中国-东盟区域水分分布格局

  降水、蒸散和径流是陆表水循环过程的三个主要环节,决定区域水量动态平衡和水资源总量。降水和蒸散是垂直方向上的水分交换过程,径流(地表径流和地下径流)主要反映水平方向的水分运动过程。在区域水分储存量保持稳定的条件下,径流与区域(或流域)降水和蒸散之间的差值密切相关。基于遥感估算降水、蒸散及其二者之间的差值(水分盈亏),对于分析水分时空分布格局具有重要意义。
  降水时空分布特征
  利用TRMM卫星降水遥感产品和ECMWF大气再分析数据集,分析了中国-东盟区域的降水空间分布格局(图2-6)。
  2013年降水极高值区(>2000mm)主要分布在赤道附近的马来群岛,包括文莱、马来西亚、印度尼西亚和菲律宾,以及中南半岛的缅甸、新加坡、老挝和越南的大部分地区。高值区(800~2000mm)分布在中南半岛缅甸中西部、泰国中南部和柬埔寨中部,以及中国华中、华南和西南地区;中值区(400~800mm)分布在中国华北、东北和青藏高原东部等半湿润区;低值区(200~400mm)分布在中国西北和青藏高原西部的半干旱区;极低值区(<200mm)分布在中国西北干旱荒漠地区。降水极高值区、高值区、中值区、低值区和极低值区的面积占比分别为28%、29%、19%、11%和13%,其中中低值区全部分布在中国。


图2-6 2013年中国-东盟区域降水空间分布

  利用TRMM卫星降水遥感产品和ECMWF大气再分析数据集,分析了中国-东盟区域各国降水逐月变化特征(图2-7)及其不同气候区之间的差异(图2-8)。
  马来群岛的菲律宾、印度尼西亚、马来西亚和文莱位于赤道附近的热带雨林气候区,具有明显的海洋性气候特征,降水量大,降水季节变化小,各月降水量均大于200mm,6~8月的降水量略低。中南半岛的新加坡、泰国、柬埔寨、越南、老挝和缅甸受热带季风气候和热带干湿季气候的影响,降水存在明显的干湿季差异,5~10月雨季降水量占年降水量的70%~80%,其中缅甸达90%。中国各气候区降水量通常在7月达到全年的峰值,其中常湿温暖气候区在5~6月即进入梅雨季节,降水量明显高于其他月份。中国处于亚热带气候区(常湿温暖气候、冬干温暖气候)和温带气候区(冬干冷温气候、草原气候、沙漠气候),不仅降水量较少,而且时空分布不均,4~9月的降水量约占年降水量的80%。


图2-7 2013年中国-东盟区域各国降水逐月变化


图2-8 2013年中国-东盟区域不同气候区降水逐月变化

  蒸散量时空分布特征
  (1)蒸散量空间分布格局
  利用逐日地表蒸散遥感产品,分析中国-东盟区域2013年蒸散总量空间分布格局(图2-9)。
  年蒸散量表征气候及植被覆盖分异特征,极高值区(>1000mm)分布在马来群岛的文莱、马来西亚、印度尼西亚和菲律宾;高值区(700~1000mm)分布在中南半岛的柬埔寨、老挝、越南、泰国西部和中国华中、华南地区;中值区(400~700mm)分布在缅甸、泰国东部,以及中国东北、华北、华中和西南地区;低值区(100~400mm)分布在中国西北和青藏高原中部草原地区;极低值区(<100mm)分布在中国西北和青藏高原西部荒漠地区。地表蒸散极高值区、高值区、中值区、低值区和极低值区的面积占比分别为9%、24%、31%、18%和18%。


图2-9 2013年中国-东盟区域蒸散空间分布

  (2)蒸散量季节变化特征
  利用逐日地表蒸散遥感产品,分析中国-东盟区域各国蒸散季节变化特征(图2-10)和不同气候区之间的差异(图2-11)。
  东盟各国在热带雨林气候、热带季风气候和热带干湿季气候背景下,广泛发育热带雨林和热带季雨林,并且冠层郁闭度较高,蒸散主要由植被蒸腾组成,植被根系能够从土壤中吸收足够的水分用于蒸腾。东盟各国的蒸散季节变化特征基本相似,各月蒸散均在40mm以上,无明显的干湿季差异。东盟各国蒸散在4~6月达到最高峰值。
  中国不同气候区具有雨热同期的气候特征,地表植被覆盖和蒸散在6~8月夏季达到峰值,水热条件有利于蒸散活动的进行,各气候区之间的蒸散差异最明显;在冬季蒸散接近于0,各气候区之间差异性降低。


图2-10 2013年中国-东盟区域各国蒸散逐月变化


图2-11 2013年中国-东盟区域不同气候区蒸散逐月变化

  水分盈亏时空分布特征
  (1)水分盈亏空间分布格局
  降水大于蒸散说明降水有盈余,降水小于蒸散说明降水不能满足蒸散耗水需求,需要水平方向上径流的补给。利用降水与蒸散遥感数据产品之间的差值,分析中国-东盟区域2013年水分盈亏空间分布格局(图2-12)。
  水分盈余极高值区(>1000mm)分布在马来群岛的文莱、马来西亚、印度尼西亚和菲律宾,中南半岛的缅甸、新加坡、老挝、越南、柬埔寨和泰国北部,以及中国华南、西南和藏东南地区。水分盈余高值区(200~1000mm)分布在泰国中南部,以及中国东北、华中、西南和青藏高原地区;水分略盈余区(0~200mm)分布在西北和青藏高原中西部干旱半干旱地区;水分略亏缺区(-100mm~0)分布在中国华北平原部分地区以及西北干旱半干旱地区的绿洲与荒漠之间的过渡带;水分严重亏缺区(<-100mm)分布在中国华北平原,以及西北地区成斑块状散布于干旱地区山麓的灌溉绿洲区。在中国西北干旱半干旱地区的外流河(额尔齐斯河)、内陆河流域(乌鲁木齐河、塔里木河、石羊河、黑河、疏勒河等)及沿黄河分布的河套平原等,耕地开发和利用所需要的农业灌溉用水主要依靠河流和水库的灌渠引水。华北平原的耕地除了依赖引黄灌溉以及太行山、燕山的出山径流之外,地下水也是重要的水分来源之一。中国-东盟区域的水分盈余区占91%,水分亏缺区占9%,并主要分布在中国华北、西北的耕地及青藏高原等。


图2-12 2013年中国-东盟区域水分盈亏空间分布

  (2)不同国家和气候区水分盈亏对比分析
  中南半岛六国(泰国、柬埔寨、越南、老挝、缅甸和新加坡)的降水、蒸散和水分盈亏低于马来群岛四国(菲律宾、印度尼西亚、马来西亚、文莱)(图2-13),其中文莱降水、蒸散和水分盈余高达3310mm、1075mm和2235mm。缅甸中部有较大面积的耕地且存在明显的干湿季气候差异,植被覆盖度较低,平均蒸散在东盟地区中最低,但其降水和水分盈余在中南半岛各国中最高。中国的降水、蒸散和水分盈余仅为720mm、383mm和337mm。


图2-13 2013年中国-东盟区域各国水分盈亏

  中国-东盟区域不同气候区的降水、蒸散和水分盈亏反映了区域水热条件差异(降水、气温、辐射等),呈现出由低纬至高纬、从沿海至内陆逐渐递减的趋势(图2-14)。东盟地区三种热带气候区水分条件明显优于中国亚热带气候区和温带气候区,其中热带雨林气候区降水、蒸散和水分盈余高达3075mm、990mm和2085mm,除了蒸散耗水之外仍保持非常丰富的水资源,高于热带季风气候区和热带干湿季气候区(水分盈余1500mm)。中国亚热带气候区水分盈余500~1000mm;草原气候和沙漠气候区降水分别小于400mm和200mm,水分盈余不足100mm,水分条件相对贫乏。


图2-14 2013年中国-东盟区域不同气候区水分盈亏

  (3)耕地和林地水分盈亏特征
  中国-东盟区域各国之间耕地和林地的水分盈亏对比结果与各国平均水分盈亏基本一致(图2-15)。新加坡耕地和林地均较少,文莱耕地面积较小,未做统计分析。马来群岛耕地和林地的降水、蒸散和水分盈余均高于中南半岛。中南半岛仅缅甸耕地年蒸散总量略低于中国,是由于缅甸具有更明显的干湿季降水差异,同时缺乏农田水利设施和灌溉系统,干季土地撂荒。
  中国-东盟区域各国的林地水分盈亏和降水均高于耕地。中南半岛国家的农业种植活动在干季受到影响,但森林由于根系发达,能够从更深的土层中吸收水分,故年蒸散总量高于耕地。中国北方半湿润半干旱区的降水较少,部分地区降水不能满足农作物的蒸散耗水需求而依赖于农田引水灌溉;湿润半湿润区降水较为丰富,并且森林具有涵养水源的作用。中国林地的平均蒸散(610mm)高于耕地(550mm),水分盈余和降水也明显高于耕地。


(a) 耕地


(b) 林地
图2-15 2013年中国-东盟区域各国的耕地(a)和林地(b)水分盈亏

  (4)水分盈亏季节变化特征
  东盟地区各国蒸散量季节变化较为稳定,水分盈亏季节变化与降水较为一致(图2-16)。马来群岛菲律宾、印度尼西亚、马来西亚和文莱水分盈余季节变化较小,各月均保持在50mm以上。中南半岛泰国、柬埔寨、越南、老挝和缅甸水分盈亏年内变化存在明显的干湿季差异,雨季降水大量盈余。缅甸在1~3月和11、12月的干季水分略有亏缺,蒸散过程主要消耗雨季储存在土壤中的水分。中国水分盈余在7月出现的峰值并不明显,仅略高于5~6月。


图2-16 2013年中国-东盟区域各国水分盈亏逐月变化

  由于东盟地区三种热带气候区蒸散季节变化较为稳定,使其水分盈亏季节变化与降水较为一致(图2-17)。热带雨林气候区水分盈余季节变化较小,6~8月略低于150mm,12月达到年内峰值,与其他气候区差异显著。热带季风气候、热带干湿季气候和中国冬干温暖气候、冬干冷温气候等气候区水分盈亏随着降水的年内分布表现出明显的干湿季差异,7月水分盈余最多,而常湿温暖气候在5、6月梅雨季节水分盈余明显高于其他月份。草原气候和沙漠气候区各月水分盈亏均维持在20mm以下,峰值变化并不明显。


图2-17 2013年中国-东盟区域不同气候区水分盈亏逐月变化