李海東,沈渭壽,佘光輝,程建敏,孫 俊,孫明

（1.南京林業(yè)大學(xué)森林資源與環(huán)境學(xué)院,南京210037;2.環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)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(xiàn)明顯的上升趨勢[1],氣候變化對自然生態(tài)系統(tǒng)以及社會經(jīng)濟(jì)體系產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響[2],是當(dāng)今全球面臨的重大挑戰(zhàn)。青藏高原由于具有獨(dú)特而又復(fù)雜的高原氣候,是氣候變化的敏感區(qū)和啟動區(qū)[3]。年平均氣溫從20世紀(jì)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(guān),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(jì)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(qū)及青海北部降水增加,1971-2000年西藏大部分地區(qū)年降水量變化為正趨勢,而阿里地區(qū)呈較為明顯的減少趨勢。

雅魯藏布江(簡稱雅江)發(fā)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(qū)是2001年國家環(huán)境保護(hù)總局確定的10個(gè)國家級重要生態(tài)功能保護(hù)區(qū)建設(shè)試點(diǎn)之一,其生態(tài)功能狀況關(guān)系到中游西藏日喀則、拉薩等經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū),以及下游大峽谷生物多樣性重要地區(qū)的生態(tài)安全。雅江源區(qū)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(fēng)環(huán)流對氣候條件的特殊作用[3,6]。

雅江源區(qū)生態(tài)環(huán)境極其脆弱,隨著高原氣候變暖,生態(tài)環(huán)境的變化顯著,表現(xiàn)為雪線上升、凍土退化、濕地干化、湖泊萎縮,導(dǎo)致草地退化、風(fēng)沙化土地發(fā)育和蔓延明顯。因此,分析近35 a來雅江源區(qū)氣候變化的特征與趨勢對于揭示該區(qū)域生態(tài)環(huán)境演變趨勢具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)自然概況

雅江源區(qū)位于西藏自治區(qū)西南邊陲,地理坐標(biāo)為北緯 29°09′-30°58′,東經(jīng) 81°57′-84°30′,面積約26 347.82 km2。雅江源區(qū)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(dāng)卻藏布),是世界上最高的江河源,包括日喀則地區(qū)仲巴縣帕羊區(qū)全部、扎東區(qū)大部、隆嘎爾區(qū)小部分,阿里地區(qū)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(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn),2萬余人。據(jù)雅江源區(qū)周邊日喀則站、普蘭站、改則站和獅泉河站等4個(gè)基本站點(diǎn)1973-2007年氣象資料分析,雅江源區(qū)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(fēng)速為2.92 m/s,年日照時(shí)數(shù)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(jìn),但經(jīng)大拐彎后向西抬升,至源區(qū)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(fēng)坡凝結(jié)降落,背風(fēng)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(qū),具有光照充足,輻射強(qiáng)度大,干濕季節(jié)明顯,暖季涼爽,冬季嚴(yán)寒的特點(diǎn)。

1.2 資料與數(shù)據(jù)處理

由于雅江源區(qū)內(nèi)沒有氣象觀測站點(diǎn),氣候數(shù)據(jù)缺乏,筆者通過對源區(qū)周邊日喀則站、普蘭站、改則站和獅泉河站等4個(gè)基本站1973-2007年氣象資料進(jìn)行等權(quán)平均取值,采用線性趨勢方法,分析雅江源區(qū)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)次的日資料,包括日平均氣溫、最高最低氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)、日平均風(fēng)速等。雅江源區(qū)周邊4個(gè)站點(diǎn)基本情況見表1。

表1 雅江源區(qū)周邊4個(gè)氣象站點(diǎn)基本情況(1973-2007年)

2 結(jié)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(guān)[4,10]。雅江源區(qū)位于喜馬拉雅山脈北側(cè)和岡底斯山脈南側(cè),地勢高亢,占據(jù)對流層1/3～1/2,海拔高,氣溫較低。雅江源區(qū)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(yuǎn)低于我國東部同緯度低海拔地區(qū)。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(bào)道[4,8]的青藏高原從20世紀(jì)60年代以來一直是逐漸升溫的態(tài)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(qū)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(qū)5站平均線性升溫率為0.234℃/10 a[2]。有報(bào)道指出[11],1961-2007年,西藏地區(qū)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(qū)升溫最快,可見,雅江源區(qū)氣溫變暖速度高于西藏平均值。

雅江源區(qū)氣候表現(xiàn)出明顯的季風(fēng)特征,冬半年為西風(fēng)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(qū)氣溫的季節(jié)變化呈峰值現(xiàn)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(qū)1973-2007年氣溫變化

2.2 降水變化

雅江源區(qū)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(bǔ)充很少,至雅江源區(qū)其勢頭基本消失,氣候以半干旱型為主。雅江源區(qū)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(qū)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(qū)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(dá)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(qū)11月-翌年4月為干季,高空西風(fēng)占優(yōu)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(jié)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(shí)數(shù)變化

雅江源區(qū)1973-2007年日照時(shí)數(shù)的年變化(見圖3)顯示,多年平均日照時(shí)數(shù)為3 295.16 h,明顯低于雅江中游拉薩站近10 a日照時(shí)數(shù)2 900 h和山南貢嘎站近10 a日照時(shí)數(shù)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(shí)數(shù)波動性較大,上升趨勢不顯著。在1986年前屬于日照時(shí)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(shí)數(shù)較長期,最高值為3 451.3 h。1997年后,年日照時(shí)數(shù)呈下降趨勢,僅有 2004年和 2007年高于多年平均值,2002年日照時(shí)數(shù)低至3 153.43 h,僅次于1977年。

雅江源區(qū)日照時(shí)數(shù)的季節(jié)變化差異較大,在5月和10月出現(xiàn)兩個(gè)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(dá)最大值。

2.4 風(fēng)速變化

雅江源區(qū)季風(fēng)特征明顯,冬半年為西風(fēng)帶所控制,夏半年受暖濕氣流的影響。風(fēng)是引起土壤風(fēng)蝕、風(fēng)沙化土地發(fā)育和大片草場淪為荒漠的最直接動力,風(fēng)速越大,風(fēng)蝕能力越強(qiáng)。雅江源區(qū)1973-2007年平均風(fēng)速變化(見圖4)顯示,多年平均風(fēng)速為2.92 m/s,高于雅江中游河谷貢嘎機(jī)場站1997-2006年的平均值2.5 m/s[12]。近35 a來,年平均風(fēng)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(fēng)速2.92 m/s,1992年后除1996年外,均低于多年平均風(fēng)速。

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

圖2 雅江源區(qū)1973-2007年降水變化

圖3 雅江源區(qū)1973-2007年日照時(shí)數(shù)變化

圖4 雅江源區(qū)1973-2007年平均風(fēng)速變化

3 結(jié)論與討論

通過分析,發(fā)現(xiàn)雅江源區(qū)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(fēng)速為2.92 m/s,多年平均日照時(shí)數(shù)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(qū)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(qū)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(shí)數(shù)波動性較大,上升趨勢不顯著。在1986年前屬于日照時(shí)間較短期,最低值為3 148.1 h。1986-1996年屬于年日照時(shí)數(shù)較長期,最高值為3 451.3 h。1997年后,年日照時(shí)數(shù)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(fēng)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(fēng)速2.92 m/s,1992年后,除1996年外,均低于多年平均風(fēng)速。風(fēng)速變化存在明顯的季節(jié)差異性,以3月份風(fēng)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(rèn)識高海拔的雅江源區(qū)氣候變化,對協(xié)調(diào)區(qū)域生態(tài)環(huán)境變化與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系具有重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實(shí)意義。高海拔地區(qū)對全球氣候變化反應(yīng)敏感,變暖的幅度一般隨海拔高度升高而增大[2,13];相關(guān)研究表明,1954-2002年西藏中南部地區(qū)是中國升溫趨勢最為明顯的地區(qū)之一,珠峰地區(qū)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(qū)近 35 a來的平均值0.47℃/10 a,高于珠峰地區(qū)平均線性升溫率(0.234℃/10 a),由此可見,雅江源區(qū)是中國同期升溫最顯著的區(qū)域。

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