西藏高原氣候變化的分區(qū)特征

西藏高原氣候變化的分區(qū)特征

世界氣候的變化是不可否認(rèn)的事實(shí)。氣候變化包括許多問題，如海平面上升和氣象災(zāi)害。西藏高原對生態(tài)環(huán)境和氣候變化非常敏感。他的結(jié)論在20世紀(jì)60年代初被普遍認(rèn)為，西藏高原從20世紀(jì)60年代開始逐漸改善，降水變化的研究結(jié)果并不一致。代表性的有杜軍等利用西藏1971-2000年25個測站月降水量、降水日數(shù)資料,分析了近30a高原降水的變化趨勢;譚軍等利用1961-2001年26個國家基本站點(diǎn)的日均溫、日最高最低溫、降雨量和日照時數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),分析了西藏地區(qū)40a來氣候動態(tài)變化;徐宗學(xué)等利用1961-2001年27個站日照時數(shù)、平均氣溫、小型蒸發(fā)皿蒸發(fā)量和降水量4個氣象要素的站點(diǎn)資料,采用時間序列分析和Mann-Kendall趨勢檢驗(yàn)法,分析了近40a來西藏高原氣候變化特征;唐小萍等利用1961-2006年各月氣溫、降水以及日照時數(shù)資料,分析近46a西藏農(nóng)區(qū)作物生長季氣候變化特征及突變;李海東等選取4個氣象站,采用氣候傾向率和小波分析法,分別研究了1957-2007年雅魯藏布江中游河谷地區(qū)氣溫、降水的變化趨勢及周期特征。已有研究主要集中在對西藏全區(qū)或某一特定地區(qū)的日照、溫度、降水等氣象要素的變化趨勢分析,分區(qū)分析包括對農(nóng)區(qū)、雅江中游河谷地區(qū)的氣溫、降水、日照時數(shù)等要素的分析,所用氣象數(shù)據(jù)距今時間較近,對西藏高原氣候的分析從日照、溫度、降水、蒸發(fā)等氣象要素均進(jìn)行了不同程度的分析,但研究年限較早,多到2000年前后,缺少近10a數(shù)據(jù)資料,難以反映氣候變化的最新動態(tài),且研究中涉及到地區(qū)間差異主要考慮根據(jù)行政區(qū)、經(jīng)緯線等進(jìn)行劃分,無法體現(xiàn)地貌類型對氣候的影響。為了全面反映西藏高原氣候變化趨勢,本文選取西藏高原日照時數(shù)、平均氣溫、年降水量、平均風(fēng)速、相對濕度5個氣象要素,研究時空變化特征,為了解氣候變化對農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)及社會經(jīng)濟(jì)活動帶來的影響及合理制定發(fā)展規(guī)劃提供參考依據(jù)。1西藏原湖盆地區(qū)的分布西藏高原由藏北高原、藏南山原湖盆谷地、藏東高山深谷和喜馬拉雅高山四大地貌區(qū)組成。藏北高原位于昆侖山、唐古拉山和岡底斯山-念青唐古拉山之間,包括南、北羌塘高原湖盆和昆侖山區(qū),占西藏高原面積的2/3,平均海拔4500m以上,是西藏高原的主體部分和青藏高原的核心。境內(nèi)湖泊星羅棋布,是世界上海拔最高、面積最大的內(nèi)流區(qū),也是西藏主要的牧業(yè)區(qū)。藏南山原湖盆谷地位于岡底山脈和喜馬拉雅山之間,由許多寬窄不一的河谷平地和湖盆組成。雅魯藏布江自西向東穿流于高原寬谷之中,是世界上平均海拔最高的河流。其主要支流拉薩河、年楚河、尼洋河等河谷平地,為西藏主要農(nóng)業(yè)區(qū)。喜馬拉雅高山區(qū)由幾條大致東西走向的山脈組成,平均海拔6000m左右,頂部長年冰雪覆蓋,中尼邊境的珠穆朗瑪峰海拔8848m,是世界最高峰。喜馬拉雅高山區(qū)西部海拔高,氣候干燥而寒冷,東部氣候溫和,雨量充沛,森林茂密。藏東高山峽谷區(qū)為橫斷山系的一部分,由一系列東西走向逐漸轉(zhuǎn)為南北走向的高山深谷組成,其間夾持著怒江、瀾滄江和金沙江等國際河流,為西藏的外流區(qū)。本文通過對不同地貌類型區(qū)域的氣象要素分析,對氣候變化的空間差異進(jìn)行深入研究,揭示近50a來西藏高原氣候變化特征及其區(qū)域差異,為全面了解氣候變化對西藏農(nóng)牧業(yè)及經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供參考。2數(shù)據(jù)來源和處理方法2.1個氣象站氣象資料本文所用氣象資料取自西藏自治區(qū)38個氣象站(圖1)1961-2010年逐日、月日照時數(shù)、平均氣溫、降水量、平均風(fēng)速、平均相對濕度等氣象資料。2.2西藏地區(qū)氣候傾向率及累積距平法分析方法對每個站點(diǎn)的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,缺測值采用該站相鄰時段的平均值代替,站點(diǎn)年平均氣溫、風(fēng)速、相對濕度采用各月平均值的均值得到,年日照時數(shù)、降水量采用全年各日照時數(shù)、日降水量求和得到,計(jì)算得到各站點(diǎn)1961-2010年日照時數(shù)、平均氣溫、降水量、平均風(fēng)速、平均相對濕度時間序列,根據(jù)等權(quán)平均法得到西藏及各區(qū)日照時數(shù)、平均氣溫、降水量、平均風(fēng)速、平均相對濕度的時間序列。采用氣候傾向率法和累積距平法分析變化趨勢:氣候傾向率計(jì)算公式為:式中:Y為氣象要素,t為時間,a為線性趨勢項(xiàng),把a(bǔ)×10a作為氣候傾向率。對于序列x,其某一時刻t的累積距平表示為:將n個時刻的累積距平值全部算出,即可繪出累積距平曲線進(jìn)行趨勢分析?？臻g分析方面,采用ARCGIS空間插值模塊,采用反距離加權(quán)插值法對各氣象要素進(jìn)行插值,生成空間數(shù)據(jù),進(jìn)行空間分布分析。3結(jié)果分析3.1西藏年時鐘特征日照作為太陽活動的最重要表現(xiàn)形式,既是氣候變化的主要影響因素,也是氣候資源的重要組成部分。學(xué)者通過對全國、流域、城市氣象站點(diǎn)日照時數(shù)的研究發(fā)現(xiàn),多數(shù)地區(qū)日照時數(shù)呈減少趨勢,西藏地處“世界屋脊”,是中國太陽輻射量最多的地方,杜軍等對西藏25個站1971-2005年逐月日照時數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,得到研究期間西藏日照時數(shù)表現(xiàn)為極顯著的減少趨勢,平均每10a減少34.1h。通過統(tǒng)計(jì)分析,1961-2010年間,西藏年日照時數(shù)呈略增長態(tài)勢,平均每10a增加3.04h,但1971-2010年間,西藏年日照時數(shù)呈顯著減少趨勢,平均每10a減少25.1h,減少速度較西北地區(qū)1961-2007年間平均每10a19.92h更快。西藏年日照時數(shù)在空間分布上呈現(xiàn)從西北向東南減少趨勢,藏北高原區(qū)年日照時數(shù)最長,達(dá)3042h,藏東高山深谷區(qū)最短,僅2262h,近50a來,藏東高山深谷區(qū)年日照時數(shù)增加趨勢明顯,喜馬拉雅高山區(qū)呈減少趨勢。由圖2可以看出,近50a來西藏全區(qū)年日照時數(shù)累積距平從1961-1970年波動下降,到1970年達(dá)到低谷,從1970年開始逐年上升,表明西藏年日照時數(shù)由偏短期進(jìn)入偏長期,到1990年達(dá)到高峰,從1990年開始逐漸減少,由偏長期進(jìn)入偏短期。喜馬拉雅高山區(qū)年日照時數(shù)1961-1968年間高于多年平均日照時數(shù),年日照時數(shù)累積距平一直上升,到1968年達(dá)到最高峰,從1968年開始低于多年平均日照時數(shù)。藏北高原區(qū)年日照時數(shù)累積距平的變化趨勢與西藏相似,呈現(xiàn)從1961-1971年減少、1971-1995年增多、從1995年開始減少的趨勢。藏南山原湖盆谷地區(qū)和藏東高山深谷區(qū)的年日照時數(shù)從1961-1978年一直低于多年平均日照時數(shù),到1978年達(dá)到低谷,之后呈逐漸上升趨勢。3.2西藏年平均氣溫特征在全球變暖的大背景下,西藏高原的氣溫與全國、全球氣溫變化趨勢基本一致,持續(xù)變暖但變暖的速度更快。1961-2010年間,西藏多年平均氣溫為3.9℃,年平均氣溫傾向率為0.58℃/10a,遠(yuǎn)高于青藏高原年平均氣溫傾向率0.37℃/10a、近百年來中國年平均氣溫傾向率0.05～0.08℃/10a及全球平均氣溫傾向率0.03～0.06℃/10a。年平均氣溫在空間分布上呈現(xiàn)東南高、西北低的態(tài)勢,0℃以下區(qū)域的分布范圍逐漸縮小,氣溫的高值區(qū)逐漸北擴(kuò)、西伸,表現(xiàn)出氣溫的明顯升高趨勢。藏南山原湖盆谷地區(qū)多年平均氣溫最高,藏北高原區(qū)多年平均氣溫最低,持續(xù)在0℃以下。研究期間,所有區(qū)域年平均氣溫均呈上升趨勢,藏北高原區(qū)升溫速率最快,藏南山原湖盆谷地區(qū)、藏東高山深谷區(qū)相對較慢,表明藏北高原區(qū)是西藏升溫幅度最大的地區(qū),藏南山原湖盆谷地區(qū)及藏東高山深谷區(qū)則升溫幅度較小,由于此兩個區(qū)域主要為森林、水域等,對氣候有一定的調(diào)節(jié)作用。由圖3可以看出,西藏及各區(qū)年平均氣溫累積距平均表現(xiàn)為先下降后上升,對應(yīng)著年平均氣溫由偏低期進(jìn)入偏高期。其中,喜馬拉雅高山區(qū)是各區(qū)的先導(dǎo),于1971年開始進(jìn)入高溫期,藏北高原區(qū)、藏南山原湖盆谷地區(qū)分別于1983年和1987年進(jìn)入高溫期,西藏和藏東高山深谷區(qū)于1990年發(fā)生低溫期到高溫期的轉(zhuǎn)變。3.3西藏年降水量空間分布西藏高原處于干旱地區(qū),總體降水量偏少,1961-2010年間,多年平均降水量為448.1mm,降水量呈現(xiàn)波動態(tài)勢,總體表現(xiàn)為增加趨勢,年降水量傾向率為12.48mm/10a,高于近50a我國干旱半干旱地區(qū)降水傾向率5.8mm/10a,但中國年平均降水量在20世紀(jì)50年代以后逐漸減少趨勢相反。這與西藏自治區(qū)氣象局氣候中心《西藏氣候變化影響評估報告》基本一致,從1961-2008年,近50a來,西藏年平均降水量增加速率為10.9mm/10a。年降水量空間分布呈現(xiàn)出由林芝、波密地區(qū)的高值向東西兩個方向逐漸遞減的態(tài)勢,最高區(qū)域的年降水量可達(dá)600mm以上,而西部最少區(qū)域的年降水量不足200mm,降水量的高值區(qū)有向西擴(kuò)展的趨勢。各分區(qū)中,藏東高山深谷區(qū)年降水量最高,藏北高原區(qū)年降水量最低,相差334mm,藏南山原湖盆谷地區(qū)增加明顯,藏東高山深谷區(qū)有減少趨勢,表現(xiàn)出了藏東林區(qū)降水減少及主要農(nóng)區(qū)、牧區(qū)降水略增的趨勢。由圖4可以看出,西藏年降水量累積距平曲線以1994年為界,由波動下降轉(zhuǎn)變?yōu)椴▌由仙?即由降水偏少期進(jìn)入偏多期。各分區(qū)中,除藏東高山深谷區(qū)年降水量累積距平曲線先波動上升后波動下降外,其他地區(qū)均為先下降后上升趨勢,喜馬拉雅高山區(qū)年降水量累積距平曲線最早發(fā)生變化,以1969年為界由下降轉(zhuǎn)為波動上升,藏北高原區(qū)、藏南山原湖盆谷地區(qū)年降水量分別以1996年和1994年為界,由降水偏少期進(jìn)入偏多期。3.4平均風(fēng)速的空間變化風(fēng)能是炙手可熱的綠色能源,但越來越多的研究表明,全球變暖可能正一點(diǎn)一點(diǎn)地“侵蝕”著這個能源“新星”。西藏高原1961-2010年間,多年平均風(fēng)速2.5m/s,傾向率-0.13m·s-1·(10a)-1這與國家氣候中心的研究,近50a來,我國大部分地區(qū)的風(fēng)速越來越慢,年平均風(fēng)速每10a減小0.12m/s及田莉等的研究中國北方地區(qū)的平均風(fēng)速呈顯著減小趨勢,平均每10a減小0.15m/s基本持平?？臻g分布上,藏北高原區(qū)風(fēng)速最大,達(dá)3.52m/s,東部高山深谷區(qū)平均風(fēng)速最小,僅1.65m/s,所有區(qū)域的年平均風(fēng)速傾向率均為負(fù)值,呈現(xiàn)風(fēng)速減小趨勢,其中藏南山原湖盆谷地區(qū)減小最明顯。各年代的年平均風(fēng)速在空間分布上均呈西北大、東南小的態(tài)勢,2m/s以下區(qū)域的分布范圍逐漸擴(kuò)大,平均風(fēng)速的高值區(qū)范圍逐漸縮小,表現(xiàn)出平均風(fēng)速整體下降的趨勢。由圖5可以看出,除藏南山原湖盆谷地區(qū)平均風(fēng)速累積距平曲線呈現(xiàn)以1989年為界先波動上升后下降外,西藏及其他各分區(qū)年平均風(fēng)速累積距平1990年之后下降的趨勢,對應(yīng)著年平均風(fēng)速偏小曲線呈1961-1969年下降,1970-1990年前后上升,期-偏大期-偏小期的更替模式。3.5濕度隨區(qū)域的變化相對濕度與距海遠(yuǎn)近、溫度、降水、海拔等因素有關(guān),1961-2010年間,西藏年平均相對濕度51.62%,相對濕度氣候傾向率0.1%/10a,呈逐漸增加的趨勢。年平均相對濕度在空間分布上主要表現(xiàn)為西北低、東南高,即藏北高原區(qū)相對濕度小,喜馬拉雅高山區(qū)和藏東高山深谷區(qū)相對濕度大,所有區(qū)域均呈現(xiàn)濕度增加趨勢,且喜馬拉雅高山區(qū)和藏東高山深谷區(qū)相對濕度增速最大。由圖6可以看出,除東部高山深谷區(qū)平均相對濕度累積距平曲線呈現(xiàn)以2005年為界先波動上升后下降外,西藏及其他各分區(qū)年平均相對濕度累積距平曲線表現(xiàn)為先下降、后上升、再下降的趨勢,且均于2005年左右開始新一輪的下降,其中,喜馬拉雅高山區(qū)上升階段開始的最早,于1967年進(jìn)入上升階段,西藏和藏南山原湖盆谷地區(qū)均于1989年開始進(jìn)入上升階段,對應(yīng)著年平均相對濕度偏低期-偏高期-偏低期的更替模式。4西藏年降水量的空間變化特征近50a來,西藏呈現(xiàn)出日照略增、溫度升高、降水增加、風(fēng)速減小、平均相對濕度略有上升趨勢,尤其是20世紀(jì)90年代以來,西藏氣候向暖濕型方向發(fā)展,但各區(qū)域氣象要素的時間變化和空間分布存在差異,尤其是喜馬拉雅高山區(qū),該區(qū)是西藏高原氣候變化的先導(dǎo)區(qū),各個氣象要素的變化較早于其他區(qū)域的變化。(1)年日照時數(shù)變化趨勢。近50a,西藏年平均日照時數(shù)呈略增長態(tài)勢,近40a呈現(xiàn)顯著的減少趨勢,在空間分布上呈現(xiàn)從西北向東南減少趨勢,藏北高原區(qū)年平均日照時數(shù)最長,但呈減少趨勢,藏東高山深谷區(qū)最短,增加趨勢明顯。除喜馬拉雅高山區(qū)年日照時數(shù)1961-1968年間高于多年平均日照時數(shù),從1968年開始低于年平均日照時數(shù)外,西藏及其他分區(qū)年日照時數(shù)均呈現(xiàn)由偏短期到偏長期、再到偏短期的轉(zhuǎn)變態(tài)勢。(2)年平均氣溫變化特征。研究期間,所有區(qū)域年平均氣溫均呈上升趨勢,藏北高原區(qū)升溫速率最快,空間分布上呈現(xiàn)東南高、西北低的態(tài)勢,氣溫的高值區(qū)逐漸北擴(kuò)、西伸。西藏及各區(qū)年平均氣溫累積距平均表現(xiàn)為先下降后上升,對應(yīng)著年平均氣溫由偏低期進(jìn)入到偏高期。其中,喜馬拉雅高山區(qū)是各區(qū)的先導(dǎo),于1971年開始進(jìn)入高溫期,西藏于1990年發(fā)生低溫期到高溫期的轉(zhuǎn)變。(3)年降水量變化特征。西藏降水量呈現(xiàn)波動態(tài)勢,總體表現(xiàn)為增加趨勢,年降水量傾向率為12.48mm/10a,空間分布呈現(xiàn)由林芝、波密地區(qū)的高值向東西兩個方向逐漸遞減的態(tài)勢,降水量的高值區(qū)有向西擴(kuò)展的趨勢。西藏年降水量累積距平曲線以1994年為界,由降水偏少期進(jìn)入偏多期。各分區(qū)中,除藏東高山深谷區(qū)年降水量累積距平曲線先波動上升后波動下降外,其他地區(qū)均為先下降后上升趨勢,喜馬拉雅高山區(qū)年降水量累積距平曲線最早發(fā)生變化。(4)年平均風(fēng)速變化特征。所有區(qū)域的平均風(fēng)速均表現(xiàn)為減小趨勢,其中藏南山原湖盆谷地區(qū)減小最明顯,空間分布上呈西北大、東南小的態(tài)勢,平均風(fēng)速的高值區(qū)范圍逐漸縮小。除藏南山原湖盆谷地區(qū)平均風(fēng)速累積距平曲線呈現(xiàn)以1989年為界先波動上升后下降外,西藏及其他各分區(qū)年平均風(fēng)速累積距平曲線1961-1969