全球变化背景下长江源区50年来气温变化分析

李 玥,杨 柯

(1.中国地质大学 (北京)地球科学与资源学院,北京100083;2.中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000)

据联合国2007/2008年人类发展报告所述,全球表面平均温度是衡量气候变化最重要的指标。在过去1,300年里所有的“50年期间”中,最近半个世纪的温度可能是最高的。最近的间冰期大约始于12,000年前,目前世界温度已经达到或接近这一期间的最暖纪录。有充分的证明显示,气温升高正在加快。1850年以来的12个最暖的年份中,11个年份是在1995～2006年期间。在过去的100年当中,地球温度上升了0.7℃。以全球变暖为突出标志的全球气候变化及其可能对生态系统及人类社会产生的影响,已经引起了各国科学家、政府与社会各界的极大关注,都力求从过去和现在的气候变化中展望未来的趋势[1-2]。

气候系统变化的速度远远超过物种能够适应的速度。科学家就危险气候变化的临界值达成了共识,他们将2℃确定为合理的上界,这就是我们采取行动的开端。超过2℃这一临界值后,生态系统 (如:珊瑚礁和生物多样性)面临的压力将进一步加剧。温度上升3℃,20%～30%的陆地物种可能濒临灭绝。全球平均气温已成为衡量全球气

2007～2008年人类发展报告指出,自工业时代以来,全球平均气温已经上升了0.7℃左右;我们还了解到这一趋势正在加剧:全球平均温度正在以每10年0.2℃的速度增长。随着全球气温的上升,局部降雨格局正在发生变化,生态带逐渐转移,海洋日益变暖,冰盖不断融化。全世界不得不适应气候变化。

北极地区的样带研究表明,位于冰冻圈区域,受冻土影响下的寒冻生态系统对全球变化十分敏感,寒冻生态系统的变化直接导致区域土壤性质发生剧烈改变,形成巨大的水分和土壤CO2循环变化效应,将对区域整个地球系统可能产生深刻影响[3-5]。

青藏高原的气候变化不仅是全球气候变化的重要部分,并且由于高原的高海拔和对气候变化反映敏感的冰冻圈环境,使其在不同时段的气候变化同其他区域相比具有幅度大、频率高、变化提前的特点,对全球气候波动有可能起到触发器和放大器的作用[6-7]。

位于青藏高原腹地的长江源区是世界上江河、冰川、雪山最集中的地区之一,是中国最重要、影响范围较大的生态功能区。近几十年来,随着高原气候的急剧变化,长江源区生态环境变化十分显著,主要表现为湖泊萎缩、河流干涸、冰川退缩、湿地退化、水土流失等方面[8-10]。气候变化对长江源区生态环境有着明显的影响。由于气候变暖,该区域冰川退缩,春季冰川融水减少,长江源头径流量降低,减少了下游水资源量;冻土融化,在干旱气候下,地表土壤水分减少,土壤趋于干燥,地下水位下降使地表植被退化;湿地疏干,调节冰雪融化、径流的水源涵养功能减弱,年径流的不均匀性增加,水土流失加剧。超载过牧、人为干扰增加、私挖滥采、耕作粗放等不合理的人类活动也是导致长江源区生态环境退化的一个重要原因。

1 长江源区自然环境概况

2009年7月14日,三江源头科学考察成果通过专家组评审。至此,长江、黄河、澜沧江长度及源头地理坐标被正式确定。据考察,根据以河源为源的原则,当曲的且曲源头应为长江源头;长江源区位于青藏高原腹地、青海省南西部,包括楚玛尔河与通天河交汇处以西的整个长江源头地区,南北以唐古拉山和昆仑山自然分水岭为界。地理坐标: 东经 90°33′～95°20′, 北纬 32°26′～35°46′,总面积 10.56×104km2(图 1)。长江源区是世界高海拔地区生物多样性特点最显著的地区,被誉为高寒生物自然种质资源库。该区以山地地貌为主,地势高亢、山脉绵延、地形复杂,巨大山脉从北、西、南三面围限,形成三面环山的盆谷地态势。海拔多在4300～5000m,北界的昆仑山脉和南界的唐古拉山脉海拔均在6000m以上;西部的可可西里山、乌兰乌拉山和祖尔肯乌拉山海拔多在5000m以上,是青藏高原平均海拔最高的区域。源区水系较为复杂,当曲、沱沱河和楚玛尔河共同组成了长江的三个主要源流。区内气候属青藏高原气候系统,为典型的高原大陆性气候,表现为冷热两季交替、干湿两季分明、年温差小、日湿差大、日照时间长、辐射强烈、无四季区分的气候特征。冬季以西风为主;由于受季风的影响,干湿季明显,降水量少,蒸发量大,气候干燥。在长江源区,水文与气象站点十分稀少,有足够时间系列的连续观测水文站只有3个:楚玛尔、沱沱河、雁石坪;气象站点只有5个:清水河、五道梁、沱沱河、曲麻莱、治多。

长江源区行政区划隶属青海省海西蒙古族藏族自治州格尔木市和玉树藏族自治州曲麻莱、治多及杂多县管辖。居民以藏族为主,占90%以上。长江源区是我国人口密度最小的地区,人口密度不到1人/km2,青藏公路以西基本上为无人区。区域经济以牧业为主。

图1 长江源区示意图

2 长江源区50年来气温变化特征

在长江源区,不论是年平均气温,还是季节平均气温,总体呈变暖趋势。20世纪60年代温度变化的低温期,70年代源区气温回升,长江源区升高0.4℃左右,由于长江源区1985/1986年的大雪[9-10],使得长江源区在20世纪80年代早中期显著偏低。1985/1986年的大雪灾导致其温度降到了近40年来的最低值。除此之外,长江源区从20世纪70年代早期 (具体为1971年)就已开始升温。但因降雪频次多[11-12],受大雪影响,显著升温始于80年代中期。因此,大雪对源区温度具有放大作用,积雪的这种气候效应使源区温度变化呈现区域独特性。

长江源区最低、最高平均气温均在变暖。最低气温主要是在春季和秋季升温,40年分别上升约0.6℃、0.8℃,而最高气温是在夏季和秋季增暖,其中夏季增幅约 0.8℃,秋季增幅约1.1℃[13]。

2.1 年平均气温变化

区域内现有5个气象站,除少数站20世纪50年代建站外,大多数气象站从20世纪60年代开始有连续气象观测资料。本文以沱沱河、五道梁两个比较典型的气象站50年来的连续观测资料为例描述源区气温变化。

沱沱河气象站绘制的年平均气温变化图 (图2)可以看出,20世纪50年代年平均气温呈缓慢上升。1985/1986年的大雪灾导致其温度降到了近50年来的最低值,之后,气温回升迅速,升温显著。

图2 1957～2009年沱沱河气象站年平均气温变化

五道梁气象站绘制的年平均气温变化图 (图3)可以看出,1960年后年平均气温呈缓慢上升。但因降雪频次多[13-14],受大雪影响,有三次显著降温,分别是 1984年、1986年、1997年,持续升温始于80年代后期。

图3 1960～2009年五道梁气象站年平均气温变化

2.2 年平均气温距平变化

年平均气温距平是逐年的年平均气温与1960～2009年近50年的年平均气温之差,反映年平均气温与标准时段相比较的变化情况。分析沱沱河站、五道梁站逐年的年平均气温距平可以发现,在1987～2009年期间,沱沱河地区 (图 4)除90年代有五次年平均气温为负距平外,其余距平均为正值。五道梁气象站 (图5)数据显示,虽然年平均及距平气温有波动,但总体趋势呈上升状态,自20世纪90年代起,距平呈正值,升温显著。这说明近年来源区年平均气温升高一方面在空间上具有普遍性,另一方面在时间上具有持续性。

图4 1957～2009年沱沱河气象站年平均气温距平变化

图5 1960～2009年五道梁气象站年平均气温距平变化

根据两站不同年代气温10年平均距平变化情况 (表1)可以看出,沱沱河与五道梁气象站50年增幅均超过1℃。

表1 长江源区气温不同年代10年平均距平变化情况 (℃)

3 结论与讨论

1)IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)的第三次评估报告综合了科学界的最新研究成果,发现自1861年以来,全球地面平均气温已经增加,20世纪期间增加了0.6±0.2℃。20世纪变暖的速率和持续时间与过去1000年的其他9个世纪相比要大的多[15]。多模式集合预估的未来气候变化表明,21世纪全球平均温度将继续增暖,增温幅度因不同排放情景而异。

近50年长江源区气温显著升高,根据沱沱河气象站和五道梁气象站数据计算得出,平均气温增温幅度为0.355℃/10a,明显高于青藏高原平均增幅[16-17],表明其在整个青藏高原中对全球变暖的响应更为显著。

2)气候变暖存在非对称变化现象,长江源区年平均最高气温和极端最高气温变化明显。根据各站点的气温变化趋势分析知,青藏高原整体气温变化呈上升趋势,对于年温变化,20世纪80年代中期的偏冷和90年代末期的偏暖是遍布整个高原的气温异常事件,高原1998年和1999年的异常增温是和全球变暖的背景联系在一起,高原气温突变时间先于我国其他地区。

综上所述,20世纪中期以来,长江源区存在明显增温趋势,这一点与全球增温相一致,温室气体浓度的增加对这种增暖有显著贡献,预计未来20年将进一步增加。

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