青藏高原50年来水循环要素变化趋势及其区域差异性 张寅生12第四纪研究

第３ ２卷 第 １期 ２ ０ １ ２年 １月
第 四 纪 研 究 Ｑ Ｕ Ａ Ｔ Ｅ Ｒ Ｎ Ａ Ｒ Ｙ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ Ｓ
Ｖ ｏ ｌ ． ３ ２ ， Ｎ ｏ ． １ Ｊ ａ ｎ ｕ ａ ｒ ｙ ，２ ０ １ ２
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ ７ ４ １ ０ ． ２ ０ １ ２ ． ０ １ ． １ ０
蒸发皿蒸发、 潜在蒸 发 以 及 参 照 蒸 发 均 显 示 同 步 下
１ ０ ］ 降趋势 ［ 。而年日照时数和平均 风速的 显著 下降，
以及年平均相对湿度的明显增加可能是年蒸发皿蒸 发量显著下降的主 要 原 因， 平均气温日较差的显著 减小和降水量的增加在蒸发量减少趋势中的作用也 不可忽视。 即使平均序列 的 变 化 显 示 规 律 下 降 趋 势， 但是 日照时数、 风速和 Ｐ ｅ ｖ ａ变 化 趋 势 依 然 有 空 间 不 均 图５ ） 。日照时数总体下降， 但高原 西部、 中部 一性（ 和西南部部分地区呈上升趋势；风 速除零 星地 区外 ｅ ｖ ａ 在西南部和最西部地区依然 均为负趋势；而 Ｐ 为正趋势。
表１ 青藏高原以及不同流域大气水汽含量 和降水年代际距平平均值 Ｔ ａ ｂ ｌ ｅ１ Ｄ ｅ ｃ ａ ｄ ａ ｌ ｍ ｅ ａ ｎａ ｎ ｏ ｍ ａ ｌ ｉ ｅ ｓｏ ｆ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｐ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄｖ ａ ｐ ｏ ｒ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅｆ ｏ ｒ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｂ ａ ｓ ｉ ｎ ｓｉ ｎＴ ｉ ｂ ｅ ｔ ａ ｎＰ ｌ ａ ｔ ｅ ａ ｕ
９ ］ ， 尤其 １ ９ ６ ６～ ２ ０ ０ １年 期 间， 无论 发力的下降 趋 势 ［
降水 ／ ｍ ｍ １ ９ ６ ０～ １ ９ ６ ９ １ ９ ７ ０～ １ ９ ７ ９ １ ９ ８ ０～ １ ９ ８ ９ １ ９ ９ ０～ １ ９ ９ ９ ２ ０ ０ ０～ ２ ０ ０ ９ － １ １ ２ － ０ ４ － ８ ２ ６ ９ － ６ ８ ２ ８ ９ － ５ ９ － １ ８ ５ － １ ２ ６ － ２ ２ － １ ４ ５ － ６ ２ １ ０ ５ － ６ ３ ６ ９ １ ７ ５ １ ３ ２ － ６ ８ １ ４ ３ － ２ ３ ６ － １ １ ６ ５ ８ － １ ３ ４ ２ ６
青藏高原是全球气候变化的敏感区， 近５ ０年来 其变暖 幅 度 超 过 北 半 球 和 同 纬 度 的 其 他 地 区
［ １ ］
ｅ ｒ ａ ４ ０再分析地表土壤 水分资 料， 并结合 台站资料、
４ ］ ， 从 水 循 环 的 驱 动 因 子、 前期径流 变 化 研 究 成 果 ［
。
气候变暖背景下， 气温的升高对青藏高原水文循环 的影响， 是目前 急 需 回 答 的 科 学 问 题。 结 合 所 选 择 的河流流域内的水 文 气 象 资 料， 分析青藏高原的主 要河流水文要素序 列 的 变 化， 对揭示全球变暖对青 藏高原水文循环 的 影 响 具 有 特 殊 的 意 义。 另 外， 由 于水资源短缺问题 的 日 趋 严 重， 中国许多大河发源 于青藏高原， 分析青 藏 高 原 主 要 流 域 气 候 变 化 对 径 流变化的影响对中国水资源演变形势的预测也具有 重要的现实意义。
－ ２ ４ － ２ ０ ２ － ６ ０ １ ６ ６ － ０ ４ ２ ２ ５
水汽压 ／ ｈ Ｐ ａ １ ９ ６ ０～ １ ９ ６ ９ １ ９ ７ ０～ １ ９ ７ ９ １ ９ ８ ０～ １ ９ ８ ９ １ ９ ９ ０～ １ ９ ９ ９ ２ ０ ０ ０～ ２ ０ ０ ９ － ０ ０ ６ － ０ ０ ８ － ０ ０ ４ － ０ １ ７ ０ ０ ７ － ０ ０ ９ － ０ １ ０ － ０ ０ ４ － ０ １ ３ － ０ ０ ８ － ０ ０ ８ － ０ ０ ３ － ０ ０ ５ － ０ １ ２ － ０ ０ ５ ０ １ ０ ０ １ ４ ０ ０ ９ ０ ０ ９ ０ ０ ６ ０ ０ ６ ０ １ ２ ０ １ ５ ０ １ ０ ０ １ ９ － ０ ０ ４ － ０ １ ０ － ０ ０ ９ ０ １ ３ ０ ３ ０
。然而， 众多研究
成果尚缺乏系统的归纳。本 文 拟 利 用 图 １ 所示气象
第一作者简介： 张寅生 男 ４ ９岁 研究员 自然地理学专业 Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ： ｙ ｓ ｚ ｈ ａ ｎ ｇ ＠ ｉ ｔ ｐ ｃ ａ ｓ ． ａ ｃ ． ｃ ｎ ９ ７ ３项目） （ 批准 号： ２ ０ １ ０ Ｃ Ｂ ９ ５ １ ７ ０ １ ） ， 国家自然科学基金项目（ 批 准 号：４ ０ ７ ７ ５ ０ ４ ５ ） 和中国科学院“ 百人 国家重点基础研究发展规划项目（ 计划” 项目（ 批准号：Ｋ Ｚ Ｃ Ｘ ２ － Ｙ Ｗ－ Ｂ Ｒ － ２ ２ ） 资助 ２ ０ １ １ － １ １ － ０ ８收稿， ２ ０ １ １ － １ ２ － １ １收修改稿
文章编号 １ ０ ０ １ － ７ ４ １ ０ （ ２ ０ １ ２ ） ０ １ － ９ ５ － ０ ８
青藏高原 ５ ０年来水循环要素变化趋势 及其区域差异性
张寅生 马颖钊 郭燕红 Ｓ ｕ ｈ ａ ｉ ｂＢ ． Ｆ ａ ｒ ｈ ａ ｎ
（ 中国科学院青藏高原研究所青藏高原环境变化与地表过程重点实验室， 北京 １ ０ ０ ０ ８ ５ ）
的变化趋势表明降水减少位于高原边缘部分。 为显示 大 气 水 汽 含 量 和 降 水 变 化 的 空 间 差 异 表１ 分列了 青 藏 高 原 不 同 流 域 大 气 水 汽 含 量 和 性， 降水 １ ９ ６ ０～２ ０ ０ ９年 代 际 距 平 平 均 值。 结 果 显 示 １ ９ ９ ０年以来高原整体大气 水 汽 含 量 增 加， 其中较为
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第 四 纪 研 究
２ ０ １ ２年
图１ 青藏高原水文分区和气象台站分布图 Ｆ ｉ ｇ １ Ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｂ ａ ｓ ｉ ｎ ｓ ａ ｎ ｄｍ ｅ ｔ ｅ ｏ ｒ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｎｔ ｈ ｅＴ ｉ ｂ ｅ ｔ ａ ｎＰ ｌ ａ ｔ ｅ ａ ｕ （ Ｔ Ｐ ）
图３ １ ９ ６ ０～ ２ ０ ０ ９年青藏高原降水（ ａ ） ｂ ） 变化趋势分布 与水汽压（ Ｆ ｉ ｇ ３ Ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆ ｔ ｒ ｅ ｎ ｄ ｓｄ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ１ ９ ６ ０～２ ０ ０ ９ｏ ｎｔ ｈ ｅＴ Ｐ ， （ ａ ） ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｐ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ （ ｍ ｍ／ １ ０ ａ ）ａ ｎ ｄ（ ｂ ） ｖ ａ ｐ ｏ ｒ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ （ ｈ Ｐ ａ ／ １ ０ ａ ）
平均 长江 黄河 西南 西北 高原内陆
ห้องสมุดไป่ตู้
下降：１ ９ ６ ０～２ ０ ０ ９年 线 性 趋 势 为 － ０ １ ｍ／ ｓ ／ １ ０ ａ ， 相 ｅ ｖ ａ１ ９ ６ ０～２ ０ ０ ９年 间 以 － ２ ４ ５ ｍ／ １ ０ ａ的 线 性 趋 应Ｐ 势减少。 过去的研究成果亦揭示了高原总体规模地表蒸
图２ １ ９ ６ ０～ ２ ０ ０ ９年青藏高原五大流域年均温序列 Ｆ ｉ ｇ ２ Ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆａ ｉ ｒｔ ｅ ｍ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｏ ｍ ａ ｌ ｉ ｅ ｓｄ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ １ ９ ６ ０～ ２ ０ ０ ９ ， ａ ｖ ｅ ｒ ａ ｇ ｅ ｄｆ ｏ ｒ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｂ ａ ｓ ｉ ｎ ｓｏ ｎｔ ｈ ｅＴ Ｐ
５ ］ 水变化趋 势 一 直 存 在 争 议。 马 晓 波 和 胡 泽 勇 ［ 认
为２ ０ ０ １年 为 止 高 原 总 体 降 水 有 所 增 加， 最大为 １ ０ ２ ％ 。以前研究成果认为高原南北降水变化存在 明显差异， 特别是高 原 南 部 和 东 北 部 降 水 几 乎 成 相
６ ， ７ ］ 。然而 图 ３ ａ 所显示的 １ ９ ６ ０～２ ０ ０ ９年 反的变化 ［
地表条 件 以 及 降 水、 蒸 发 以 及 径 流 变 化， 对高原 １ ９ ６ ０年以来的水文环境变 化 做 一 趋 势 性 分 析， 以提 供相应水文学研究的背景材料。
２ 显著、 同步的地表升温
依据图 １ 所示水系分布， 我们分别计算了 ５ ０年 来五大流域年均温序列， 其１ ９ ６ ０～ ２ ０ ０ ９的气温 距平 如图 ２ 所示。五 大 流 域 均 显 示 显 著 的 升 温 过 程， 而 ９ ６ ０年 以 来 升 温 幅 且时间变化几 乎 同 步。各 流 域 １ 度 ２～ ４ ℃， 升温趋势为 ０ ２ ４～ ０ ４ ５ ℃／ １ ０ ａ 。全球以 及中国的气候分析 表 明， 全球变暖以冬季升温幅度
干燥地区增加幅度更大（ 西北、 高原内陆流域） 。
４ 大气驱动因子（ 日 照， 风 速， 蒸发 力） 的减弱
对于水分循环 来 讲， 太阳辐射是其最主要的能
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张寅生等： 青藏高原 ５ ０年来水循环要素变化趋势及其区域差异性
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９ ７ ５年 以 来 显 著 大气 动 力 驱 动 强 度 的 平 均 风 速 自 １
东部与北部中心部分大气水汽含量降低。除大气水 汽含量外， 地表降水亦受地形以及其他因素影响， 因 而其 变 化 趋 势 的 分 布 与 大 气 水 汽 也 有 所 不 同 （ 图３ ｂ ） 。大 致 是 高 原 边 缘 部 分 降 水 减 少， 内部增 加。而且其 正 趋 势 分 布 中 心 与 大 气 水 汽 含 量 不 重 合。与气温相比， 青藏高原降水变化要复杂的多， 降
２ ， ３ ］ 大为特点、 且气温 升 降 区 域 差 异 明 显 ［ 。 因 此， 青
１ 资料
依水文 区 划， 青 藏 高 原 分 属 五 大 流 域： 黄河水 系、 长江水系、 西南 水 系、 西北内流区和藏北高原内 流区（ 图１ ） ， 其中藏北高原内流区为高原特有的闭 合流域。 ０世 纪 ５ ０年 青藏高原 水 文 气 候 学 观 测 始 于 ２ 代， 常规气象台站 ７ ０余 个。 ２ ０世 纪 ７ ０年 代 起， 高 原不同尺度的水文气候学变化的分析研究受到学术 界的重视， 并已取得许多成果
［ ２～ ７ ］
藏高原区域整体显 著 的、 时间与空间同步的升温过 程， 是其水文环境变化的驱动特征。
３ 大气水分与降水变化的空间不均一性
地表 水 汽 压 的 物 理 意 义 是 大 气 所 有 水 汽 的 总 图３ ｂ 给出了青藏高原 １ ９ ６ ０～２ ０ ０ ９年 水 汽 压 变 量， 化趋势分布。其空 间 分 布 呈 不 规 则 模 式， 大部分地 区大气水汽含量 增 加， 趋势最大可达 ０ １ ５ ｈ Ｐ ａ ／ １ ０ ａ ；
摘要 基于气象台站、 再分析资料分析以及过去研究成果的综合， 系统总结了 过 去 ５ ０年 青 藏 高 原 水 文 环 境 变 化 趋势及其区域差异性。显著、 同步的地表升温是青 藏 高 原 水 分 循 环 最 为 显 著 驱 动 特 征。 日 照、 风速的下降形成大 气驱动因子的减弱， 表现为蒸发力下降。大气水汽 含 量 与 其 他 因 子 造 成 降 水 量 微 弱 增 加， 但 区 域 差 异 明 显。 随 着 地表气温上升， 最大积雪水当量减少、 冻土活动层厚度增加。尽管蒸发力下降， 地表 土 壤 湿 度 的 增 加 依 然 导 致 蒸 散 发微弱增加。 主题词 水文环境 青藏高原 降水 中图分类号 Ｐ ３ ３ ９ 文献标识码 Ａ