全 文 ：第 3 卷 第 4 期
1 9 9 0 年 8 月
林业 科 学研 究
FO R E S I
,
R E S E A R C H
V o l
.
3 , N o
.
4
A u g
. , 1 9 9 0
用逐步判别分析法对海南岛
林业气候区的划分
陈 步 峰
(中国林业科学研究 院热带林业研究所 )
摘要 海南岛林业 气候区的划分参阅了热带气候区划理论 。 在植被 区划的基础
上 , 选取 了与林业关 系密切 的n 个 气侯因子作 为划分指标 , 采用欧氏距 离系数 法预
分, 逐步判别分析验证分类区划 。 通过分析检验 , 最后提 出了 7 个林业 气侯区 。
关越词 海南岛 , 林业气候 , 逐步刊别分析 , 检验
海南岛地处 18 0 10 ’ ~ 2 0 0 1。, N 的热带北缘季风 区 , 因受湿润的热带季风影 响 , 本 区 辐
射量大 , 气温高 , 日照长 , 热量丰富 , 雨量充沛 , 为森林植被的繁衍提供了优越的条件 。然而 ,
气候存在时空差异 , 夏秋高温多雨 , 多台风 , 冬春温暖干早 , 热量 、水分等变化明显 [l1 , 气候
要素的差异构成了不同的森林植被区域和林木的气候生态 区 。 本文采用逐步判别分析方法 ,
以热带气候区划理论为依据 , 着重于林业气候区划指标 , 定量地用欧氏预分、 逐步判别分析
分类 , 筛选 出海南林业气候区划分类的主导因子 。 通过判别函数及检验 , 提出 7 个林业气候
区 , 以期为海南岛林业生产布局提供科学的依据 。
一 、 林业气候区划分指标即 因子的选取
在森林生态系统中 , 气候的好坏直接影响林木的生长 。 光 、 热 、 水 、 气以及受其影响的
养分因子是森林群落生长发育最基本而不可缺少的条件 1. ; 。 林木的速生 、 优质 、 丰产常受到
气候多因素的综合影响四 。 依据热带林的生态特性及与气候因子的相关密切程度 , 本文选取 :
¹ 雨季降雨强度 ; º 年降雨量 , » 年极端高温 , ¼最冷月平均温度 , ½ 年干燥度 , ¾ ) 10 ℃
积温 , ¿ 年日照时数 ; À 年生理辐射 , Á 旱季 日雨量 < 20 m m 的天数 , 年平均 实 际 蒸 散
量 , @ 常年平均风速共 11个气候因子作为林业气候 区 划 的 指 标 , 各个因子及数量指标见表
1 。
其中年均实际蒸散量用 T ur c 式 [sl 求得 : 厂 = 1 . 05 N / 甲 一1 + ( 1 . 0 5 ·N / L ) f , L 二 30 。 +
25 T 十 0
.
05 尸多 T 为 年 均 温 (℃ ) ; N 为 年降雨量 ( m m ) ; L 为年 均 最 大 蒸散量 ( m m ) ,
V 为年均实际蒸散量 ( m m ) 。 生理辐射取 急辐射的仃 %作为绿色植物光合生理辐射 。
本文于19 8 8年 11月22 日收到。
4 期 陈步峰: 用逐步判别分析法对海南岛林业气候区的划分 3 8 3
表 1 海南岛20 个气象台站的气候因子
· ‘一‘ 一燕绷芥阵翼盘⋯哭火11翻黝洲淤夔三三口三三二三三二二匕二
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峰歌
海文借白琼东万保乐三尖英橙定通屯陡临昌
二 、 划 分 方 法
(一 ) 预分类
取 19 个地区的气候因子 先 用 x ‘j = 丛华兰三(‘二 1 ,石‘丫‘j ⋯ , 。 为变量 ; 了二 1 , ⋯ , N 样点数) , 其
: = 1 / N 习 x ‘j ; S
J = 1
二了一 — 一 Nl/ (N 一 1》 习 ( 二‘i 一 牙‘) ’ 标准差标准化 , 其N个样点在 二 维空 间 中丁. !
两个样之间的相似程度则用其两样点的距离系数D.j ·六鑫工 ‘。一xi*) “来度量 , 此后得到 预
分类别 。
(二 ) 逐步判别分析
1
. 把个体 x = {x , , ⋯ , x : 、}作为 m 维欧氏空 间 R 上的一点, A , 为 R 中的一个子空间1) , 对
于给定的任一个 x 都可知它所属的母体。若母体的概率密度函 数 了, (x) 和验前概率几 (x) (g =
1 , ⋯ , G 类数) 己知 , 则对于 R 的任一种划分都可能存在错分 ; 期望每次错分的可能性最 小 即
”这种方法能把空间R 划 分成G 个子空间 , A : 为R 中 1 个子 ,
3 8 4 林 业 科 学 研 究 3 卷
错分率几(x ) 一 全Pil 。(x ) /全, 。, ‘(x )达到最小的 。 , 只要使 : 来自母 体 A。 的 条 件 概 率
* . 1 . 中g “ . 1
1 / 尸(对x) = 1 一尸 。(x )达到最大的 g , 并对每个个体计算判别函数即 :
万。(x ) = Po f。(x ) ; (g = l , z , ⋯ , G ) , 找出 判 gjJ 函数 达 到 最 大 的 那 个 宫. 即: 夕。(x ) =
M a x {一/ g (x )} , 把 x 戈IJ入第 9 . 个母体中 。
1呢 口‘ G
2
. 逐步计算判别函数及条件概率 。 用样本频率代替 几 , 九(x) 均服从正态分布。 取观测
样 二‘, . [’l 求得样本协方差矩阵 S , 此时正态母体的密度函数可近似表示为 :
,
。
(x )二 .5 一 !‘/ (2二)“‘: · e x p
{
一合‘x 一 ‘·, 『S 一“x 一‘。, }
(“中一〔戴〕, ; . = 、」‘ 书 , . _ ‘ . S 一 ’为 S 的逆矩阵 ) , 将此式代入 y , (x) = 几, , (x) 中取对
数 , 去掉与判别无关的项 , 可得判别函数 : 杏。(x) = Ln 凡 + c0 , + c ,声 : + ⋯ 十氏 口x 。 , 为分类求得
g : (x )
, ⋯ , 夕。(: )。 其条件概率为 :
p ‘g‘X ) = 一‘:)/急一‘: ,
三 、 海南林业气候区划分结果和分区评述
(一) 划分结果
通过欧氏距离系数法的预分以及逐步判别分析计算 , 海南 19 个地区所属类别结果如表2 ,
其预分结果合理 , 除定安外其它地区分类的后验条件概率均达到。。 g 以上 。逐步分析判别从 n
个气候因子中筛选出年降雨量 (x : )、 最冷月均温度 (礼)、 年干燥度 (x 。)和年平均 实际蒸散量
(x
: 。) 4 个主导分类因子 , 即影响林木生长的主要因子 ; 4 个因子经 线性组合变换成新 的变量 ,
体现多因子的综合作用 , 最后把全岛分为 7 个类别的林业气候区(图 1 )。 各类判别函数的系
衰 2 欧氏顶分理步荆别分类结果
欧 氏
预 分 类
逐 步 判 ⋯凡 1 一凡 , ‘ ”· 2。别 分 类 }后验条件概 ’杯
P S } (a
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丁Vl孤1口县沙昌海方中宁亭亚海文循自琼东万保三
4 期 陈步峰: 用逐步判别分析法对海南岛林业气候区的划分 3 8 5
图 1 海南岛林业气候 区划示意
数 C 。 及 F 值见表 3 , F 值的顺序为 ;
Fx
s > Fx
Z> Fx
‘> Fx
功 。
(二) 各林业气候区评述
1
. 琼 东(琼海万宁县 )林业气候 区
该 区位于岛东部略偏南 。 全年较暖 , 最
冷月平均气温在17 . 9~ 1 8 。 5℃ , 年积温
为8 7 5 8~ 8 8 8 6 ℃ , 森林植被繁衍无 寒
害 。 雨量 多 , 年 降雨 量 约 为 2 0 7 0 ~
2 1 5 0 m m
, 雨季长 , 分布 均 匀 , 旱 日
少 , 年干燥度为0 . 6 6 1~ 0 . 6 7 7 ; 光 、热 、
水适中。 年均实际蒸散量 可 达 1 2 84 ~
1 31 9 m m 之多 ; 光合作用强。 天 然 森
林主要有热带雨林、 热带常绿季雨林及
灌丛 。 栽培作物以橡胶、 咖啡 、 椰子、
表 3 各类到别函戴的系数c 坛和F值
梦丫产竺c ‘·
g
C
。, C : : C 。g C S : C
2 0 9
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.
6 5 9 5
5
.
5 46 9
5
.
3 3 4 8
3
.
9 1 8 9
胡椒等生长最为繁茂。 但本区经常受台风暴雨影响 , 对林业的危害较大。
2
. 琼 中山地林业 气候 区 本区包括琼中、 屯昌、 定安县和 白沙 、 乐东、 保亭县的 部 分
山地及通什部分地区 。 山地气候夏不甚热 , 冬不太冷 , 最冷月平均 温 度16 . 2 ~ 1 7 . 4 ℃ , 山
坡阻挡冷空气和抬升水汽 , 使山地两侧水热情况差异极大 。 本区年降雨量均 大 于 1 90 0 m rn
(琼中年降雨量 2 4 6 2 m m , 为全岛最高降雨区)。 年干燥度为 0 . 53 3 ~ 0 . 7 4 , 年 平均实际蒸散
量为 1 2 4 8 ~ 1 3 1 9 m m 。 由于地形的变化 , 该区的气温 、 降雨、 光照 、 辐射、 风速、 风向 的
变化显著 。 天然森林主要有热带山地雨林 、 热带常绿季雨林及热性针叶林 。 栽培的经济林木
常有橡胶 、 椰子 、 槟榔、 荔枝 、 龙眼等以及其它少量的亚热带经济植物种类 。 低温寒露风 、
清明风及台风雨是本区林业的危害因素 。
3
. 昌江 、 乐 东盆地 、 保亭、 凌水林业气候 区 该 区包括昌江 、 陵水县和乐东 、 保亭 、东
方县 、 通什自治州及尖峰岭的部分地区 。 本区干热 , 最冷月均温 18 . 4~ 19 . 6 ℃ 。 旱 日长达
1 53 ~ 23 5天 , 尤其东方等地常受西南旱风和焚风的影响 , 年平均降雨量 1 5 84 ~ 1 9 14 . 6 m m ,
多集中于 6 一 9 月。 除保亭外 , 年干燥度为0 . 87 一。. 89 ; 年平均风速2 . 。~ 2 . 9 m /s 。 森林植
被以热带半落叶季雨林为主, 尚有小面积的中山雨林 , 山麓间尚有少量热带常绿季雨林。 栽
3 8 6 林 业 科 学 研 究 3 卷
培的经济林木主要有腰果及椰子等 , 但椰子的产量 、 质量大为下降 。 本区东南部沿海地区分
布有稀树灌丛与稀树草原 。 该区气候干早 , 水分缺乏 , 森林破坏导致水土大量流失。
4
。 琼 东北林业气候 区 包括海 口 、 文 昌、 琼山 、 澄迈县 。 该区热量丰窗 , 最冷月 均 温
1 6
。
9一 1 7 . 6 ℃ , 日平均气温妻 1 5 ℃ 的连续积温7 0 0 0 ~ 7 6 0 0 ℃ , 日数 2 8 0一3 0 0天 。 全 年 比
较湿润 , 年雨量为 1 6 97 ~ 1 7 6 4 m m , 较集中于 夏季 。 年干燥度约。. 80 1 , 常风较大 , 年平均
风速2 . 3一 3 . 2 m /s 。 本区 已无原生森林 , 现以人工植被为主 , 村旁 、 墓地则常有热带稀树灌
丛 , 或在较久的撩荒地带生长有桃金娘 、 野牡丹 、 大沙叶 、 坡柳等 。 红树林在本区分布面积
最大。 该区受台风的影响较大 , 对林木具有破坏作用 。
5
. 檐县 、 白沙林业 气候 区 该区包括澹县 、 白沙县的大部分地 区。 因受地形 影 响 , 雨
量向西逐渐减少 , 年雨量 2 5 2 6一 1 9 0 5 m m , 多集中于 5 ~ 1 0月 , 最冷月均温 为一6 . 4 ~ 1 6 . 7 ℃ 。
白沙县林木光合生理辐射为全岛最低 , 约 51 . 3 k ca l/c m , 。 早日长达 185 ~ 2 17 天 , 干燥度为
。. 7一0 . 7 38 , 澹县常年风速可达 2 . 5 m /s 。 植被为大 面积 的稀树灌丛及小量常绿季雨林 , 栽
培的经济林木以橡胶为主 , 成片生长在丘陵 、 台地上 。
6
. 琼西 北林业气候 区 本区包括临高 、 澹县、 白沙、 昌江县的西部地区。 该 区冷 热 相
差悬殊 , 最冷月均温为16 ~ 17 ℃ , 日均温 ) 15 ℃连续积温6 8 0 0 ~ 了4。。℃ , 积温 日数 2 80 天
左右 , 年雨量 1 2 0 0 ~ 1 4 4 7 m m , 雨季 ( 5 ~ 1 0月) 、 旱 季 (一1~ 4 月 )各 6 个月 , 夏秋多雨 ,
以雷暴和台风雨为主 , 年风速达到 2 . 9 m / s , _且受干热的西风影响较大 , 干燥度0 . 8 。 天然植
被以刺灌丛为主 , 栽培植物有成片的按树林及防护林 。 清明风和焚风以及台风是本区林业主
要危害因子 。
7
. 琼西 南林业 气候 区 本区包括东方县 、 英歌海、 三亚市三地的滨海地区 , 成一个半环
形的狭长带。 该区日照弧 , 热量丰富并向南逐渐增高 , 最冷月均温 18 . 2~ 2 0 . 8 ℃ , 「l 均温
) 15 ℃连续积温7 5 0 ~ 9 0 0 ℃ 。 水分向西减少 , 年雨 量 1 0 1 1 ~ 1 2 47 m m , 雨量分配极不
均匀 , 旱季长达 6 个月 。 年干燥度为1 . 18 8一 1 . 42 , 常年风速4 . 3 m /s , 3 一 5 月常有干热西
南风侵袭 。 现有植被以稀树草原及有刺灌丛为主 , 栽培植物 以木麻黄 、 按树为主 。 本区蒸发
量超过降雨量 , 水热平衡严重失调 。
四 、 林业气候区划分的差异性检验
为了验证区划的合理性 , 将划分的 7 个区作为一个因素 ; 将年降雨量 、 最冷月均温 、 年
千燥度、 年 日照时数 、 年生理辐射和常年风速 6 个主要气候指标标准化后的样本数据在该区
中的平均值为另一个因素 , 进行方差分析网 , 结果如表 4 。
裹 4 方 理 分 析 结 果一⋯⋯变 异 来 派 自 由 度 离差平方和分 区 间
分 区 内
误 差 项
总 和
6
5
3 0
41
1 0
.
3 2 8
0
.
3 5 0 9
1 9
.
8 4 9 7
3 0
.
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.
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0
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F 。
F 二 。 , (6 , 3 0 ) 二 2 . 42
F o
. 。 : ( 5 , 3 0 ) = 2
.
53
4 期 陈步峰 : 用逐步判别分析法对海南岛林业气候区的划分 3 8 7
表 4 表明 , 分区间的 F > 凡 , 证明 7 个区间差异显著 ; 而分类各区内 的 F < Fa , 证明每
区内的差异不显著 。 林业气候区的划分结果符合统计检验。
五 、 结 语
1
。 海南林业气候区的划分通过逐步判别分析 , 从多因子中选出主导因子 , 体现多因子的
综合效益 , 既验证预分类 , 又使林木生长的主要因素得到表现 , 是较为准确的方法 。
2
. 对海南林业气候区的划分结果和检验 , 证明了海南 7 个区的林业气候条件、 气 候 特
征的区间差异性和区内一致性 , 可为林业生产布局提供科学依据 。
3
。 生态平衡失调必然导致环境因子恶化 。 因此 , 从各区的气候条件出发 , 可通过林 业
生产措施 , 扬长避短 , 利用优势 , 降低恶劣因子的影响。
4
. 本文参考植被区划 , 只着重于林业方面的气候指标 , 若能配合土壤、 地形等因 子 增
加样点数 , 将使区划更加细致。
参 考 文 献
口3 刘东来 , 1 9 88 , 试论海南岛的自然优势及 其大农业建设方 向 , 中国人民大学书报资料 中心 , 15 5 ~ 1“ 。
[2 〕 海南行政区 (书摘 ) , 1 9 8 8 , 中国人民大学书报资料 中心 , 5 一1 0 1 。
〔3〕 高素华等 , 1 9 8 6 , 海南岛农业气候生产力 的估算 , 热带 气象 , 2 ( 4 ) : 325 一3 3 5 。
〔4〕陈国 良等 , 1 0 85 , 微机应用与农业系统模型 , 陕西科学技术出版社。
〔5〕 北京林学院主编 , ”82 , 气象学 , 中国林业 出版社 。
[ 6〕 北京林学院主编 , 1 9 8。, 数理统计 , 中国林业出版社。
D !V ISIO N OF 尸O R E ST CLIMAT IC R E G 二ONS IN HAINAN
口SLAND a y ST EPW ISE D !SCR IM!NAT ORY ANALYSIS
Che n B u fe n g
(T ho R 。: e a r c h l ”: t蓄tu to o f T r o Pie a l F o r ‘s t心 C 月F )
A b : tr a et T he d iv is iona l the o r y o f t rOP ic a l e li讯a te w as ad o p te d in the
d iv ision o f fo r e st e li幻以a t ie r e g io n in H a ina n Is land
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