。

2.2.3水體密度指數。在分析植被覆蓋指數的同時,利用該次的資料,提取山西省夏季水體密度指數值,分析計算得到山西省2007年夏季水體密度指數值為0.003160。從結果可以看出,長治及長治的壺關、晉城及晉城的凌川水體密度指數值最好,水體密度指數值在0.014~0.202。在運城、長治的平順、呂梁的中陽、離石、文水、太原的婁煩、忻州的五臺縣的水體密度指數值較好,水體密度指數值在0.060~0.014。

2.2.4土地退化指數。山西是水土流失最為嚴重的省份之一,山西的土地退化主要是因為水蝕所致,但是近年來由于水土保持工作的開展,土壤侵蝕面積也得到了有效控制。土地退化控制在中度及以下水平,按中度侵蝕計算,土壤侵蝕指數為0.097。

2.2.5災害指數。2007年夏季,山西省的主要災害是干旱、冰雹、洪澇、病蟲害、干熱風、大風和森林火災,其中最嚴重的災害仍是干旱,其次是病蟲害,洪澇災害也相對較重。從地域分布看,北部的大同、朔州災害指數最大,這主要是由于大同、朔州今年夏季發生了較為嚴重的旱情造成。此外,南部的運城、晉城以及中部的太原災害指數也相對較大,臨汾、長治和晉中的災害指數相對較小。綜合評價全省夏季災害指數為0.037。

3討論

(1)經過計算,山西省2007年夏季的生態綜合指數為51.6,生態質量一般,植被覆蓋處于中等水平,降水基本正常,生物多樣性一般,較適合人類生存。生態綜合指數較2006年同期(48.8)增加了2.8,主要與2007年夏季降水偏多、濕潤指數增加,同時植被覆蓋指數和水體密度指數都有所增加有關。從各種指數來看,濕潤指數、植被覆蓋指數和水體密度指數較2006年同期都有所增加。盡管2007年夏季災情較重,災害指數也有所增加,但濕潤指數、植被覆蓋指數和水體密度指數增加的正效應大于災害指數增加的負效應。從各生態因子對綜合生態指數的貢獻來看,水體密度指數過小,植被覆蓋指數較小以及夏季災情較重是影響山西夏季綜合生態指數提高的主要原因。(2)建議繼續加強生態環境綜合治理工作。如,挖掘空中水資源、增加水庫庫容、加強人工增雨工作以改善水環境;加強水土保持工作,提高植被覆蓋率;加強預防各種氣象災害工作,特別是加強防汛和防旱抗旱工作,以減輕氣象災害。