AG  >> Vol. 9 No. 11 (November 2019)

    全球变暖背景下青藏高原气平和降水的气候变更特点
    Characteristics of Temperature and Precipitation Change on the Tibet Plateau under the Background of Global Warming

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作者:  

李娴茹:成都信息工程大年夜学大年夜气迷信学院,四川 成都

关键词:
青藏高原气温降水空间分布变更趋势Qinghai-Tibet Plateau Temperature Precipitation Spatial Distribution Change Trend

摘要:

本文应用1979~2018年欧洲中期数值预告中间肠表气平和降水逐月再分析数据,应用最小二乘法、回归分析、明显性考验等统计学办法研究了青藏高原气平和降水的空间分布特点和变更敏感区域的趋势特点。成果注解:1) 青藏高原全体气温明显低于周边地区的温度,高原上的气温自西向东逐步增长,四时气温差别明显。高原上存在两个明显的气温低值中间,分别是昆仑山地区和祁连山邻近,高值中间位于柴达木盆地地区。2) 青藏高原南北两地的年降水量差别明显,从高原西北部到西北部,降水逐步增多,重要降水中间位于雅鲁藏布江地区,次降水中间位于川西高原地区。高原上有雨季和雨季之分,大年夜部分地区降水集中在夏季,夏季则为一年中的雨季。3) 高原全体出现出增温的趋势,且存在五个气温变更较为敏感的区域,中部的敏感区域增温明显。4) 青藏高原上大年夜部分地区降水未出现出明显的变更趋势,降水明显增添的区域为唐古拉山东部和雅鲁藏布大年夜峡谷地区,降水明显增长的区域为高原西南部的藏南谷地和高原东部的西宁地区。

In this paper, the monthly reanalysis data of surface temperature and precipitation (resolution 0.125˚ × 0.125˚) of ECMWF from 1979 to 2018 were used to study the spatial distribution charac-teristics of air temperature and precipitation on the Qinghai-Tibet plateau and the trend charac-teristics of the change sensitive areas by using the least square method, regression analysis, significance test and other statistical methods. The results show that: 1) the overall temperature of the Qinghai-Tibet plateau is significantly lower than that of the surrounding areas, and the temperature on the plateau gradually increases from west to east, with a significant difference in the temperature of four seasons. There are two obvious low temperature centers on the plateau, namely the Kunlun mountain area and the Qilian mountain area, and the high temperature center is located in the Qaidam basin area. 2) There is a significant difference in annual precipitation between the north and south of the Qinghai-Tibet plateau. Precipitation gradually increases from the northwest to the southeast of the plateau. The main precipitation center is located in the Yarlung Zangbo river region, and the secondary precipitation center is located in the western Sichuan plateau region. There are a dry season and a rainy season on the plateau. Precipitation in most areas is concentrated in summer, while winter is the dry season of the year. 3) The plateau as a whole shows a trend of increasing temperature, and there are five areas with relatively sensitive temperature changes, and the sensitive areas in the middle of the plateau show a significant increase in temperature. 4) Precipitation in most areas of the Qinghai-Tibet plateau did not show an obvious change trend. The regions with significant decrease in precipitation were the eastern Tanggla Mountain and the Yarlung Zangbo Grand Canyon, while the regions with significant increase in precipitation were the south Tibet valley in the southwest of the plateau and the Xining region in the east of the plateau.

1. 引言

全球气候变更是铛铛代界及往后长时代内,人类合营面对的巨大年夜挑衅,与人类的将来慎密相干 [1]。近100年来,由于人类生活临盆的影响和天然气候的赓续变更,全球气候变暖的景象已被人们广泛地接收 [2]。全球气候变暖使得极端事宜出现的频率和强度均产生变更,如:高平和霜冻、洪涝和干旱、沙尘和雾霾等极端气象事宜频繁产生 [3] [4] [5]。我国事全球气候变更的敏感区和明显区之一 [6],对我国气候停止研究有益于进一步分析全球气候将来的生长变更。

青藏高原位于我国西南部,均匀海拔4000 m,是我国西南地区重要的生态安然樊篱 [7]。它是世界上海拔最高、地形最为复杂的高原,属于全球气候体系中一个重要的构成部分,其高大年夜的地形关于我国乃至北半球大年夜气环流及全球气候体系都有重要的影响 [8]。另外,青藏高原被誉为“亚洲水塔”,其丰富的水资本储备关于我国资本开辟和运用具有重要的意义 [9]。因青藏高原具有纬度低、海拔高,太阳辐射强和植被类型齐备等独特的属性,属于气候变更的敏感区和生态脆弱区 [10],又因其受人类活动影响小,是中国气候变更的启动区 [11]。2000年以来,气候变更愈来愈激烈,青藏高原是研究气候变更与生态变更的幻想区域。

在全球气候变暖的背景下,青藏高原作为气候变更的缩小年夜器 [12] [13],气平和降水等气候条件都将会产生不合程度的变更,进而影响我国乃至全球的气候生长和变更 [14]。关于全球变暖背景下高原气平和降水的时空变更敏感区域(即变更加倍明显的地区)气候变更特点研究较少 [15]。是以,本文将针对青藏高原气候变更敏感区域气平和降水的动摇特点和变更趋势,这将有助于加深对青藏高原气候变更的懂得,同时可认为研究青藏高原气候变更敏感区的变更成因和猜想供给参考。

2. 材料与办法

2.1. 材料

应用欧洲中期数值预告中间(ECMWF)气平和降水逐月再分析数据(分辨率0.125˚ × 0.125˚)来分析空中均匀气平和降水的空间分布特点,材料拔取时间为1979~2018年,应用了近40年来的最新数据停止研究。

2.2. 办法

为了商量全球变暖背景下青藏高原气平和降水的气候变更特点,本文采取的重要办法有最小二乘法、回归分析、明显性考验等统计学办法。最小二乘法是一种数学优化技巧。它经过过程最小化误差的平方和寻觅数据的最好函数婚配。应用最小二乘法可以简便地求得未知的数据,并使得这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小。最小二乘法还可用于曲线拟合。其他一些优化成绩也可经过过程最小化能量或最大年夜化熵用最小二乘法来表达。本文应用最小二乘法求得函数模型后可用于计算未知的数据,并使得这些求得的数据与实际数据间误差的平方和最小。一元线性回归是回归分析中仅触及到两个变量的分析办法,重要根据最小平办法或其他办法,从样本数据来肯定一元线性回归模型中常数项与回归系数的值。回归方程的靠得住性和误差的大年夜小都应经过明显性考验和误差计算。在本文中,采取t考验的办法来对趋势的计算成果停止明显性考验。

3. 研究成果

3.1. 气温的年均匀空间分布特点

图1为1979~2018年青藏高原空中气温多年均匀的空间分布。如图所示,青藏高原气温随着纬度和海拔高度出现出不合的变更特点,随着纬度的减小,气温逐步增大年夜,在同一纬度上,随着海拔高度的增长,气温逐步减小。高原上的气温出现出东高西低的分布特点,东部大年夜部分地区年均匀气温在0℃以上,而西部地区根本是在−5℃以下。高原地表年均匀气温分布在−10℃~10℃,全体气温明显低于周边地区的温度。高原上存在两个明显的气温低值中间,个中一个位于高原西北部(76˚~82˚E, 34˚~36˚N)的昆仑山地区,最低气温为−12.5℃,另外一个位于高原西南部的祁连山脉邻近(96˚~100˚E, 38˚~40˚N),最低气温为−5℃,温度高于昆仑山地区。气温高值中间位于高原西南部的柴达木盆地地区(92˚~98˚E, 36˚~38˚N),年均匀气温为5℃~15℃。另外,在高原边坡地位,气温变更率较大年夜,特别是在高原南北两侧。高原南部的雅鲁藏布江地区海拔高度较低,受印度洋暖湿气流北上的影响,地表年均匀气温在0℃以上。

3.2. 气温的季候均匀空间分布特点

青藏高原地表春、夏、秋、冬四时气温的空间分布如图2所示,四个季候中,高原上气温全体出现出从西北部向西北部递增的趋势,高原南北两侧温度梯度较大年夜,柴达木盆地地区和昆仑山地区在四时均分别表示为气温的高值中间和低值中间。春季,高原地表由于积雪的覆盖,大年夜部分地区气温在0℃以下,与周边地区比拟,升温较慢。夏季,高原上的气温除西北小部分地区外,均在0℃以上,温度梯度小,是一年中温度最高的时节,个中,柴达木盆地地区升温最为明显。春季,分布特点与春季类似,高原南部的温度梯度较春季更小。夏季,高原全体气温在0℃以下,西南部和西北部的气温低值中间明显,西北部气温可达−20℃以下,温度梯度明显。

Figure 1. Multi-year average spatial distribution of surface air temperature on the Tibet Plateau from 1979 to 2018

图1. 1979~2018年青藏高原空中气温多年均匀的空间分布

Figure 2. Multi-year average spatial distribution of surface temperature in four seasons over the Tibet Plateau from 1979 to 2018

图2. 1979~2018年青藏高原空中四时气温多年均匀的空间分布

3.3. 降水的空间分布特点

停止降水空间分布特点分析时也是应用ERA-Interim逐月的再分析材料,对多年的积累降水停止均匀。图3是1979~2018年高原上逐年积累降程度均值的空间分布,可以看出:青藏高原年降水量在南北两地差别明显,自西北向西北,降水逐步增多,大年夜部分地区降水在800 mm以下。高原西北部的降水梯度大年夜于西北部,重要的降水中间位于高原南部(27˚~30˚N, 92˚~95˚E)的雅鲁藏布江地区,年积累降水量可达6000 mm,降水梯度大年夜,变更明显。高原西北部存在一个次降水中间,重要位于川西高原地区,年降水在2400~2800 mm。两个降水极小区域分别位于高原西南部的柴达木盆地和唐古拉山西部的藏北高原上,大年夜部分地区年降水量小于400 mm,与川西、林芝等地的比拟,降水稀少,可见高原上的降水存在明显的空间差别。

Figure 3. Perennial average spatial distribution of annual cumulative precipitation on the Tibet Plateau from 1979 to 2018

图3. 1979~2018年青藏高原年积累降水多年均匀的空间分布

青藏高原各季候降水量存在差别,如图4所示,春、夏、秋、冬四个季候的降水均存在由西北至西北偏向逐步递增的分布特点,雅鲁藏布江流域和川西高原分别表示为重要的降水中间和次降水中间。夏季是高原重要的降水时节,除柴达木盆地和藏北高原两个降水极小值中间外,大年夜部分地区积累降水均在200 mm以上,喜马拉雅山南麓积累降水量达1600 mm,向西北偏向延长,在昆仑山一带,降水较多。从春季、春季到夏季,高原上的降水顺次减小。夏季,高原南部的降水极值仍可达1600 mm,但影响范围减少,西北部的次降水中间降水量为200~400 mm,除两个降水极值中间外,高原降水根本小于200 mm,为一年中的雨季。整体来讲,高原存在明显的雨季和雨季,大年夜部分地区降水重要集中在夏季,夏季为一年中降水最少的季候,为雨季。

气平和降水的变更趋势

从气温年际变更趋势的空间分布图(图5)上可以看出,高原全体气温年际变率均为正值,解释高原全体出现出增温的趋势,但温度增长的趋势大年夜小存在地区性的差别。大年夜部分地区年际变率在0.015~0.04℃。高原上存在五个气温变更较为敏感的区域,分别位于高原西南部(28˚~31˚N,84˚~92˚E)的雅鲁藏布江流域、高原西部(34˚~36˚N,79˚~81˚E)的昆仑山南部地区、高原中部(33˚~36˚N,90˚~94˚E)的五道梁地区、高原西南部(35˚~40˚N,91˚~100˚E)的柴达木盆地地区及高原东部(33˚~36˚N,99˚~104˚E)的青海湖南部地区,气温变更均在0.04℃/a以上,东部、西南部及西南地区变更率可达0.05℃/a。除高原西北部和西部部分地区变更率小,在0.03℃以下,且未经过过程明显性考验外,其他地区均经过过程明显性程度为0.05的明显性考验,可信度较高。

Figure 4. Multi-year average spatial distribution of accumulated precipitation in different seasons on the Tibet Plateau from 1979 to 2018

图4. 1979~2018年青藏高原各季积累降水多年均匀的空间分布

Figure 5. The spatial distribution characteristics of the annual variation trend of air temperature on the Tibet Plateau from 1979 to 2018

图5. 1979~2018年青藏高原气温年际变更趋势的空间分布特点

从降水年际变更趋势的空间分布图(图6)上可以看出,高原上降水年际变更趋势的分布异样存在空间上的差别。高原东部、北部、西部等大年夜部分地区降水年际变率小,出现出微弱的增多趋势,高原南部的藏南谷地地区(27˚~30˚N, 88˚~92˚E)和高原东部的西宁地区(35˚~37˚N, 100˚~105˚E)降水增长趋势较为明显,变更率为0.5~1 mm/a。在高原的边坡地位,降水呈减小的趋势,以0~0.5 mm/a的变更率增添。降水变更最明显的区域集中在高原西北部(27˚~32˚N, 93˚~99˚E)的唐古拉山东部和雅鲁藏布大年夜峡谷地区,地位较高原南部的气温变更敏感区域加倍偏东,年积累降水出现出明显的降低趋势,逐年积累降水增添量达1.5 mm以上,高原西北部的川西高原地区降水量也出现出降低的变更趋势,变更率为0 mm~−1 mm/a。而印度地区与高原南部敏感区域的变更情况相反,逐年积累降水量明显增长。图6中黑色散点填充的区域代表经过过程明显性考验的地区,高原西南部、西北部和东部三个降水变更区域均经过过程95%的明显性考验。

Figure 6. Spatial distribution characteristics of interannual variation trend of precipitation on the Tibet Plateau from 1979 to 2018

图6. 1979~2018年青藏高原降水年际变更趋势的空间分布特点

4. 结论

1) 青藏高原地表年均匀气温明显低于周边地区的温度,自高原西部到东部,气温逐步增长。高原上四时气温差别明显。青藏高原年积累降水量南北存在明显的差别,从高原西北部到西北部,降水逐步增多。高原上重要降水中间位于雅鲁藏布江地区,次降水中间位于川西高原地区。

2) 高原全体气温年际变率均为正值,全体出现出增温的趋势。在高原西南部、中部、东部、西南部和西部分别存在气温变更较为敏感的区域,且中部的敏感区域增温明显。敏感区域内,气温年际变率高于我国均匀气温的年际变率,年均匀最低气温的增幅明显高于年均匀最高气温的增幅。

3) 青藏高原上大年夜部分地区降水未出现出明显的变更趋势,降水增添的敏感区域位于高原西北部,降水增长的敏感区域位于高原西南部和东部。

基金项目

成都信息工程大年夜学本科教授教化工程项目(BKJX2019007,BKJX2019013,BKJX2019042,BKJX2019056,BKJX2019062,BKJX2019081,BKJX2019089,BKJX2019120和JY2018012)支撑。

文章援用:
李娴茹. 全球变暖背景下青藏高原气平和降水的气候变更特点[J]. 地球迷信前沿, 2019, 9(11): 1042-1049. https://doi.org/10.12677/AG.2019.911110

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