地理学基础与发展前沿 - 图文

纬向差异很大，北极区增加最多，冬季可高达4.0℃。如假定海面温度增高2℃，CO2浓度增加一倍，将使陆面平均温度增高2.7℃，纬向差异也很大并以北极区最高。黄秉维认为0.4℃偏低，2.7℃偏高（黄秉维，1984）。

对降水量变化的模拟发现，当CO2增加时，全球降水率增加。英国气象局的工作指出：假定海面温度不变，CO2浓度增加一倍，降水增加1%；假定海面温度增高2℃，则降水增加3%。从区域差异看，低纬地区，特别是亚热带，降水率差变为负值，表明因CO2增加而导致干旱。这可能是增温变暖，气候带北移的结果。

然而存在着一系列迹象是至今不能辩解的反证。如1945年以来CO2浓度增大，地表气温却显著降低；预测北半球中、高纬区上升最多，实际上温度却下降最多；自第四纪冰期结束以来，南极温度虽然升高，冰的厚度却增加200m。从理论上推导，也可以得到温度升高，降水将增加，所以冰体不会减少的结果。据1966～1980年卫星观测，北半球雪盖面积增加了3.03l06km2，而且秋季开始提早，春季融化推迟（黄秉维，1984）。

因此，与大气中CO2增暖效应为主的未来气候情况相反，存在着另一种可能，即由于人类活动增加的大气气溶胶对太阳辐射的反射作用，大气上界的热平衡转入低水平，最终造成地球大气的冷却化。此外，还有无法预测火山喷发的尘埃、大气污染、森林大规模采伐以及城市化现象等的影响和作用。布德科认为，“温室气体”增加将带来有利的气候条件。如果地球当前处于小冰期的降温阶段，则全球增温、气候变暖正好符合我们人类的需求（黄秉维，l993a）。

①1ppm=10-6，下同。 2.自然地域的响应

计算的地表的温度变化表明，21世纪中叶，平均地表温度将达到上新世的水平，而且可能继续升高（Budyko,1986）。温度的增加依纬度的不同而异，高纬地区增加最多，赤道地区最少，陆地上增温多，而海洋增温少，欧亚大陆内部增温幅度大，太平洋海域增温幅度小。因此，中亚与太平洋之间的温度和气压差值增大，夏季季风加强，将导致中国34°N以北地区降水量有所增加。

自然环境的变化如何呢?一般来说温度增加，温度带向北推进，湿润气候的地理地带将有较大的位移。由于降水和潜在蒸发率均增加，潜在蒸发与降水的比率变化不大，因而干旱气候的地理地带不会有大的变化。据预测，21世纪中叶地理地带将北移约15个纬度，将与19世纪大不相同。由于自然地理要素的变化与迅速的气候变化相比有滞后性，植被，特别是土壤的变化要缓慢得多，但也不能低估它们对全球变化有较快反应的可塑性。W.R.Emanuel等根据8000个气象站逐月气温和降水资料，按0.5°30.5°经纬度网插入计算，并应用

- 33 -

Holdridge的生命地带分类方案编制了世界地表潜在植被分布图，然后按照Manabe和Stouffer大气环流模式的资料模拟CO2浓度加倍时的气候状况，再依原有程序编制了气候变化后的潜在植被分布图（Bolin et al.,1986）。

对比表明，在全球尺度上，约34%网格单元的潜在植被发生了变化。在高纬地区，增高的温度使北方泰加林面积减少37%，苔原面积减少32%。北方泰加林带北移并取代了约42%网格单元的苔原，而苔原带的界线也往北伸展。在北方湿润及潮湿的泰加林则分别被温带草原、温带森林等所取代。赤道地区温度变幅较小，因而热带自然带的变化不大，亚热带与热带自然带增长8%，其中亚热带森林面积减少22%，而亚热带具刺林地和荒漠则分别增长37%和26%。如果考虑到降水的变化，情况也有不同。在干旱状况下，北方泰加林的分布会进一步减少，而在湿润条件下，泰加林北伸至苔原带，苔原面积缩小，这将减缓由于增温引起的北方森林面积的缩小。在不同降水条件下，草地（含刺林地和刺草原）和荒漠也会有较大的变化，降水增加，对热带森林的影响较少，但如果降水减少，则热带森林面积将进一步缩小。

当然，Emanuel等的评价研究中也有若干不确定因子，如气候变化背景的选择、制图算法的选择以及资料网格比较粗糙等。然而气候变暖对北方针叶林分布区域的影响评价和界线变化的结论是不容置疑的。

由于CO2增加，气候变暖，自然地带可能会发生不同程度的位移。以黄秉维的中国自然区划方案为例，假如至2100年，全球将增温3℃，相当1月平均气温上升4℃，此时1月平均气温上升值在寒温带南界可能增至6℃，在赤道带北界减至1℃。那么，在中国，寒温带大部将变为中温带，中温带大部变为暖温带，暖温带大部变为北亚热带，北亚热带全部变为中亚热带，中亚热带小部变为南亚热带，南亚热带全部变为边沿热带，边沿热带一部分变为中热带。至于中热带与赤道带，除海南岛最南部以外，都是大洋中的小岛，温度增高很有限，不会产生多少影响。青藏高原现有资料很少，只能暂时假定高原寒带变为高原亚寒带，高原亚寒带变为高原温带，高原温带将近似于暖温带或北亚热带（黄秉维，1993b）。以上推测是非常粗略的轮廓，增温影响可能造成自然地带的推移变化尚需进行大量的研究。

(三)自然地域的空间排序

为探讨大尺度的自然地域分异，特别是大陆上自然地理地带性的基本规律，通常提出全球性的，或区域性的图式来表示不同自然地带的空间分布格局，反映其结构排序和相互关系，并进一步分析制约水平地带性分异的因素。

1.全球自然地带图式

在全球规模上探讨自然地带的分布规律，多用假定的卵形或方形的理想大陆来表示。特罗尔(Troll, 1948. 1968)以等积投影表示全球不同纬度水陆相对分布的平均大陆来反映

- 34 -

各种生物气候即自然地带类型的空间格局并探讨其相互关系。自然地带在空间的更迭排序称为水平地带谱。特罗尔根据热带地区和南北半球的特点和差异划分出26种自然地带类型，它们的排序和水陆分布有密切的联系。从平均大陆可以看出：①在热带地区内部，水陆分布比较均匀，南北半球的差异较小，主要的自然地带类型为赤道雨林、具冬季地形雨的热带雨林、热带湿润萨瓦纳、热带干旱具刺萨瓦纳；②北半球与南半球水陆分布极不对称，在热带以外的中、高纬地区形成不同类型的自然地带；③北半球高纬地区由于陆地面积大而具有北温带大陆气候，形成极地寒漠、苔原、北方针叶林、落叶阔叶林等地带；④北半球中纬地区经向分异明显，大陆腹地为草原和荒漠地带，西岸有地中海型的硬叶灌丛地带；⑤南半球高纬地区陆地少，为环绕地球的水圈所包围，缺失北半球的苔原和北方针叶林地带，却有南半球独特的草原和温带雨林地带。

马克耶夫(MaKeeB，1956)提出了以方形理想大陆和洋流流向为背景的、比较复杂的全球自然地带分布图式，揭示了暖流与寒流对自然地带空间格局的影响。按照水平地带谱的特点和性质可分为海洋性地带谱和大陆性地带谱，前者分布于暖流途经的区域，后者除见于大陆腹地外，还分布于寒流所经的沿岸地区。

马克耶夫将全球划分为27种自然地带类型。理想大陆所揭示的分布规律是：①北半球和南半球的水平自然地带谱大体上是对称的；②赤道和高纬地区的自然地带，如赤道雨林地带、苔原地带、森林苔原地带和泰加林地带具有环球分布的性质；③中、低纬地区出现经向的东西变化，由森林经草原到荒漠；④寒流所经沿岸出现不同类型的荒漠、半荒漠地带，而暖流所经地区则属海洋性地带谱，由各类森林地带过渡到极地苔原地带；⑤寒暖洋流分流的沿岸具冬雨夏干的地中海气候，发育常绿灌丛和硬叶林类型；⑥大陆内部自荒漠地带始，经半荒漠、草原、森林草原、泰加林、苔原至长寒地带属大陆性地带谱。马克耶夫图式对自然地带空间排序及洋流影响的揭露比较明确，但对南北半球的特点注意不够，温度带中半亚热带一词比较含混。

2.自然地带与热量、水分关系

在自然地带结构排序和空间分布的研究中，通常将实际的自然地带和若干气候指标联系起来加以对比，寻求符合自然界存观存在的指标。常用的是热量、水分状况及其对比关系，或温度、水分状况的组合，如降水与蒸发力之比，年降水与年饱和差之比等等。格里高里耶夫和布德科(1956)认为辐射干燥指数与自然地带之间的关系密切，地带界线和辐射干燥指数等值线比较吻合，困此，可用来表示不同自然地带的空间排序和相互关系。

辐射干燥指数=R／Lr

式中，R为地表年辐射平衡值．L为蒸发潜热，r为年降水总量。这一指数是某地地表辐射平衡和以热量单位（蒸发该地年降水量所需的焦耳）表示的年降水量之比。对不同自然

- 35 -

地带的结构、动态和发展与辐射干燥指数及其组成要素之间相互关系的研究表明，自然地带的分异与这些要素有紧密的联系。辐射平衡是地表自然地理过程的基本能量来源，决定自然过程的强度、年降水量及其与年辐射平衡的比例关系，对自然综合体的发展则有决定性作用。

图2.2 自然地带与热量、水分条件的关系

(布德科，1986)

布德科(1986)采用辐射干燥指数来表达自然过程的一般地带条件，即用不同的数值来划分苔原(<0.3)、森林(0.3～1.0)、草原(1.0 -2.0)、半荒漠(2.0～3.0)和荒漠 (>3.0)，如图3.2所示。辐射平衡值则反映自然过程的强度，如在森林景观中可区分出热带雨林、亚热带常绿阔叶林、温带落叶林和针叶林等。

对地理地带性气候因子季节变化的研究表明，在热量不足条件下，自然地带取决于自然植被生产力最大时期的气候状况；而在水分不足条件下，相对湿润的时期对自然地带类型有决定性的作用。可见，自然地带在空间的水平更迭与热量、水分状况关系密切。在有些地方，热量的差异使自然地带自北而南更迭，具有较明显的纬向地带性，如我国东部季风区的南北地带性变化；而在另一些地方，水分状况的变化起主导作用，形成具有经向地带性的趋势，如我国温带自东而西由森林、草原至荒漠的更迭变化。

惠特克(Whittaker) (1975)在研究全球生物群落的空间分布时，探讨了主要生物群落和年平均温度及年降水量的关系，认为在气候要素中，温度和降水对生物群落的生产力有强烈的影响，最大的生产力通常出现在高温高湿的热带雨林，而陆地生态系统的最小生产力所在则是苔原和热带荒漠，温度或降水是生产力的主要限制因子。

- 36 -