雅魯藏布江源區近35年氣候變化特征

李海東,沈渭壽,佘光輝,程建敏,孫 俊,孫明

（1.南京林業大學森林資源與環境學院,南京210037;2.環境保護部南京環境科學研究所,南京210042;3.江蘇省水文水資源勘測局連云港分局,江蘇連云港 222004）

近百年來,全球的平均地面氣溫呈現明顯的上升趨勢[1],氣候變化對自然生態系統以及社會經濟體系產生了深遠的影響[2],是當今全球面臨的重大挑戰。青藏高原由于具有獨特而又復雜的高原氣候,是氣候變化的敏感區和啟動區[3]。年平均氣溫從20世紀60年代以來一直是逐漸升溫的,而且氣候變暖與海拔高度密切相關,增溫率隨著海拔高度的升高而增大[4-5]。青藏高原降水的變化趨勢還存在爭議[6-8],如20世紀50年代至90年代初期,在沿雅魯藏布江一帶降水呈減少趨勢,而藏東南、藏南、藏北地勢較高地區及青海北部降水增加,1971-2000年西藏大部分地區年降水量變化為正趨勢,而阿里地區呈較為明顯的減少趨勢。

雅魯藏布江(簡稱雅江)發源于喜馬拉雅山北麓海拔5 590 m的杰馬央宗冰川。雅江源區是2001年國家環境保護總局確定的10個國家級重要生態功能保護區建設試點之一,其生態功能狀況關系到中游西藏日喀則、拉薩等經濟較發達地區,以及下游大峽谷生物多樣性重要地區的生態安全。雅江源區地處西藏西南部,海拔4 600～6 800 m,地勢高亢,幾乎沒有受到來自印度洋的暖濕氣流的影響,氣候寒冷、干旱,地理位置決定了高原季風環流對氣候條件的特殊作用[3,6]。

雅江源區生態環境極其脆弱,隨著高原氣候變暖,生態環境的變化顯著,表現為雪線上升、凍土退化、濕地干化、湖泊萎縮,導致草地退化、風沙化土地發育和蔓延明顯。因此,分析近35 a來雅江源區氣候變化的特征與趨勢對于揭示該區域生態環境演變趨勢具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 研究區自然概況

雅江源區位于西藏自治區西南邊陲,地理坐標為北緯 29°09′-30°58′,東經 81°57′-84°30′,面積約26 347.82 km2。雅江源區系指以西起杰馬央宗冰川,南北分別至喜馬拉雅山和岡底斯山分水嶺,東至仲巴縣與薩嘎縣行政界線,西、南、北均以河流分水嶺為界的馬泉河流域(又稱當卻藏布),是世界上最高的江河源,包括日喀則地區仲巴縣帕羊區全部、扎東區大部、隆嘎爾區小部分,阿里地區革吉縣東南角、普蘭縣的東緣以及薩嘎縣的很小面積,仲巴縣占94.27%[9]。其中,仲巴縣轄13個鄉鎮,2萬余人。據雅江源區周邊日喀則站、普蘭站、改則站和獅泉河站等4個基本站點1973-2007年氣象資料分析,雅江源區多年平均降水量為206.12 mm,多年日平均氣溫為2.77℃、最高氣溫為10.72℃、最低氣溫為-4.81℃,年平均風速為2.92 m/s,年日照時數為3 295.16 h。

來源于印度洋、孟加拉灣的東南暖濕氣流雖能沿雅江谷地西進,但經大拐彎后向西抬升,至源區其勢頭基本消失。翻越喜馬拉雅山脈的暖濕氣流,水汽多在迎風坡凝結降落,背風坡受下沉氣流的影響,氣流干燥,降水稀少。屬典型的高原寒冷干旱半干旱氣候區,具有光照充足,輻射強度大,干濕季節明顯,暖季涼爽,冬季嚴寒的特點。

1.2 資料與數據處理

由于雅江源區內沒有氣象觀測站點,氣候數據缺乏,筆者通過對源區周邊日喀則站、普蘭站、改則站和獅泉河站等4個基本站1973-2007年氣象資料進行等權平均取值,采用線性趨勢方法,分析雅江源區氣象因子的變化特征及趨勢。所用資料為國家氣象局整編的1973-2007年4個標準時次的日資料,包括日平均氣溫、最高最低氣溫、降水量、日照時數、日平均風速等。雅江源區周邊4個站點基本情況見表1。

表1 雅江源區周邊4個氣象站點基本情況(1973-2007年)

2 結果與分析

2.1 氣溫變化

氣溫的分布主要取決于海拔高度和緯度,其次也與局部地形有關[4,10]。雅江源區位于喜馬拉雅山脈北側和岡底斯山脈南側,地勢高亢,占據對流層1/3～1/2,海拔高,氣溫較低。雅江源區1973-2007年多年日平均氣溫為2.77℃,日最高平均氣溫為10.72℃,日最低平均氣溫為-4.81℃,遠低于我國東部同緯度低海拔地區。日平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫的年變化(見圖1)顯示,近35 a氣溫變暖趨勢明顯,與已有報道[4,8]的青藏高原從20世紀60年代以來一直是逐漸升溫的態勢一致,但升溫更顯著,日平均氣溫的線性擬合方程為y=0.0472x-0.849,R2=0.496 6。在 1973-1984年,雅江源區氣溫較低,小于多年平均溫度,以1978年日平均氣溫和最低氣溫為極端最低值,分別為1.44℃和-6.32℃,1983年日最高氣溫較低,為9.47℃,略低于1997年日平均最高氣溫9.47℃。近35 a來極端最高氣溫為2007年的12.18℃。1986年以后,氣溫呈波動上升趨勢非常明顯,4站日平均氣溫線性升溫率為0.77℃/10 a,高于近35 a來的平均值0.47℃/10 a和珠峰地區5站平均線性升溫率為0.234℃/10 a[2]。有報道指出[11],1961-2007年,西藏地區年平均氣溫大約以每0.32℃/10 a的速率上升,明顯高于全國和全球的增溫速率,尤其是海拔4 000 m以上地區升溫最快,可見,雅江源區氣溫變暖速度高于西藏平均值。

雅江源區氣候表現出明顯的季風特征,冬半年為西風帶所控制,氣溫較低,夏半年受暖濕氣流的影響,氣溫較高。雅江源區氣溫的季節變化呈峰值現象,以7月份最大,日平均氣溫、日最高氣溫和日最低氣溫最大值分別為13.76℃、20.91℃、7.59℃。以1月份最小,日平均氣溫、日最高氣溫和日最低氣溫最低值分別為-8.81℃、-0.30℃、17.24℃。

圖1 雅江源區1973-2007年氣溫變化

2.2 降水變化

雅江源區水汽主要來源于印度洋、孟加拉灣,由于喜馬拉雅山脈和雅江地形對暖濕氣流的屏障、阻擋作用,水汽輸送沿途補充很少,至雅江源區其勢頭基本消失,氣候以半干旱型為主。雅江源區周邊4站以靠近雅江的日喀則最高,近35 a平均年降水量為429.59 mm,大于普蘭152.33 mm、改則172.20 mm和獅泉河70.35 mm。

雅江源區近35 a年平均降水量的波動較大,增加趨勢不明顯(圖2),平均增長率為0.43 mm/10 a,這與近30 a青藏高原降水大體上以增加的趨勢為主,但總體顯著性水平不高[7-8]相一致。雅江源區多年平均降水量為206.12 mm,明顯低于雅江中游拉薩站52 a平均降水量427.8 mm和山南貢嘎站近30 a平均降水量為466.2 mm[12]。在1973-1980年,除1974年、1976年和 1979年外,降水均較充沛。在1980-1997年降水波動較大,以1982年和1989年最低,分別為145.45 mm和142.30 mm,1988年較高,為274.05 mm。在1998-2004年降水較充沛,除2001年外,均高于多年平均值,2000年最高達282.65 mm。2004年以后降水較小,均低于多年平均值,以2005年降水較小,為169.18 mm。

雅江源區11月-翌年4月為干季,高空西風占優勢,空氣干燥,晴而少雨;5-9月為雨季,暖濕氣流影響顯著,多陰雨。降水量變化存在明顯的季節差異性,主要集中于5-9月,占全年降水量的89.72%,以7月和8月較高,分別為75.73 mm和81.42 mm。

2.3 日照時數變化

雅江源區1973-2007年日照時數的年變化(見圖3)顯示,多年平均日照時數為3 295.16 h,明顯低于雅江中游拉薩站近10 a日照時數2 900 h和山南貢嘎站近10 a日照時數2 910 h[12],對于植物生殖生長更有利。近35 a來,年平均日照時數波動性較大,上升趨勢不顯著。在1986年前屬于日照時間較短期,最低值為3 148.1 h,僅有1976年、1979年和1986年高于多年平均值。1986-1996年間屬于年日照時數較長期,最高值為3 451.3 h。1997年后,年日照時數呈下降趨勢,僅有 2004年和 2007年高于多年平均值,2002年日照時數低至3 153.43 h,僅次于1977年。

雅江源區日照時數的季節變化差異較大,在5月和10月出現兩個峰值,分別為356.43 h和332.16 h,以1月最低,為241.47 h,隨后升高,至5月到達最大值。

2.4 風速變化

雅江源區季風特征明顯,冬半年為西風帶所控制,夏半年受暖濕氣流的影響。風是引起土壤風蝕、風沙化土地發育和大片草場淪為荒漠的最直接動力,風速越大,風蝕能力越強。雅江源區1973-2007年平均風速變化(見圖4)顯示,多年平均風速為2.92 m/s,高于雅江中游河谷貢嘎機場站1997-2006年的平均值2.5 m/s[12]。近35 a來,年平均風速下降趨勢明顯,在1992年以前,除1978年、1986-1988年間外,均高于多年平均風速2.92 m/s,1992年后除1996年外,均低于多年平均風速。

風速變化存在明顯的季節差異性。2月至6月平均風速均大于3.22 m/s,以3月份風速最大,為3.67 m/s。7月至次年1月份平均風速均小于2.95 m/s,以11月份最小,為2.20 m/s。風速月變化趨勢表現在1-3月增加,3-12月逐漸減小。

圖2 雅江源區1973-2007年降水變化

圖3 雅江源區1973-2007年日照時數變化

圖4 雅江源區1973-2007年平均風速變化

3 結論與討論

通過分析,發現雅江源區1973-2007年,多年平均降水量為206.12 mm,多年日平均氣溫為2.77℃、最高氣溫為10.72℃、最低氣溫為-4.81℃,多年平均風速為2.92 m/s,多年平均日照時數為3 295.16 h。氣候變化的主要特征為:

(1)近35 a來氣溫變暖趨勢明顯。在1973-1984年,雅江源區氣溫較低,小于多年平均溫度。1986年以后,氣溫呈波動上升趨勢非常明顯,平均氣溫線性升溫率為0.77℃/10 a,高于近 35 a來的平均值0.47℃/10 a和珠峰地區5站平均線性升溫率為0.234℃/10 a。日平均氣溫、日最高氣溫和日最低氣溫均以7月份最大,分別為 13.76℃、20.91℃、7.59℃,以 1月份最小,分別為-8.81℃、-0.30℃、17.24℃。

(2)近35 a年平均降水量的波動較大,增加趨勢不明顯,平均增長率為0.43 mm/10 a。在1973-1980年,降水均較充沛。1980-1997年降水波動較大,以1982年和1989年最低,分別為145.45 mm和142.30 mm,1988年較高,為274.05 mm。在1998-2004年降水較充沛,除2001年外,均高于多年平均值。2004年以后降水較小,均低于多年平均值。降水量主要集中于5-9月,占全年降水量的89.72%,以7月和8月份較高。

(3)近35 a來,年平均日照時數波動性較大,上升趨勢不顯著。在1986年前屬于日照時間較短期,最低值為3 148.1 h。1986-1996年屬于年日照時數較長期,最高值為3 451.3 h。1997年后,年日照時數呈下降趨勢,僅有2004年和2007年高于多年平均值。以5月份和10月份較高,分別為356.43 h和332.16 h,1月份最低,為241.47 h。

(4)近35 a來,年平均風速下降趨勢明顯,在1992年以前,除1978年、1986-1988年外,均高于多年平均風速2.92 m/s,1992年后,除1996年外,均低于多年平均風速。風速變化存在明顯的季節差異性,以3月份風速最大,為3.67 m/s,11月份最小,為2.20 m/s。

在全球變暖的大背景下,認識高海拔的雅江源區氣候變化,對協調區域生態環境變化與社會經濟發展的關系具有重要的戰略意義和現實意義。高海拔地區對全球氣候變化反應敏感,變暖的幅度一般隨海拔高度升高而增大[2,13];相關研究表明,1954-2002年西藏中南部地區是中國升溫趨勢最為明顯的地區之一,珠峰地區5站1971-2004年氣溫平均線性增溫率為0.234℃/10 a,升溫幅度高于全球平均的升溫率(0.148℃/10 a)[2]。雅江源區近 35 a來的平均值0.47℃/10 a,高于珠峰地區平均線性升溫率(0.234℃/10 a),由此可見,雅江源區是中國同期升溫最顯著的區域。

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