青藏铁路沿线1373年以来气温和地温的变化研究

96 0 中 国 沙 漠 26 卷
( GRMa) 以及班戈年平均气温 (B Ga) 的相关系数分 别为 01 72 、01 166 、01 458 。格尔木年平均地温与气 温和班戈 年平 均气 温的 相关 系数 分别 为 01 135 、 01 323 。格尔木年平均气温与班戈年平均气温的相 关系数为 01 10 。当雄的年平均地温与格尔木年平 均地温和班戈年平均气温以及格尔木年平均气温存
第 26 卷 第 6 期 2006 年 11 月
中
J OU RNAL
国 沙 漠
O F D ESER T R ESEA RC H
文章编号 :10002694X(2006) 0620959204
Vol . 26 No . 6 Nov. 2006
ground2temperat ure in Dangxio ng (c) and Geermu (d)
趋 势方 程中 , b1 ×10 称 为 变 化 倾 向 率 , 单 位 为 ℃/ 10a 。b1 值的符号反映上升或下降的变化趋 势 , b1 < 0 表示在计算时段内呈下降趋势 , b1 > 0 表 示呈上升趋势 。b1 绝对值的大小可以度量其演变趋 势上升 、下降的程度[10 ] 。
2 气温和地温的周期诊断
表 3 给出了 1372 —1990 年历史气候资料功率 谱分析的主要周期 (计算全部用 n/ 4 截取) 。从表 3 可以看出 : 当雄 1479 —1990 年年平均地温序列资 料 ,通过 95 %信度的周期有 4 个 ,主要集中在 21 2～ 41 8 a 的短周期 。格尔木 1373 —1991 年年平均地温 序列资料 ,通过 95 %信度的周期有 7 个 ,有 308 a 和 154 a 两个长周期 ,其余为 2～3 a 的短周期 。格尔 木 1724 —1981 年年平均气温序列资料 ,通过 95 % 信度的周期主要集中在 21 5 a 。班戈 1414 —1985 年 年平均气温序列资料 ,通过 95 %信度的周期主要集 中在 3 a 。看来 ,气温和地温变化主要集中在 2～3 a 的短周期 ,长周期变化比较少 。
气温 16 世纪 、19～20 世纪相对偏暖 ,而 15 世纪 、17～18 世纪偏冷 ,20 世纪的增温程度超过了 19 世纪的水平 。自
然波动周期为 4～5 个 。
关键词 : 青藏铁路沿线 ; 历史气候 ; 世纪变化
中图分类号 : P467
文献标识码 : A
树木年轮资料具有准确确定年代 、连续性强和分 (简称历史气候 ,下同) ,通过气候变化的诊断分析 ,
境与工程研究所知识创新工程项目 (2004117) 共同资助 作者简介 :时兴合 (1963 —) ,男 (汉族) ,青海乐都人 ,副研级高级工程师 ,主要从事高原气候预测和诊断工作 。
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3. 1 年代际的变化特征
表 2 历史气候资料的互相关系数 Tab. 2 Correlation coeff icients of the history climate data
项目和名称
当雄 DXs
格尔木 GRMs
格尔木 GRMa
班戈 B Ga
当雄 DXs
1. 0
格尔木 GRMs
格尔木 GRMa
班戈 1420 —1980 年年平均气温年代际的变化 特点是气温呈缓慢的上升趋势 (图 1 中 a) 。其中 , 15 世纪 、17 世纪后半叶和 18 世纪前半叶 、20 世纪 前半叶气温为相对的偏低阶段 ,其余时段气温以相 对偏高为主 。年代际的年平均气温相对较高年代出 现在 16 世纪 40 年代 ,10 a 平均为 - 0. 86 ℃,而相对 较低的 10 a 则出现在 20 世纪 30 年代 ,10 a 平均为 - 2. 34 ℃, 10 a 平 均 气 温 的 最 暖 和 最 冷 相 差 11 48 ℃。20 世纪 70 年代年平均气温开始回升 。
站名 当雄 班戈 格尔木
纬度/ (°N) 30. 48 31. 37 36. 42
经度/ (°E) 91. 10 90. 02 94. 90
海拔高度/ m 4 200. 0 4 700. 0 2807. 7
属地 西藏 西藏 青海
历史资料年代 地温 1479 —1990 气温 1414 —1985 地温 1373 —1991/ 气温 1724 —1981
1 资料与方法
气候变化历史 ;康兴成等[4] 利用树木年轮资料重建了
利用西 藏 当 雄 、班 戈 和 青 海 格 尔 木 站 (表 1)
柴达木盆地东部近2 000 a 来的气温变化 ; 张志华 1373 —1990 年 618 a 来的历史温度资料 (资料由中国
等[5] 利用树木年轮资料重建了祁连山地区1 310 a 以 来湿润指数的年际变化 ;秦宁生等[6～8] 利用青南高原
表 3 历史气候资料的周期分析表 Tab. 3 Periods of history climate data
项目及名称
功率谱周期/ a
谐波周期/ a
班戈 B Ga
3. 0 、3. 1
23 、29 、34 、36
格尔木 GRMa
2. 6 、2. 5
18 、21 、24 、29
当雄 DXs 3
4. 8 、3. 0 、2. 6 、2. 2
列得出 :功率谱方法对气候短揭示能力较强 。谐波 分析的周期中 ,17 a 以上的周期出现的频次相对较 多 ,这一现象和韩淑 等得出的结论一致 。
3 气温和地温的变化特征
在比较好的相关性 ,可作为青藏铁路沿线气温和地 温的典型历史气候资料 。
辨率高等特点 ,长期以来在环境变化研究中得到高度 试图寻找该地区历史气候的共同周期和年代际变化
重视[1] ,吴祥定等[2] 利用不同时期树轮衔接法 ,恢复 的共同规律 ,以期为青藏铁路安全运营提供服务 。
了拉萨市近2 000 a 来的气候变化 ,并建立了详细年 表 ;邵雪梅等[3] 利用树轮记录重建了青藏高原东部的
笔者利用青藏铁路沿线 (格尔木 —拉萨段 ,29° 向率。应用气候诊断方法比较各序列之间的周期 、年
～37°N ,91°～95°E) 最新 、最长的历史气候代用资料 代际的变化趋势及特征 ,揭示变化的共同规律。
表 1 历史气候资料的地理信息
Tab. 1 Geography information of the history climate data
班戈 B Ga
0. 72 333 1. 0
0. 166 33 0. 135 33
1. 0
0. 458 333 0. 323 333
0. 10 3 1. 0
注 : 333 、33 、3 表示相关系数值分别通过了 01 0001 、01 001 、 01 01 的显著性水平检验 。
2. 2 周期分析
青藏铁路沿线 1373 年以来气温和地温的变化研究
时兴合1 , 李栋梁2 , 赵燕宁 3 , 秦宁生1 , 汪青春1 , 朱西德1
(1. 青海省气候中心 , 青海 西宁 810001 ; 2. 中国科学院 寒区旱区环境与工程研究所 , 甘肃 兰州 730000 ; 3. 青海省气
象台 , 青海 西宁 810001)
摘 要 : 利用青藏铁路沿线 (格尔木 —拉萨段) 近 600 a 的历史气候代用资料 ,统计了各资料的年代序列 ,并用相
关 、功率谱 、谐波 、趋势分析等气候诊断方法进行了研究 。结果表明 :年平均地面温度 17 世纪中后期至 18 世纪初
为偏冷阶段 ,20 世纪后期为偏暖阶段 ,升温从 18 世纪中期开始 ,一直维持到 20 世纪末 。该地区年平均地面温度和
格尔木 1730 —1980 年年平均气温年代际的变 化特点是气温呈缓慢的下降趋势 (图 1 中 b) 。其 中 ,18 世纪中叶 、20 世纪 30～40 年代气温为相对的 偏高阶段 ,18 世纪后期至 19 世纪初 、19 世纪 70 年 代 、20 世纪 20 年代和 50～60 年代气温为相对的偏 低时段 。10 a 平均气温的异常高值出现在 18 世纪 的 40 年代 ,平均值为 51 72 ℃,而异常低值出现在 18 世纪 90 年代 ,10 a 平均值为 31 72 ℃,10 a 平均气温 的最暖和最冷相差 21 0 ℃。20 世纪 70 年代年平均 气温开始明显回升 。
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6 期
时兴合等 : 青藏铁路沿线1 373 a 以来气温和地温的变化研究
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图 1 班戈 (a) 及格尔木 (b) 年平均气温和当雄 (c) 及格尔木 (d) 年平均地温历史资料的年代际变化 Fig. 1 Decadal variations of annual mean temperat ure in Bange (a) and Geermu (b) , annual mean
科学院寒区旱区环境与工程研究所大气物理研究室 提供) ,用相关 、功率谱 、谐波 、趋势分析等[10～11] 方法
树轮资料重建了近 500 a 来的气候变化 ;汪青春等[9] 对历史气候资料进行分析 ,计算气温、地表温度 (简称
利用乌兰树木年轮重建沱沱河冬季气温序列 。
地温 ,下同) 的年代际和百年平均以及气候变化的倾
格尔木 1380 —1990 年年平均地温年代际的变 化特点是地温呈缓慢的上升趋势 (图 1 中 d) 。其 中 ,15 世纪中后期 、17 世纪中后期至 18 世纪初地温 基本为偏低阶段 ,15 世纪初 、16 世纪中叶 、18 世纪 后期至 20 世纪地温为偏高阶段 。格尔木年平均地 温的 10 a 异常偏高阶段出现在 15 世纪 20 年代 ,平 均值为 71 97 ℃,而异常偏低阶段则出现在 17 世纪 90 年代 ,平均值 61 28 ℃,二者的波动值为 11 69 ℃。