祁彩虹，趙久淵，朱永豐，趙恒和， 孫 瑛

(1.青海省氣象臺(tái),西寧 810001;2.貴南縣氣象局,青海 貴南 813199;3.海南州氣象局,青海 共和 813099)

1 引 言

政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)第五次科學(xué)評(píng)估報(bào)告指出，全球平均地表氣溫上升，全球降水將會(huì)增加，氣溫每升1℃全球平均降水的增長(zhǎng)率將低于大氣水汽的增長(zhǎng)率，降水可能增加0.01℃-1～0.03℃-1[1]。前人的研究結(jié)果認(rèn)為降水沒有明顯的變化特征[2]，但全球和區(qū)域降水由于人類活動(dòng)發(fā)生顯著的變化[3]。盡管如此，研究均顯示不同地區(qū)對(duì)全球變化的響應(yīng)不盡相同。對(duì)降水而言，不同區(qū)域甚至?xí)霈F(xiàn)完全不同的響應(yīng)格局[4]。許多低緯度地區(qū)的降水在增加，中緯度大部分地區(qū)降水量在減少，高緯度地區(qū)的降水量在增多[5]。

近幾十年來(lái)，位于我國(guó)高寒地區(qū)生態(tài)環(huán)境發(fā)生了顯著的變化，主要表現(xiàn)在冰川退縮、湖泊水位下降、源頭水量逐年減少、草場(chǎng)退化及水土流失日趨嚴(yán)重等方面[6～8]。這些生態(tài)環(huán)境問題既有自然因素影響也有人類活動(dòng)的影響，其中氣候變化是不可忽視的重要原因。降水作為最基本的氣候要素，對(duì)生態(tài)環(huán)境的變遷起著決定性作用，其變化已經(jīng)影響到世界上許多地方的各種自然和生物系統(tǒng)。因此，深入認(rèn)識(shí)三江源地區(qū)降水變化事實(shí)及其趨勢(shì)，對(duì)于研究區(qū)域氣溫變化對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)系統(tǒng)及水資源安全影響具有重要意義，同時(shí)對(duì)青海三江源地區(qū)生態(tài)建設(shè)和保護(hù)具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值[9～11]。已有研究表明，高海拔地區(qū)的雨季主要集中于夏季[12]，來(lái)自雅魯藏布江的研究資料顯示，其年降水分布自其河谷地帶向西北依次遞減，其中，雅魯藏布江下游地區(qū)降水最多，而柴達(dá)木盆地西北部降水最少[13-14]。因高原地區(qū)海拔較高，自然環(huán)境復(fù)雜多變，生態(tài)環(huán)境較為脆弱，而生態(tài)環(huán)境往往與降水分布格局相適應(yīng)。因此，降水的異常變化將極大地影響當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的平穩(wěn)發(fā)展[15-16]。高原北部和南部降水量的反相位關(guān)系是高原降水情況的一個(gè)重要特征[17-18]。也有研究顯示，青海地區(qū)的冬春季降水量與西藏地區(qū)汛期的降水量存在相似的相位變化；與此相反，青海地區(qū)汛期的降水量與西藏地區(qū)汛期的降水量變化存在反相位關(guān)系[19]。高原上水汽含量的分布對(duì)高原及其周圍地區(qū)的氣候、旱澇狀況有著重要的影響，考慮到高原水文循環(huán)的重要性，人們對(duì)其進(jìn)行了大量研究。郭曉玲等[20]曾提出1998年后，整個(gè)高原范圍內(nèi)所觀測(cè)的降水量出現(xiàn)突變。Gao et al.[21]采用4套再分析資料(NCEP)和1套模式資料比較了1979～1997年和1998～2011年高原水汽的變化，發(fā)現(xiàn)在高原總體濕度增加的背景下，其東南部趨于暖干化，西南部呈暖濕趨勢(shì)[22]；謝欣汝等[23]基于多源遙感數(shù)據(jù)對(duì)青藏高原夏季降水與水汽輸送進(jìn)行了系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)印度半島北部到孟加拉灣的異常反氣旋導(dǎo)致了高原東南部降水偏多。

興?？h地處環(huán)湖和青南高原過(guò)度地區(qū)，經(jīng)濟(jì)以畜牧業(yè)為主體。過(guò)去該地區(qū)水草豐美，植被覆蓋較好，是野生動(dòng)物樂園。但近年來(lái)，由于氣候變暖，尤其是1990年以來(lái)暖干化趨勢(shì)逐漸加重，濕地萎縮、地下水位下降以及極端氣候事件的增多，致使草場(chǎng)退化、沙化和森林死亡等，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境有局部惡化的趨勢(shì)[5]。造成這一現(xiàn)象的原因很多，既有自然因素，又有人為因素。一方面近年來(lái)不利的氣候條件的變化，如氣溫的升高、降水量的減少、蒸發(fā)量的加大等，導(dǎo)致生態(tài)缺水現(xiàn)象明顯，干暖化趨勢(shì)加?。涣硪环矫嫒祟惢顒?dòng)引發(fā)的生態(tài)環(huán)境問題，隨著農(nóng)牧業(yè)人口、牲畜頭數(shù)等的逐年增多，使草地利用的壓力加大，人類利用自然資源的強(qiáng)度升級(jí)，如開荒、過(guò)度放牧、亂砍亂伐等對(duì)下墊面的干擾加劇，使生態(tài)環(huán)境惡化的步伐加快。此前許多專家分析過(guò)氣候變化對(duì)沙漠化、水資源等生態(tài)環(huán)境影響問題，但主要考慮的是人類活動(dòng)和氣候要素自身變化趨勢(shì)的影響，從氣候基本特征方面研究的較少，而生態(tài)環(huán)境的演變是基本氣候養(yǎng)成特征變化的反映。為此，本文利用1961～2015年氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，分析了興海地區(qū)年、夏半年及冬半年降水分布的變化規(guī)律。

2 研究區(qū)概況和研究方法

2.1 研究區(qū)特征

興?？h位于青海省海南藏族自治州西南部，地處環(huán)湖和青南高原過(guò)渡區(qū)。全縣總面積1.21×104km2，東與貴南、同德隔黃河相望，北與共和縣接壤，西與海西蒙古族藏族自治州都蘭縣毗鄰，南與果洛藏族自治州瑪多縣、瑪沁縣相連。距省會(huì)西寧248km，距海南藏族自治州首府恰卜恰鎮(zhèn)103km。地理坐標(biāo)位置為北緯34°48′～36°14′，東經(jīng)99°01′～100°59′。興海地區(qū)屬高原大陸性氣候；年均降水量為360mm，主要集中于6～9月份；年均溫為-1.7℃，平均海拔3 924m，草地類型以高寒草甸和溫性草原為主，土壤類型為栗鈣土。

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文所采用的1961～2015年逐日降水量、降水日數(shù)資料均來(lái)自于興海縣氣象局。

2.3 研究方法

數(shù)據(jù)利用Excel 2007進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，并利用Sigmaplot12.5進(jìn)行繪圖；對(duì)降水量、降水日數(shù)和降水強(qiáng)度的變化趨勢(shì)采用最小二乘法計(jì)算，并進(jìn)行相關(guān)系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)。

3 結(jié)果與討論

3.1 降水的季節(jié)變化特征

興海地區(qū)降水量的月際和季節(jié)變化(圖1)。從圖1可以看出，興海地區(qū)多年平均降水量為364.2mm，降水量最多的月份主要是7月，為85.2mm，最少月份是12月，僅為0.9mm。春夏秋冬四季降水量分別為65.8、226.0、68.3和4.1mm，分別占全年降水量的比例分別為18.1%、62.1%、18．8%和1.1%。夏半年和冬半年多年平均降水量為327.4mm和36.8mm，分別占全年降水量的89.9%和10.1%。

圖1 興海地區(qū)月和季節(jié)降水量分配Fig.1 The precipitation distribution by months and seasons in Xinghai Area

3.2 不同等級(jí)降水的變化特征

3.2.1 降水量、降水日數(shù)及降水強(qiáng)度

興海地區(qū)地處青藏高原核心地帶，考慮高原地區(qū)氣候變化特點(diǎn)和降水形態(tài)(夏半年主要以雨的形式出現(xiàn)，而冬半年以雪等形態(tài)出現(xiàn))的不同，而且高原地區(qū)暴雨(雪)以上量級(jí)的降水次數(shù)較少，文中將大雨(雪)、暴雨(雪)和特大暴雨(雪)合并為大到暴雨(雪)。為了對(duì)興海地區(qū)降水的氣候變化特征及成因深入了解，按中國(guó)氣象局降水量標(biāo)準(zhǔn)分夏半年(小雨為0.0～9.9mm、中雨為10.0～24.9mm、大到暴雨≥25.0)和冬半年(小雪為0.0～2.4mm、中雪為2.5～4.9mm、大到暴雪≥5.0mm)進(jìn)行等級(jí)降水量和降水日數(shù)的統(tǒng)計(jì)。

興海地區(qū)夏半年和冬半年按三個(gè)級(jí)別的降水量、降水日數(shù)和降水強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表1)。從表1可知，夏(冬)半季各個(gè)級(jí)別的降水占比重最大(小)，量級(jí)越高不同級(jí)別的降水越少。夏半年，小雨、中雨和大到暴雨降水量多年平均分別為193.2、118.3和15.9mm，各級(jí)降水量占夏半年降水量的比重分別為59.0%、36.1%和4.9%，小雨、中雨和大到暴雨降水日數(shù)多年平均為69.6、8.3和0.5d，分別占夏半年降水日數(shù)比重分別為88.8%、10.6%和0.6%，小雨、中雨和大到暴雨降水強(qiáng)度分別為2.8、14.3和31.4mm/d；冬半年小雪、中雪、大到暴雪降水量多年平均為13.4、9.4和13.6mm，占冬半年降水量的比重分別為36.4%、25.5%和37.1%，小雪、中雪和大到暴雪降水日數(shù)多年平均為18.3、2.8和1.7d，占冬半年降水日數(shù)的比重分別為80.3%、12.2%和7.5%，小雪、中雪及大到暴雪降水強(qiáng)度分別為0.7、3.3和8.1mm/d。

表1 1961～2015年興海地區(qū)降水分級(jí)統(tǒng)計(jì)Tab.1 The Classification statistics of precipitation in Xinghai Area from 1961 to 2015

3.2.2 夏半年不同等級(jí)降水的年際變化

從興海地區(qū)夏半年小雨、中雨和大到暴雨的降水日數(shù)、雨量和降水強(qiáng)度的年際變化(圖2)可以看出，小雨降水日數(shù)呈下降趨勢(shì)，氣候傾向率為-0.8d/10a，中雨和大到暴雨的降水日數(shù)呈增加趨勢(shì)，氣候傾向率分別為0.19和0.17d/10a，小雨和中雨降水日數(shù)未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)，大到暴雨降水日數(shù)通過(guò)0.05的顯著性檢驗(yàn)；小雨、中雨和大到暴雨的降水均表現(xiàn)為增加趨勢(shì)，氣候傾向率分別為1.6、1.3和5.4mm/10a，小雨和中雨降水量未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)大到暴雨降水量通過(guò)0.05的顯著性檢驗(yàn)；小雨和大到暴雨的降水強(qiáng)度呈增加趨勢(shì)，而中雨降水強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)，均未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。

注：a，b，c代表小雨；d，e，f代表中雨；g，h，i代表大到暴雨圖2 夏半年不同等級(jí)降水變化特征Fig.2 The variation characteristics of precipitation degrees in summer

3.2.3 降水量的變化特征

年和夏半年降水量年代際變化一致(見表2)，60～70年代和90年代偏少，80年代基本持平，21世紀(jì)00年代偏多。冬半年降水量60～70年代和90～21世紀(jì)00年代偏少，80年代偏多。年平均降水量基本經(jīng)歷了一個(gè)升高的變化過(guò)程。

表2 興海地區(qū)年、夏半年和冬半年降水量的年代際距平變化Tab.2 The decadal variation of precipitation by year, summer and winter in Xinghai Area

3.2.4 冬半年不同等級(jí)降水年際變化

興海地區(qū)冬半年降水量和降水日數(shù)的年際變化曲線(圖3)。

注：j，k，l代表小雪；m，n，o代表中雪；p，q，r代表大到暴雪圖3 興海地區(qū)年、夏半年和冬半年降水量和降水日數(shù)的年際變化曲線圖Fig.3 The variation of precipitation and precipitation days by year, summer and winter in Xinghai Area

從圖3可知，冬半年降水量呈增加趨勢(shì)，氣候傾向率為1.1mm/10a，冬半年多年平均降水量分別為36.8mm；冬半年降水量最大為84.9mm，出現(xiàn)在1989年，最小值出現(xiàn)在1979年為5.6mm，極差為79.3mm。冬半年降水日數(shù)均呈減少趨勢(shì)，氣候傾向率為-0.3d/10a，冬半年多年平均降水日數(shù)為22.8d，冬半年降水日數(shù)最多為48d，出現(xiàn)在1989年，最少值出現(xiàn)在1979年為9d。冬半年降水量和降水日數(shù)均未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)，表明興海地區(qū)冬半年降水量和降水日數(shù)變化不明顯。

4 結(jié) 語(yǔ)

興海地區(qū)水汽主要來(lái)源于孟加拉灣，受西南季風(fēng)和地形因素雙重作用的影響，年降水量的空間分布由東南向西北方逐漸減少，自然降水是該區(qū)地下水、土壤水和地表水的主要來(lái)源[24]，對(duì)該區(qū)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境功能和水文循環(huán)過(guò)程起著重要作用。結(jié)果表明，隨著時(shí)間的推進(jìn)，該區(qū)降水量呈逐年增加的趨勢(shì)；小雨降水日數(shù)趨于減少，而中雨及大到暴雨日數(shù)呈逐年增加的趨勢(shì)；除中雨降水強(qiáng)度減弱外，其余雨量等級(jí)的降水強(qiáng)度均顯著增加；另外，冬半年降水日數(shù)也逐年遞減。