雅鲁藏布江源区近35年气候变化特征

李海东,沈渭寿,佘光辉,程建敏,孙 俊,孙明

（1.南京林业大学森林资源与环境学院,南京210037;2.环境保护部南京环境科学研究所,南京210042;3.江苏省水文水资源勘测局连云港分局,江苏连云港 222004）

近百年来,全球的平均地面气温呈现明显的上升趋势[1],气候变化对自然生态系统以及社会经济体系产生了深远的影响[2],是当今全球面临的重大挑战。青藏高原由于具有独特而又复杂的高原气候,是气候变化的敏感区和启动区[3]。年平均气温从20世纪60年代以来一直是逐渐升温的,而且气候变暖与海拔高度密切相关,增温率随着海拔高度的升高而增大[4-5]。青藏高原降水的变化趋势还存在争议[6-8],如20世纪50年代至90年代初期,在沿雅鲁藏布江一带降水呈减少趋势,而藏东南、藏南、藏北地势较高地区及青海北部降水增加,1971-2000年西藏大部分地区年降水量变化为正趋势,而阿里地区呈较为明显的减少趋势。

雅鲁藏布江(简称雅江)发源于喜马拉雅山北麓海拔5 590 m的杰马央宗冰川。雅江源区是2001年国家环境保护总局确定的10个国家级重要生态功能保护区建设试点之一,其生态功能状况关系到中游西藏日喀则、拉萨等经济较发达地区,以及下游大峡谷生物多样性重要地区的生态安全。雅江源区地处西藏西南部,海拔4 600～6 800 m,地势高亢,几乎没有受到来自印度洋的暖湿气流的影响,气候寒冷、干旱,地理位置决定了高原季风环流对气候条件的特殊作用[3,6]。

雅江源区生态环境极其脆弱,随着高原气候变暖,生态环境的变化显著,表现为雪线上升、冻土退化、湿地干化、湖泊萎缩,导致草地退化、风沙化土地发育和蔓延明显。因此,分析近35 a来雅江源区气候变化的特征与趋势对于揭示该区域生态环境演变趋势具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 研究区自然概况

雅江源区位于西藏自治区西南边陲,地理坐标为北纬 29°09′-30°58′,东经 81°57′-84°30′,面积约26 347.82 km2。雅江源区系指以西起杰马央宗冰川,南北分别至喜马拉雅山和冈底斯山分水岭,东至仲巴县与萨嘎县行政界线,西、南、北均以河流分水岭为界的马泉河流域(又称当却藏布),是世界上最高的江河源,包括日喀则地区仲巴县帕羊区全部、扎东区大部、隆嘎尔区小部分,阿里地区革吉县东南角、普兰县的东缘以及萨嘎县的很小面积,仲巴县占94.27%[9]。其中,仲巴县辖13个乡镇,2万余人。据雅江源区周边日喀则站、普兰站、改则站和狮泉河站等4个基本站点1973-2007年气象资料分析,雅江源区多年平均降水量为206.12 mm,多年日平均气温为2.77℃、最高气温为10.72℃、最低气温为-4.81℃,年平均风速为2.92 m/s,年日照时数为3 295.16 h。

来源于印度洋、孟加拉湾的东南暖湿气流虽能沿雅江谷地西进,但经大拐弯后向西抬升,至源区其势头基本消失。翻越喜马拉雅山脉的暖湿气流,水汽多在迎风坡凝结降落,背风坡受下沉气流的影响,气流干燥,降水稀少。属典型的高原寒冷干旱半干旱气候区,具有光照充足,辐射强度大,干湿季节明显,暖季凉爽,冬季严寒的特点。

1.2 资料与数据处理

由于雅江源区内没有气象观测站点,气候数据缺乏,笔者通过对源区周边日喀则站、普兰站、改则站和狮泉河站等4个基本站1973-2007年气象资料进行等权平均取值,采用线性趋势方法,分析雅江源区气象因子的变化特征及趋势。所用资料为国家气象局整编的1973-2007年4个标准时次的日资料,包括日平均气温、最高最低气温、降水量、日照时数、日平均风速等。雅江源区周边4个站点基本情况见表1。

表1 雅江源区周边4个气象站点基本情况(1973-2007年)

2 结果与分析

2.1 气温变化

气温的分布主要取决于海拔高度和纬度,其次也与局部地形有关[4,10]。雅江源区位于喜马拉雅山脉北侧和冈底斯山脉南侧,地势高亢,占据对流层1/3～1/2,海拔高,气温较低。雅江源区1973-2007年多年日平均气温为2.77℃,日最高平均气温为10.72℃,日最低平均气温为-4.81℃,远低于我国东部同纬度低海拔地区。日平均气温、最高气温和最低气温的年变化(见图1)显示,近35 a气温变暖趋势明显,与已有报道[4,8]的青藏高原从20世纪60年代以来一直是逐渐升温的态势一致,但升温更显著,日平均气温的线性拟合方程为y=0.0472x-0.849,R2=0.496 6。在 1973-1984年,雅江源区气温较低,小于多年平均温度,以1978年日平均气温和最低气温为极端最低值,分别为1.44℃和-6.32℃,1983年日最高气温较低,为9.47℃,略低于1997年日平均最高气温9.47℃。近35 a来极端最高气温为2007年的12.18℃。1986年以后,气温呈波动上升趋势非常明显,4站日平均气温线性升温率为0.77℃/10 a,高于近35 a来的平均值0.47℃/10 a和珠峰地区5站平均线性升温率为0.234℃/10 a[2]。有报道指出[11],1961-2007年,西藏地区年平均气温大约以每0.32℃/10 a的速率上升,明显高于全国和全球的增温速率,尤其是海拔4 000 m以上地区升温最快,可见,雅江源区气温变暖速度高于西藏平均值。

雅江源区气候表现出明显的季风特征,冬半年为西风带所控制,气温较低,夏半年受暖湿气流的影响,气温较高。雅江源区气温的季节变化呈峰值现象,以7月份最大,日平均气温、日最高气温和日最低气温最大值分别为13.76℃、20.91℃、7.59℃。以1月份最小,日平均气温、日最高气温和日最低气温最低值分别为-8.81℃、-0.30℃、17.24℃。

图1 雅江源区1973-2007年气温变化

2.2 降水变化

雅江源区水汽主要来源于印度洋、孟加拉湾,由于喜马拉雅山脉和雅江地形对暖湿气流的屏障、阻挡作用,水汽输送沿途补充很少,至雅江源区其势头基本消失,气候以半干旱型为主。雅江源区周边4站以靠近雅江的日喀则最高,近35 a平均年降水量为429.59 mm,大于普兰152.33 mm、改则172.20 mm和狮泉河70.35 mm。

雅江源区近35 a年平均降水量的波动较大,增加趋势不明显(图2),平均增长率为0.43 mm/10 a,这与近30 a青藏高原降水大体上以增加的趋势为主,但总体显著性水平不高[7-8]相一致。雅江源区多年平均降水量为206.12 mm,明显低于雅江中游拉萨站52 a平均降水量427.8 mm和山南贡嘎站近30 a平均降水量为466.2 mm[12]。在1973-1980年,除1974年、1976年和 1979年外,降水均较充沛。在1980-1997年降水波动较大,以1982年和1989年最低,分别为145.45 mm和142.30 mm,1988年较高,为274.05 mm。在1998-2004年降水较充沛,除2001年外,均高于多年平均值,2000年最高达282.65 mm。2004年以后降水较小,均低于多年平均值,以2005年降水较小,为169.18 mm。

雅江源区11月-翌年4月为干季,高空西风占优势,空气干燥,晴而少雨;5-9月为雨季,暖湿气流影响显著,多阴雨。降水量变化存在明显的季节差异性,主要集中于5-9月,占全年降水量的89.72%,以7月和8月较高,分别为75.73 mm和81.42 mm。

2.3 日照时数变化

雅江源区1973-2007年日照时数的年变化(见图3)显示,多年平均日照时数为3 295.16 h,明显低于雅江中游拉萨站近10 a日照时数2 900 h和山南贡嘎站近10 a日照时数2 910 h[12],对于植物生殖生长更有利。近35 a来,年平均日照时数波动性较大,上升趋势不显著。在1986年前属于日照时间较短期,最低值为3 148.1 h,仅有1976年、1979年和1986年高于多年平均值。1986-1996年间属于年日照时数较长期,最高值为3 451.3 h。1997年后,年日照时数呈下降趋势,仅有 2004年和 2007年高于多年平均值,2002年日照时数低至3 153.43 h,仅次于1977年。

雅江源区日照时数的季节变化差异较大,在5月和10月出现两个峰值,分别为356.43 h和332.16 h,以1月最低,为241.47 h,随后升高,至5月到达最大值。

2.4 风速变化

雅江源区季风特征明显,冬半年为西风带所控制,夏半年受暖湿气流的影响。风是引起土壤风蚀、风沙化土地发育和大片草场沦为荒漠的最直接动力,风速越大,风蚀能力越强。雅江源区1973-2007年平均风速变化(见图4)显示,多年平均风速为2.92 m/s,高于雅江中游河谷贡嘎机场站1997-2006年的平均值2.5 m/s[12]。近35 a来,年平均风速下降趋势明显,在1992年以前,除1978年、1986-1988年间外,均高于多年平均风速2.92 m/s,1992年后除1996年外,均低于多年平均风速。

风速变化存在明显的季节差异性。2月至6月平均风速均大于3.22 m/s,以3月份风速最大,为3.67 m/s。7月至次年1月份平均风速均小于2.95 m/s,以11月份最小,为2.20 m/s。风速月变化趋势表现在1-3月增加,3-12月逐渐减小。

图2 雅江源区1973-2007年降水变化

图3 雅江源区1973-2007年日照时数变化

图4 雅江源区1973-2007年平均风速变化

3 结论与讨论

通过分析,发现雅江源区1973-2007年,多年平均降水量为206.12 mm,多年日平均气温为2.77℃、最高气温为10.72℃、最低气温为-4.81℃,多年平均风速为2.92 m/s,多年平均日照时数为3 295.16 h。气候变化的主要特征为:

(1)近35 a来气温变暖趋势明显。在1973-1984年,雅江源区气温较低,小于多年平均温度。1986年以后,气温呈波动上升趋势非常明显,平均气温线性升温率为0.77℃/10 a,高于近 35 a来的平均值0.47℃/10 a和珠峰地区5站平均线性升温率为0.234℃/10 a。日平均气温、日最高气温和日最低气温均以7月份最大,分别为 13.76℃、20.91℃、7.59℃,以 1月份最小,分别为-8.81℃、-0.30℃、17.24℃。

(2)近35 a年平均降水量的波动较大,增加趋势不明显,平均增长率为0.43 mm/10 a。在1973-1980年,降水均较充沛。1980-1997年降水波动较大,以1982年和1989年最低,分别为145.45 mm和142.30 mm,1988年较高,为274.05 mm。在1998-2004年降水较充沛,除2001年外,均高于多年平均值。2004年以后降水较小,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月份较高。

(3)近35 a来,年平均日照时数波动性较大,上升趋势不显著。在1986年前属于日照时间较短期,最低值为3 148.1 h。1986-1996年属于年日照时数较长期,最高值为3 451.3 h。1997年后,年日照时数呈下降趋势,仅有2004年和2007年高于多年平均值。以5月份和10月份较高,分别为356.43 h和332.16 h,1月份最低,为241.47 h。

(4)近35 a来,年平均风速下降趋势明显,在1992年以前,除1978年、1986-1988年外,均高于多年平均风速2.92 m/s,1992年后,除1996年外,均低于多年平均风速。风速变化存在明显的季节差异性,以3月份风速最大,为3.67 m/s,11月份最小,为2.20 m/s。

在全球变暖的大背景下,认识高海拔的雅江源区气候变化,对协调区域生态环境变化与社会经济发展的关系具有重要的战略意义和现实意义。高海拔地区对全球气候变化反应敏感,变暖的幅度一般随海拔高度升高而增大[2,13];相关研究表明,1954-2002年西藏中南部地区是中国升温趋势最为明显的地区之一,珠峰地区5站1971-2004年气温平均线性增温率为0.234℃/10 a,升温幅度高于全球平均的升温率(0.148℃/10 a)[2]。雅江源区近 35 a来的平均值0.47℃/10 a,高于珠峰地区平均线性升温率(0.234℃/10 a),由此可见,雅江源区是中国同期升温最显著的区域。

[1]IPCC.Climate Change 2001:The Scientific Basis[M].Cambridge:Cambridge University Press,2001:140-165.

[2]杨续超,张镱锂,张玮,等.珠穆朗玛峰地区近 34年来气候变化[J].地理学报,2006,61(7):687-696.

[3]冯松,汤懋苍,王冬梅.青藏高原是我国气候变化启动区的新证据[J].科学通报,1998,43(6):633-636.

[4]刘晓东,侯萍.青藏高原及其邻近地区近30年气候变暖与海拔高度的关系[J].高原气象,1998,17(3):245-249.

[5]姚檀栋,刘晓东,王宁练.青藏高原地区的气候变化幅度问题[J].科学通报,2000,45(1):98-106.

[6]林振耀,赵晰栾.青藏高原气温降水变化的空间特征[J].中国科学(D辑),1996,26(40):354-358.

[7]杜军,马玉才.西藏高原降水变化趋势的气候分析[J].地理学报,2004,59(3):375-382.

[8]吴绍洪,尹云鹤,郑度,等.青藏高原近30年气候变化趋势[J].地理学报,2005,60(1):3-11.

[9]李海东,沈渭寿,邹长新,等.雅鲁藏布江源区土壤侵蚀特征[J].生态与农村环境学报,2010,26(1):25-30.

[10]樊萍,王得祥,祁如英.黄河源区气候特征及其变化分析[J].青海大学学报:自然科学版,2004,22(1):19-25.

[11]边巴次仁.西藏气候变暖趋势将进一步加剧[N].西部时报,2009-09-11(02).

[12]沈渭寿,李海东,张涛,等.西藏高寒风沙化土地飞播可行性分析[J].生态与农村环境学报,2009,25(1):106-111.

[13]Beniston M,Diaz H F,Bradley R S.Climatic change at high elevation sites:an overview[J].Climatic Change,1997,36:233-251.