青藏高原年代际气候变化研究进展

第36卷第2期2008年4月

气　象　科　技

M ETEOROLO GICAL SCIENCE AND TECHNOLO GY

Vol.36,No.2Apr.2008

青藏高原年代际气候变化研究进展

邹燕1,2　赵平1

(1中国气象科学研究院,北京100081;2福建省气象局气候中心,福洲350001)

摘要　青藏高原是全球气候系统的重要组成部分。从降水、气温、积雪及能量源汇方面,系统地阐述了众多学者关于青藏高原年代际气候变化的研究进展。研究显示,近百年来高原的气温变化可分为4个阶段,即20世纪20年代之前偏冷,20～50年代偏暖,60～70年代气温下降以及80年代至今的持续偏暖;80年代前后全球性的暖跃变在高原气候变化上同样存在,而且更超前于北半球。全球变暖的环境下,高原降水趋于增加,高原积雪呈偏多状态。高原气候的变化还存在着明显的地域性和季节性差异。文中还综述了青藏高原的热源和地形作用对亚洲季风爆发、季风区降水等区域和全球气候变化影响的研究成果,并简要提出了研究中存在的问题和今后的科研方向。关键词　青藏高原　年代际气候变化　大气热源　亚洲季风

中国气象局气候研究开放实验室开放课题(LC2004C 211)、中国气象局气候变化专项(CCSF200722)共同资助作者简介:邹燕,女,1970年生,硕士,高级工程师,主要从事东亚季风研究,Email :zy163zouyan @ 收稿日期:2006年12月26日;定稿日期:2007年5月30日

引言

青藏高原范围广大,地势高耸,平均海拔高度在4000m 以上,发育着丰富的积雪、冰川、冻土、森林、

草原、荒漠、湖泊等多种自然景观。由于“冰冻圈”

(包括季节雪盖、高山冰川以及冻土)为气候系统中较为活跃的重要成员,对全球气候变化的响应十分敏感,因此,青藏高原在全球气候系统中一直占据着重要地位。人们也常常将青藏高原与南极、北极并称为地球“三极”。研究青藏高原不同时间尺度的气候特征,及其对全球气候变化特别是20世纪全球变暖的大环境的响应,具有重要的现实意义和理论价值,长期受到国内外科学界的高度关注。

早在20世纪50年代,叶笃正等

[1]

和Flohn

[2]

分析了青藏高原上空的热力结构及其对大气环流的影响,指出青藏高原上空大气在夏季是热源。高由禧[3]指出,青藏高原夏季感热和潜热加热为亚洲和太平洋地区最大的。之后,陈隆勋等[4]、Yanai 等[5]、丁一汇等[6]先后计算了青藏高原的热状况,并且讨论了它们的变化特征。这些研究使我们初步认识了青藏高原的热状况的基本特征,极大地推动了青藏高原气候学研究的进展。

本文旨在对青藏高原年代际气候变化特征及其

在全球和区域气候变化中重要性等方面的研究成果做一个系统回顾。

1　青藏高原年代际气候变化的研究进展1.1　气温

众多学者基于不同年限高原地面温度资料的分析显示,青藏高原近百年的气温变化呈明显的年代际特征,全球性的80年代暖突变在高原同样存在。一些学者还进一步分析计算了高原的增温速率和突变时段。

王绍武等[7]利用冰芯代用资料得到1880～2000年我国西部4个区(西北、新疆、青藏、西南)的

气温序列,得出近百年来我国西部地区的气温变化

趋势与东部地区较一致,表现为19世纪末到20世纪20年代之前气温偏低,20世纪20～50年代持续偏暖,而且这一时期的气候变暖在西部更为明显。50年代起西部气温明显下降,80年代开始持续上

升。青藏地区20年代最暖,30年代次之,40年代与30年代相差不大。之后,青藏地区气温逐渐下降,

到80年代又再次回升,20世纪末达到近百年最暖,其中1998年成为有观测记录以来120年中最暖的一年。刘晓东[8]根据近40年高原温度与北半球温度的相关,将高原的平均温度曲线延长到20世纪

初,将20世纪高原气温也划分为2个冷段和2个暖段,并进一步确定了3次突变年,即1918年和1971年的“暖突变年”以及1952年的“冷突变年”。韦志刚等[9]用青藏高原72个地面气象站1962～1999年资料得出近38年青藏高原的变暖趋势以及1980年左右全球性的暖突变在青藏高原也明显存在的结论。Liu和Chen[10]利用地面气象观测资料计算出1955～1996年高原平均增温速率为每10年0.16℃,超过同期北半球平均的表面气温增加幅度。高原的不同温度物理量升势虽相近,但升温速率不同,而且由于最低气温上升速率明显高于最高气温,造成高原气温日较差显著减小[11]。

高原的气温变化存在季节性和区域性差异。Liu和Chen[10]的计算显示,四季中以冬季增温最为明显,增温率达到每10年0.32℃,而春季增温率最小,仅为每10年0.006℃。此外,韦志刚等[9]的研究也显示大多数台站冬春季升温率大于汛期;20世纪80年代高原的明显升温以冬春季更强烈,汛期则表现为青海区强烈升温而西藏区呈微弱降温趋势。测站海拔高度不同,其增暖趋势也有差异,增暖幅度随测站高度升高而增大,但不呈线性增加[11,12]。有学者指出,从60年代起,青藏高原东侧和东南侧在3000m以下存在一个变冷带,85°～95°E间自南到北存在一个强变暖带,且变冷带和变暖带十分不连续,存在着正负交替的变化[12]。汤懋苍等[13]指出气温变化与平均情况不一致的主要出现在两种类型的地区:一类是在地形背风河谷的中游一段,其最冷时段出现在70～80年代,而不是60年代;另一类地区是高大山系(喜马拉雅山、昆仑山等)的北坡,其特点是1970年前后温度有一陡升。突变分析还显示,不同的温度物理量以及同一物理量在不同季节的特征量,其突变时段和地点各异,比如平均气温突变开始于柴达木盆地(1973年),最高、最低气温及气温日较差突变分别开始于高原东部、柴达木盆地和高原南部等地[11]。

高原的气温演变也佐证了高原是全球气候变化启动区的论点。Liu和Chen[10]得出50年代中期以来青藏高原气温的显著增暖早于全球和北半球。刘晓东[8]的研究也表明高原温度变化的位相明显超前于北半球,在百年尺度上冷暖期比我国东部至少要早10年以上。青藏高原各区的气温突变多发生在20世纪80年代,大部分地区早于北半球1988年的气温突变[11]。

1.2　降水

基于不同时段的资料分析显示,高原近30～50年降水逐渐增加的总体趋势,同时高原降水气候分布也表现出了明显的地域性和季节性差异。

对近百年我国西部降水的分析表明,20世纪前50年,中国西部与中国东部的降水量变化趋势相似,呈波动式,以10～20年的年代际变化为主;而自1950以后,东部大部分地区降水量有减少的趋势,而西部却呈现出增加的趋势[14]。吴绍洪等[15]利用1971～2000年青藏高原77个气象台站的地面气象资料,也得出了青藏高原近30年降水趋于增加、最大可能蒸散趋于降低以及大多数地区干湿状况有向湿发展的趋势,并指出气候因子与地表干湿状况间并不是线性关系,存在很大的不确定性。姚莉[16]分析了青藏高原记录较完整的15站1969～1998年的降水资料,发现近30年青藏高原降水前少后多以及年降水量有逐步增加的趋势。汤懋苍等[13]根据其所定义的气候阶段划分标准,将近40多年高原各站的雨量变化划分为3个阶段。基于1961～1995年青藏高原地面观测站资料的分析也显示年降水呈60年代下降、70年代到80年代增加,以及80年代之后又下降的3段式分布特征[17]。高原降水的年代际分布特征还表现在高原降水具有8～11年和准19年的周期振荡,这些周期振荡在高原气候演变的不同阶段的显著性有差异[9]。

一些学者对比分析了高原不同区域或不同季节的降水演变特征,结果显示了高原降水气候特征的区域性和季节性差异。对1961～1995年青藏高原地面观测资料的分析显示,60年代和70年代高原夏季平均降水量呈明显减少趋势,而年平均降水量并没有这种特征。显然,这一时段夏季降水的显著减少被其它季节的降水量增加所补偿了[17]。韦志刚等[9]的研究表明,近38年来青海区冬春降水和西藏区存在相同的位相变化,即20世纪60年代基本偏多,70年代和80年代初偏少,80年代中到90年代偏多;而汛期降水青海区与西藏区呈反相关系。汤懋苍等[13]按干湿段分布顺序的不同将高原各地分为基本相反的两大类:一类以拉萨为代表,1967～1989年为干段,其前后为湿段,因其与季风的强弱变化基本同相,可称为“季风多雨区”;另一类以狮泉河为代表,1969～1986年为湿段,其前后为干段,

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