杜 軍， 周刊社， 袁 雷

(1.西藏高原大氣環(huán)境科學(xué)研究所，850001，拉薩；2.西藏高原大氣環(huán)境研究重點實驗室，850001，拉薩；3.西藏自治區(qū)氣候中心，850001，拉薩)

氣候系統(tǒng)的綜合觀測和多項指標(biāo)表明，全球變暖趨勢仍在進(jìn)一步持續(xù)。2016年，全球表面平均溫度再創(chuàng)新高，成為有氣象觀測記錄以來的最暖年份，比工業(yè)化前水平高出約1.1 ℃；亞洲陸地表面年平均氣溫是1901年以來的第2高值；中國年平均氣溫亦屬明顯的偏暖年份[1]。這種全球增暖帶來的時空上非均勻的降水強(qiáng)度和分布的變化，必定對氣候的干濕狀況產(chǎn)生重要影響[2-3]。當(dāng)前，氣候干濕狀況及演變規(guī)律一直是科學(xué)家研究的熱點問題之一。

濕潤指數(shù)(humidity index，Hi)作為熱量與水分的綜合因子，控制陸地生態(tài)系統(tǒng)與大氣之間能量和物質(zhì)交換，可以指示某一地區(qū)能量和濕度從地面到大氣的轉(zhuǎn)換情況，并直接影響到植被生產(chǎn)及其對水分需求[4]。近年來，學(xué)者們基于Hi對中國[3,5-6]及其各區(qū)域[7-11]干濕變化的研究取得了大量成果，并就其主導(dǎo)影響因子進(jìn)行了廣泛的討論[3,7-8,10-11]。青藏高原作為“第三極”和“亞洲水塔”，眾多學(xué)者從干濕狀況的時空分布特征、變化趨勢及其影響因子等方面做了大量的研究[4,12-15]。自1990年以來青藏高原正處于加速升溫階段[16-17]，干濕狀況發(fā)生了明顯變化，這種態(tài)勢在進(jìn)入21世紀(jì)后表現(xiàn)的尤為突出。羌塘高原約占青藏高原總面積1/5，是世界上海拔最高、氣候條件最惡劣的高原。羌塘國家級自然保護(hù)區(qū)(以下簡稱自然保護(hù)區(qū))就位于羌塘高原，這里氣候異常寒冷，屬高原寒帶季風(fēng)干旱氣候，具有獨特的高寒荒漠生態(tài)系統(tǒng)，生態(tài)環(huán)境十分脆弱。作為氣候變化的指示因子和植被生態(tài)系統(tǒng)的影響因子，研究干濕指數(shù)具有重要的科學(xué)意義。目前有關(guān)青藏高原地表干濕狀況的研究，時段大多截至21世紀(jì)初，而近10年最新變化的研究尚未見報道，尤其是針對羌塘自然保護(hù)區(qū)濕潤指數(shù)的變化更是鮮有報道。鑒于此，筆者利用自然保護(hù)區(qū)邊緣5個氣象站點1971—2018年逐日氣象資料，基于Penman-Monteith模型計算潛在蒸散和濕潤指數(shù)Hi，系統(tǒng)地分析近48年自然保護(hù)區(qū)干濕狀況的時空變化規(guī)律，并對干濕變化的成因進(jìn)行討論，明確全球氣候變暖下羌塘高原的干濕分布和變化趨勢，旨為認(rèn)識生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀與過去的差異，為羌塘國家級自然保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和恢復(fù)提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

自然保護(hù)區(qū)位于西藏自治區(qū)西北部，昆侖山、可可西里山以南，岡底斯山和念青唐古拉山以北，地處E 79°59′～90°26′、N 32°12′～36°29′，平均海拔5 000 m以上，被稱為“世界屋脊的屋脊”。自然保護(hù)區(qū)于1993年經(jīng)西藏自治區(qū)人民政府批準(zhǔn)成立，2000年4月4日經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)晉升為國家級自然保護(hù)區(qū)。保護(hù)區(qū)面積約29萬8 000 km2，是我國面積最大的自然保護(hù)區(qū)，僅次于格陵蘭國家公園的世界第2大陸地自然保護(hù)區(qū)，也是平均海拔最高的自然保護(hù)區(qū)。行政隸屬西藏那曲市西部3縣(安多、尼瑪、雙湖)和阿里地區(qū)北部3縣(改則、日土、革吉)[18-19]。

自然保護(hù)區(qū)屬于羌塘高原湖盆高寒草原區(qū)[20]，羌塘高原是青藏高原的主體，處于昆侖山和岡底斯—念青唐古拉山之間，東自內(nèi)外流水系的分水嶺，西以公珠錯—革吉—多瑪一線與阿里西部山地為界。整個地勢南北高、中間低，高原面較完好，北部海拔4 900 m左右，南部約4 500 m。羌塘高原是世界上海拔最高的內(nèi)流區(qū)，流域集水面積小，多季節(jié)性河流。該區(qū)是高原湖泊集中分布區(qū)域，是著名的高海拔湖泊群區(qū)，湖泊大多為咸水湖和鹽湖，淡水湖極少。這里氣候寒冷，氣溫的年日變化大。最暖月平均氣溫6～10 ℃。局地可達(dá)12 ℃；最冷月平均氣溫在-10 ℃以下。年降水量約100～300 mm，自東南向西北遞減。冬春多大風(fēng)。

2 資料與方法

自然保護(hù)區(qū)內(nèi)無長時間序列觀測資料的氣象站，當(dāng)前只能在其周邊選取同屬羌塘高原湖盆高寒草原區(qū)的獅泉河、改則、申扎、班戈和安多5個氣象站(圖1)1971—2018年逐日地面氣象資料(包括平均氣壓、平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫、平均相對濕度、平均水汽壓、平均風(fēng)速、日照時間、日照比例和降水量等)。為了保證數(shù)據(jù)的可靠性，對所有站點的數(shù)據(jù)均進(jìn)行了質(zhì)量控制。

圖1 羌塘國家級自然保護(hù)區(qū)周邊氣象站點分布圖Fig.1 Distribution of meteorological stations around Chang Tang Nature Reserve of Tibet(CTNRT)

2.1 地表濕潤指數(shù)計算

地表濕潤指數(shù)關(guān)系表達(dá)式為

Hi=P/E0。

(1)

式中：Hi為濕潤指數(shù)， 量綱為1；P為降水量，mm/d；E0為潛在蒸散量，mm/d，應(yīng)用1998年FAO推薦并修訂的Penman-Monteith模型計算E0[21]。

2.2 分析方法

利用5個站氣象資料，建立自然保護(hù)區(qū)4季(3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，12月—翌年2月為冬季)以及年潛在蒸散、Hi和氣象因子等序列，以分析自然保護(hù)區(qū)地表Hi的氣候變化特征。氣候基準(zhǔn)期為1981—2010年，多年平均值采用此時段30年的平均值。年代際變化距平為各年代平均值與1981—2010年多年平均值的差，主要用于氣候要素年代之間的比較。

要素的變化趨勢可用下式估計：

Y=a0+a1t。

(2)

式中：Y為要素(如：Hi；潛在蒸散，mm；平均氣溫，℃；氣溫日較差，℃；日照時間，h；平均風(fēng)速，m/s；平均相對濕度，%；平均水汽壓，hPa；降水量，mm)；t為時間，a；a0為常數(shù)項；a1為線性趨勢項，表示要素每年的變化趨勢。采用F檢驗法對擬合的線性回歸方程進(jìn)行顯著性檢驗(P<0.10、P<0.05、P<0.01和P<0.001)。

另外，采用Mann-Kendall(后稱M-K)法[22-24]對年、季Hi進(jìn)行突變檢驗。利用主成分回歸方法[25]討論影響Hi的主導(dǎo)因子。

3 結(jié)果與分析

3.1 濕潤指數(shù)的時空分布特征

在多年平均狀態(tài)下，采用年Hi作為干濕區(qū)域劃分標(biāo)準(zhǔn)[2]，分析結(jié)果表明：自然保護(hù)區(qū)大部分地方Hi<0.5，屬于半干旱和干旱區(qū)，其中西部獅泉河和改則Hi≤0.2，為干旱區(qū)；中部申扎與班戈0.20.5，為半濕潤區(qū)。從自然保護(hù)區(qū)Hi月際變化(圖2)來看，呈單峰型變化，其中3月份最低，為0.03；8月份最高，為0.80；1—5月降水稀少，Hi較低，氣候極為干燥，屬于干旱期；進(jìn)入6月后，降水迅速增加，但仍小于潛在蒸散，Hi為0.45，氣候處在半干旱期；7—9月降水量猛增，為全年最為集中期，占年降水量的69%，大于此同期的潛在蒸散，Hi>0.5，氣候處在半濕潤期。10—12月降水明顯減少，Hi<0.5，氣候處在干旱期。在季尺度上，春、冬2季均為干旱期，夏季為半濕潤期，秋季為半干旱期。

圖2 1981—2010年羌塘國家級自然保護(hù)區(qū)Hi月際變化Fig.2 Monthly variation of Hi in CTNRT from 1981 to 2010

3.2 濕潤指數(shù)變化

3.2.1 年際變化 從保護(hù)區(qū)年、季Hi的變化來看，近48年(1971—2018年)年Hi呈顯著的增加趨勢(圖3a)，但增幅不大，僅為0.001/a(P<0.05)，主要表現(xiàn)在春、夏2季，增幅分別為0.001/a(P<0.05)和0.003/a(P<0.05)；尤其是近28年(1991—2018年)夏季Hi增幅更明顯(圖3b)，增幅達(dá)0.007/a(P<0.05)。秋季和冬季Hi在過去48年里的變化趨勢不明顯，但近28年2季Hi表現(xiàn)為較明顯的減小趨勢(圖3c和d)，幅度分別為-0.004/a(未通過顯著性檢驗)和-0.001/a(P<0.01)。

圖3 1971—2018年羌塘國家級自然保護(hù)區(qū)年、季Hi變化Fig.3 Annual and seasonal variations of Hi in CTNRT from 1971 to 2018

表1為自然保護(hù)區(qū)各站Hi的變化趨勢，在年尺度上，近48年除獅泉河Hi無變化外，其他各站呈增加趨勢，增幅為0.002～0.003/a，以申扎增幅最大(P<0.01)；進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，除安多年Hi趨于減小(-0.002/a)外，其他各地Hi均呈增加趨勢，尤其是改則增幅最為明顯，增幅達(dá)0.004/a(P<0.01)。在季尺度上，近48年春季Hi除獅泉河無變化外，其他各地為增加趨勢，增幅為0.001～0.003/a，以安多增幅最大，這種趨勢在近28年表現(xiàn)的更明顯。夏季Hi變化趨勢的分布與春季相同，不過增幅略大一些，為0.002～0.005/a(申扎最大)；其中，近28年改則夏季Hi增幅突出，達(dá)0.010/a(P<0.01)。秋季，近48年大部分站點Hi呈現(xiàn)為弱的減少趨勢，但在近28年里Hi減小趨勢明顯，以申扎最突出，減幅達(dá)-0.008/a(P<0.01)。冬季，近48年大部分站點Hi無變化，不過安多站在近28年里Hi變小趨勢極為顯著，為-0.007/a(P<0.001)?？傮w來看，自然保護(hù)區(qū)春、夏2季Hi趨于增大，秋季Hi為減小趨勢，而冬季Hi無變化。

表1 1971—2018年羌塘國家級自然保護(hù)區(qū)各站年、季Hi的線性變化趨勢

3.2.2 年代際變化 在年代際變化度上(圖4)，自然保護(hù)區(qū)年Hi在1970s—1990s為負(fù)距平，其中80年代Hi最低；進(jìn)入21世紀(jì)后轉(zhuǎn)為正距平，以2000s年代最大。Hi的季節(jié)分布來看，1970s除夏季外Hi均為負(fù)距平；1980s 4季Hi明顯偏低，以夏季最為明顯，對區(qū)域1980s的Hi減小起到了最大的貢獻(xiàn)；1990s春、夏2季為負(fù)距平，而秋、冬2季為正距平；到2000s—2010s，春、夏2季Hi回升為正距平，尤其是夏季(2000s偏高0.09)，而秋季和冬季Hi為負(fù)距平，以秋季偏低最為明顯，其中2010s偏低0.06。

圖4 1971—2018年羌塘國家級自然保護(hù)區(qū)年、季節(jié)Hi的年代際變化Fig.4 Inter-decadal variations of annual and seasonal Hi in CTNRT during 1971-2018

3.2.3 突變特征 通過對近48年自然保護(hù)區(qū)年和4季Hi進(jìn)行M-K突變檢驗發(fā)現(xiàn)(圖5)，年Hi的UF曲線在1971—1994年期間呈振動變化，從1995年開始快速上升，與UB曲線在1996年相交，且在臨界線±1.96之間，確定在1996年發(fā)生了突變，這與汪步惟等[15]的研究基本相同。其中2002—2018年Hi增加趨勢超過了95%置信度的臨界線，表明年Hi增加趨勢是十分顯著的；突變前后Hi平均值分別為0.282和0.336，突變后較突變前增加了19.1%。同樣，春季Hi也在1995年發(fā)生轉(zhuǎn)折，由偏低躍變?yōu)槠邞B(tài)勢，突變點前后Hi分別為0.073和0.118 mm，后者較前期偏高61.6%；夏季Hi突變較晚，出現(xiàn)在2000年，突變后較突變前Hi增加21.6%；秋、冬2季Hi未發(fā)生突變。

圖5 1971—2018年羌塘國家級自然保護(hù)區(qū)年、季Hi的M-K檢驗Fig.5 M-K test for abrupt variations of annual and seasonal Hi in CTNRT from 1971 to 2018

3.3 潛在蒸散及其影響因子的變化

由于影響潛在蒸散變化的因素眾多，不同因素之間也相互影響，所以潛在蒸散的變化成因十分復(fù)雜。黃會平等[25]認(rèn)為影響潛在蒸散量的因子中，第1主成分為熱力學(xué)因子(氣溫、水汽壓和緯度)，第2主成分為水分因子(相對濕度、降水量)和輻射因子(日照時間)，第3主成分為地理因子(經(jīng)度)和空氣動力學(xué)因子(平均風(fēng)速)，第4主成分為高程因子。以此為據(jù)，因該區(qū)域氣象站點稀少，本文不考慮地理因子，選取7個主要氣候因子(平均氣溫、氣溫日較差、日照時間、平均風(fēng)速、平均相對濕度、平均水汽壓和降水量)，來分析潛在蒸散與各氣候因子的變化。

根據(jù)1971—2018年自然保護(hù)區(qū)年潛在蒸散的變化趨勢(表2)分析，近48年潛在蒸散呈減少趨勢，平均每年減少0.27 mm(未通過顯著性檢驗水平)，不過近28年(1991—2018年)潛在蒸散卻呈現(xiàn)出顯著的增加趨勢，增幅為2.26 mm/a(P<0.05)。就季節(jié)而言，近48年4季潛在蒸散的線性變化趨勢都不是很明顯，秋季略為增加，其他3季趨于減少；而近28年秋、冬2季潛在蒸散趨于增加，增幅分別為0.85 mm/a(P<0.05)和1.36 mm/a(P<0.001)，春、夏2季潛在蒸散基本無變化。

表2 1971—2018年羌塘國家級自然保護(hù)區(qū)年、季潛在蒸散及其影響因子的線性變化趨勢

近48年，自然保護(hù)區(qū)年平均氣溫表現(xiàn)為極顯著的升高趨勢，升幅為0.046 ℃/a(P<0.001)，4季平均氣溫也以0.038～0.060 ℃/a的速度顯著升高，以冬季升溫率最大，尤其是近28年升溫率達(dá)0.11 ℃/a。年氣溫日較差趨于變小，為-0.023 ℃/a(P<0.001)，4季氣溫日較差亦呈減小趨勢，其中夏季減幅最大。年日照時間傾向于減少態(tài)勢，平均每年減少1.92 h(P<0.05)，以夏季減幅最為明顯，為-1.71 h/a(P<0.01)。一年4季平均風(fēng)速均表現(xiàn)為顯著減小趨勢，為-0.022～-0.039 (m/s)/a(P<0.001)，以春、冬2季尤為突出。年、季平均相對濕度波動大，線性變化趨勢不明顯，均在±0.10%/a之內(nèi)。年、季平均水汽壓均呈增加趨勢，其中夏季增幅最大，為0.012 hPa/a(P<0.05)。年降水量以1.18 mm/a(P<0.05)的速度顯著增加，主要表現(xiàn)在春季和夏季。

綜上所述，平均氣溫、降水量和平均水汽壓趨于上升(增加)，氣溫日較差、日照時間、平均風(fēng)速呈下降趨勢，平均相對濕度變化不大，這些氣候因素變化的綜合影響最終造成了近48年自然保護(hù)區(qū)潛在蒸散的減少。

3.4 濕潤指數(shù)與其影響因子的主成分分析

3.4.1 影響濕潤指數(shù)因子的主成分分析 為了進(jìn)一步分析各氣候因子對年Hi的影響，利用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(data processing system, DPS)[26]的主成分分析方法對7個氣候因子進(jìn)行分析(表3和表4)。表3是各影響因子的總方差分解，可以看出前4個主成分的特征值占總方差的比例達(dá)到91.54%，即前4個主成分已經(jīng)對7個因子所涵蓋的信息進(jìn)行了概括，選用前4個主成分代表潛在蒸散影響因子，其中第1主成分的方差貢獻(xiàn)率最大，達(dá)到48.06%。表4是旋轉(zhuǎn)后的主成分載荷矩陣，從表4中可知第1主成分在平均水汽壓和氣溫日較差2個因子上有較大的載荷量，平均水汽壓與第1成分呈正相關(guān)，而氣溫日較差與第1成分呈負(fù)相關(guān)。第2主成分方差貢獻(xiàn)率為21.25%，是次重要的影響因子，該主成分在平均相對濕度、平均氣溫上的載荷量較大，前者與第2成分呈正相關(guān)，后者與第2成分呈負(fù)相關(guān)。第3主成分方差貢獻(xiàn)率為13.6%，該主成分在日照時間、平均風(fēng)速上的載荷量較大，與日照時間呈正相關(guān)，與平均風(fēng)速呈負(fù)相關(guān)。第4成分中氣溫日較差的載荷量最大，與其呈正相關(guān)。

表3 主成分的特征值和貢獻(xiàn)率

表4 旋轉(zhuǎn)成分矩陣

3.4.2 主成分回歸分析 利用DPS[26]中的主成分回歸方法，為了盡可能少的損失信息，提取前4個主成分(p1、p2、p3、p4)，累積貢獻(xiàn)率達(dá)到91.54%，根據(jù)主成分矩陣(表4)，得到主成分方程：

p1=0.285X1-0.421X2-0.383X3-0.418X4+
0.249X5+0.438X6+0.408X7；

(3)

p2=-0.571X1+0.128X2+0.061X3+0.127X4+
0.715X5+0.344X6-0.089X7；

(4)

p3=0.329X1+0.008X2+0.592X3-0.504X4+
0.146X5+0.193X6-0.479X7；

(5)

p4=0.428X1+0.714X2+0.019X3+0.243X4-
0.008X5+0.433X6+0.246X7。

(6)

式中：pi為主成分；X1～X7表述見表4，將以上4個主成分作為自變量，年Hi作為因變量建立回歸模型，即：

Hi=0.026 7p1+0.003 2p2-0.024 4p3+0.009 8p4

(7)

其中修正R2=0.814(P<0.001)，將式(3)～(6)代入式(7)，最終得到主成分標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)方程：

Hi=0.001 9X1-0.004 0X2-0.024 3X3+0.004 0X4+
0.005 3X5+0.012 3X6+0.024 7X7。

(8)

從式(8)標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)來看，降水量X7的影響程度最大，表現(xiàn)為正相關(guān)；日照時間X3的影響次之，呈負(fù)相關(guān)；隨后是水汽壓X6(正相關(guān))，其他因子影響相對較小。同樣，也分析了4季Hi的主成分回歸方程，得到影響程度最大的氣候因子都是降水量，次要因子有所不同：春、秋2季是日照時間(負(fù)貢獻(xiàn))、夏季是氣溫日較差(負(fù)貢獻(xiàn))、冬季是平均氣溫(負(fù)貢獻(xiàn))。

國內(nèi)學(xué)者采用相關(guān)系數(shù)分析[6-8,13-14]、敏感性系數(shù)[5]、主成分分析等[25,27]方法，選取整個研究時段探討了不同氣象要素對潛在蒸散變化的影響，而汪步惟等[15]和曹雯等[28]則分析了潛在蒸散突變前后不同階段的變化趨勢及其影響因素。鑒于此，筆者利用主成分回歸分析方法分析了自然保護(hù)區(qū)年Hi突變前后不同的主導(dǎo)影響因子，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：1996年之前降水量是主導(dǎo)因子(正貢獻(xiàn))，氣溫日較差是次要因子(負(fù)貢獻(xiàn))；1996年之后主導(dǎo)因子也是降水量(正貢獻(xiàn))、次要因子是日照時間(負(fù)貢獻(xiàn))。也就是說降水量少、氣溫日較差大是1971—1995年保護(hù)區(qū)年Hi偏低的主要因素，而降水量增多、日照時間減少則是1996—2018年保護(hù)區(qū)年Hi明顯偏大的重要因素。從季節(jié)看，春季Hi在1995年突變前后，主導(dǎo)因子沒變，均是降水量(正貢獻(xiàn))，不同是次要因子，突變前后分別是氣溫日較差(負(fù)貢獻(xiàn))和日照時間(負(fù)貢獻(xiàn))；而夏季Hi在2000年突變前，主導(dǎo)因子和次要因子都沒有變化，降水量是主導(dǎo)因子(正貢獻(xiàn))，氣溫日較差(負(fù)貢獻(xiàn))是次要因子。

以上分析表明，降水量的多少是主導(dǎo)自然保護(hù)區(qū)干濕狀況的決定因子，隨著降水增多Hi增大，在氣溫升高的背景下，近48年該區(qū)域呈明顯暖濕化趨勢，十分有利于生態(tài)環(huán)境的改善。

4 討論

1)盡管自然保護(hù)區(qū)地表干濕狀況的變化直接影響到自身及其周邊區(qū)域冰凍圈和生態(tài)系統(tǒng)的變化。但由于保護(hù)區(qū)無氣象站，觀測資料嚴(yán)重匱乏，當(dāng)前只能利用周邊與其同屬羌塘高原湖盆高寒草原區(qū)的站點資料來反映自然保護(hù)區(qū)的氣候變化特征。對于自然保護(hù)區(qū)核心區(qū)而言，國內(nèi)學(xué)者目前多以短期觀測、遙感反演和融合產(chǎn)品為主獲取資料[19]，來分析羌塘高原環(huán)境變化。若需準(zhǔn)確認(rèn)識自然保護(hù)區(qū)地表干濕狀況的變化，從長期來看，在自然保護(hù)區(qū)合理布設(shè)綜合氣象觀測站，實時、有效地進(jìn)行觀測；短期來看，應(yīng)加大衛(wèi)星遙感反演數(shù)據(jù)、再分析資料在羌塘高原的適用性研究，以彌補(bǔ)數(shù)據(jù)不足的缺憾。

2)1961—2014年華東、華南以及華中中東部、新疆西北部、東北中部、青海部分地區(qū)Hi呈增加趨勢，Hi趨于減小的地區(qū)主要發(fā)生在半干旱半濕潤氣候區(qū)，其中山東東部、河北西部、山西、甘肅和四川盆地、云貴大部分地區(qū)呈顯著變干的趨勢[3]。2001—2010年青藏高原有25%的區(qū)域在逐漸變干，主要集中在高原南部，特別是高原腹地、西藏東部及甘孜州南部等部分區(qū)域，柴達(dá)木盆地及青海湖區(qū)域也有變干傾向[29]。高原西部、高原北部及高原東北部[29]、羊卓雍湖流域[14]、藏北地區(qū)[30]、大通河流域[31]地表Hi亦呈增大趨勢，與自然保護(hù)區(qū)趨同存異。但與其鄰近的黃河源區(qū)[32]、若爾蓋濕地[33]年Hi卻呈減小趨勢。以上也說明不同地區(qū)干濕狀況變化差異很大。

3)從Hi的定義來看，它的變化取決于降水和潛在蒸散2個分量，氣候變干或變濕則取決于這2個分量的變化速率，但更與潛在蒸散變化有關(guān)，因為潛在蒸散受輻射、溫度、相對濕度和風(fēng)速等氣象要素之間相互作用的綜合影響。目前有關(guān)青藏高原潛在蒸散變化歸因研究的文獻(xiàn)較多，如Chen等[4]認(rèn)為，1961—2000年潛在蒸散減少的主要因子是風(fēng)速和相對濕度；Zhang等[34]指出，1971—2004年風(fēng)速、日照時間減小分別是青藏高原北部、東南部參考蒸散顯著下降的主導(dǎo)因子；尹云鶴等[35]認(rèn)為，風(fēng)速減小是影響青藏高原年潛在蒸散降低的主要原因；汪步惟等[15]分析表明，風(fēng)速變小是1971—1996年高原年參考蒸散減少的主要因素，相對濕度降低則極大地促進(jìn)了1997—2014年高原主體(除高原北緣外)參考蒸散的顯著增加；周秉榮等[36]研究表明，最高氣溫上升、總輻射增加和相對濕度降低是三江源地區(qū)年潛在蒸散呈增加趨勢的主要原因，風(fēng)速的影響較小。以上研究也說明，對影響潛在蒸散變化的主導(dǎo)因子尚存在分歧。而針對青藏高原Hi歸因研究也有報道，杜軍等[30]和Du等[37]利用相關(guān)分析得到，西藏Hi對降水量、相對濕度和氣溫日較差的響應(yīng)最為敏感；王敏等[29]指出降水是導(dǎo)致高原區(qū)域干濕氣候空間格局差異的主要因素；筆者也認(rèn)為降水量是自然保護(hù)區(qū)1年4季Hi變化的主導(dǎo)因子，不過降水量趨于明顯增加，而Hi并明顯增大。因此，影響Hi變化的原因仍是個尚未解決的重大科學(xué)問題，它的影響機(jī)理需要進(jìn)一步研究。

4)近48年自然保護(hù)區(qū)氣候暖濕化愈發(fā)明顯，植被NDVI值趨于增加[38-39]，這也佐證了地表Hi有增大的趨勢。而未來40年西藏Hi趨于增加，環(huán)境水熱要素相對提高，干旱化程度在逐步減小，較利于生態(tài)環(huán)境的改善，尤其對干旱的羌塘自然保護(hù)區(qū)草地荒漠化過程有抑制作用[40]。因此，分析研究羌塘自然保護(hù)區(qū)Hi的變化，可為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境監(jiān)測提供基礎(chǔ)性決策依據(jù)。

5 結(jié)論

1)在多年平均狀態(tài)下，自然保護(hù)區(qū)大部分地方Hi<0.5，屬于半干旱和干旱區(qū)。Hi月際變化呈單峰型，其中3月份最低，為0.03；8月份最高，為0.80。在季尺度上，春、冬2季均為干旱期，夏季為半濕潤期，秋季為半干旱期。

2)近48年(1971—2018)自然保護(hù)區(qū)年平均氣溫以0.046 ℃/a的速度顯著升高，年降水量以1.18 mm/a的變化趨勢明顯增加，暖濕化氣候特征明顯，但自然保護(hù)區(qū)年Hi卻沒有表現(xiàn)出明顯的增大趨勢，只是略有增大，僅為0.001/a，不過夏季Hi增大較明顯(0.003/a，P<0.05)，特別是近28年(1991—2018年)增幅尤為突出，達(dá)0.007/a(P<0.05)。

3)年Hi在20世紀(jì)70年代到90年代為負(fù)距平，氣候偏干，其中80年代Hi最低；進(jìn)入21世紀(jì)后Hi轉(zhuǎn)為正距平，以2000s年代最大，氣候相對較為濕潤。在時間突變點上，年Hi在1996年是一個由相對偏干期轉(zhuǎn)為相對偏濕期的突變點，同樣春季和夏季Hi分別在1995年、2000年發(fā)生了由偏干轉(zhuǎn)偏濕的突變，而秋、冬2季Hi未出現(xiàn)突變。

4)主成分回歸分析顯示，降水量是年Hi變化的主導(dǎo)因子(正貢獻(xiàn))，日照時間起著次要作用(負(fù)貢獻(xiàn))。就季節(jié)而言，影響Hi變化的主導(dǎo)因子都是降水量。從轉(zhuǎn)折前后來看，1996年之前降水量是主導(dǎo)因子(正貢獻(xiàn))、次要因子(負(fù)貢獻(xiàn))是氣溫日較差；1996年之后主導(dǎo)因子仍是降水量(正貢獻(xiàn))、次要因子卻是日照時間(負(fù)貢獻(xiàn))。

感謝中國氣象科學(xué)研究院郭建平研究員對本文英文摘要的修改和潤色。