第22卷第2期 地 理 科 学 V ol. 22 N o. 2
2002年4月SCIE NTI A GE OG RAPHIC A SI NIC A Apr. , 2002文章编号:1000-0690(2002) 02-0190-06
青藏高原气候变化对气候带的影响
赵昕奕1, 张惠远2, 万 军1
(1. 北京大学城市与环境学系, 北京100871; 2. 北京大学环境科学中心, 北京100871)
摘要:, 会导致气候带的变动, 进而导致自然带(区) 50年代到
90年代气温变化分析的基础上, 讨论了40, 并依据对未来气候情景的假
设, , 关 键 词:; ; 中图分类号:A
1 青藏高原的气候带划分指标
由于温度是高寒地区植物生长的限制性因子, 所以进行青藏高原气候带划分时, 首先考虑与温度有关的因子。日平均气温稳定通过10℃的天数(简称日均温≥10℃期间日数) , 是保证禾本科作物籽粒成熟所必需的。而且研究表明以日均温≥10℃期间日数为指标划分高原气候带更合理[1,2]。
因此, 可以将青藏高原气候带的划分指标定为日均温≥10℃期间日数, 并以一年中最暖月的月平均气
温为辅助指标。本文采用这种指标体系研究青藏高原在过去的40年里气候要素变化带来的气候带划分指标的变化情形, 并分析了在全球变暖背景下的气候带的可能变动。由于最冷月的平均气温反映了一年中的极端冷期情况, 也作为划分高原气候带的一种参考。
表1 青藏高原气候带划分指标
T able 1 The index delimiting the climatic z one in the Qinghai 2T ibet Plateau
类 型高原寒带
高原亚寒带高原温带亚热带山地热带北缘山地
日均温≥10℃期间日数(d )
不出现
350
) 最暖月平均气温(℃
24
对自然环境、生产的意义植被稀疏、贫瘠、无农作
无天然林, 牧业为主
一年两熟或两年三熟的农区一年两熟喜温作物, 水稻、茶树等一年三熟热带经济作物
2 过去的40年来气候带划分指标值
的变化
过去的40年来青藏高原气候变化研究表明[3,4],20世纪50年代至80年代青藏高原绝大部分地区气温呈上升趋势, 只有高原东缘的甘孜、康定和松潘一带气温下降。90年代初期, 青藏高原大部分地区仍持续升温, 而且西部干旱区的狮泉
河和改则气温大幅度上升。
而且, 气温倾向率和80年代与50年代10年平均气温差值都表明青藏高原地40年来气温的升高, 即变暖现象的存在, 特别地在高原的主体部分, 西藏和青海大部, 增暖幅度较大。全高原平均的气温变化过程也表明高原40年来气温的上升趋势。
气候要素的这种变化反映在以上气候带划分指标值上, 可以揭示高原气候带的动态。本文计算
收稿日期:2001-01-06; 修订日期:2001-03-07
基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(G 1998040800) 、中国科学院青藏高原研究项目(K Z 951-A1-204; K Z 95T -06) 资助。作者简介:作者简介:赵昕奕(1968-) , 女, 讲师, 主要从事气候变化及其响应研究。E -mail :sh -zhao @urban.pku. edu. cn
2期 赵昕奕等:青藏高原气候变化对气候带的影响 191
了50年代至90年代初期逐年青藏高原各地日均温≥10℃期间日数。分析日均温≥10℃期间日数、最暖月气温和最冷月气温的时空变化规律, 发现各气候带的总体特征为动态稳定, 即:各个冷暖期, 气候带的界线稍有变动, 但气候带的性质基本稳定。2. 1 青藏高原20世纪50年代至90年代初期各地
令哈、共和到西宁一线。其中年际变化最大的拉萨
和格尔木, 在40年里日均温≥10℃期间日数最多和最少年份的天数相差50天之多。 2) 最暖月平均气温和最冷月平均气温的年际变化:40年来, 高原各地最暖月平均气温和最冷月平均气温的年际变化较大的地区与上述相同。最暖月平均气温和最冷月平均气温年变化曲线线性拟合表明, 最暖月平均气温的变化趋势在大部分地区为稳定少变。而在那曲、伍道梁一带和、格尔木等地增加。, 而且幅0. 2～1. 0℃/10a 。尤其是青、德令哈、共和到西宁一带超过0. 5℃/10a 。
因此, 高原温带40年来日均温≥10℃期间日数、最暖月平均气温和最冷月平均气温等气候带划分指标值, 有较大变化, 而且在大部分地区为增加趋势。同时, 整个高原最冷月平均气温的升高与其40年来的变暖, 特别是冬季的增温相一致。2. 2 近40年来青藏高原气候带指标值的区域分异
1) 气候带划分指标所表示的青藏高原的冷暖
气候带指标值的时间变化规律
1) 日均温≥10℃期间日数的年际变化:青藏高原各地20世纪50年代至90年代初期, 每年日均温≥10℃期间日数的变化趋势为,
一部分地区增多, 其它地区基本稳定(图1) 。
(+增加;0不变; -下降)
期:青藏高原40年来日均温≥10℃期间日数、最暖月平均气温和最冷月平均气温表明, 在20世纪60～70年代的较冷时期, 日均温≥10℃期间日数减少和最暖月平均气温略有下降;80年代的较暖期, 最冷月平均气温上升。由于在80年代中期出现一次降温, 所以80年代的暖期又由两个时期组成。高原各地冷、暖期开始和持续的时间有所差异。80年代的两个暖期表现的显著程度在各地的差异与由年平均气温得到的高原最近一个暖期的开始时间的区域特征相一致。高原东南部前一个暖期(即80年代初期) 表现明显, 而西藏中部地区两个暖期程度相差不大, 西藏西部、青海北部则是后一个暖期(即80年代后期) 更为显著(图2) 。
2) 20世纪60年代～70年代冷期情况与80
年代暖期情况对比:取1967～1972年高原各地的气候带指标的平均值表示冷期情况, 分别以1980～1984年和1987～1989年的平均值表示两个暖期的情况。
暖期里日均温≥10℃期间日数为1～50天的范围在青海北部向东北方向扩展。例如在1987～1989年平均值图上可见其北界向北扩展达一个纬
图1 青藏高原50年代至90年代初期日均温≥10℃期间日数、最暖月平均气温和最冷月平均气温的变化趋势
Fig. 1 The cumulated days with days whose tem perature ≥10℃,
the m onthly tem perature of the warmest and coldest m onths
during 1950s -1990s in the Qinghai 2T ibet Plateau
(+:rising; 0:nochange; -dropping )
图1可见, 日均温≥10℃期间日数增多明显的地区有, 西藏的那曲、丁青、林芝一带, 以及青海的曲麻来、玛多和格尔木、共和、西宁等地。20世纪50年代至90年代初期逐年日均温≥10℃期间日数
线性拟合表明, 其增长率为2. 0～4. 0d/10a 。而且这些地区80年代10年平均日均温≥10℃期间日数超过50年代的相应数值。其它地区40年日均温≥10℃期间日数的拟合直线的斜率接近0, 表明其变化较小。
计算各地日均温≥10℃期间日数的年相对变率, 发现相对变率年际波动较大的地区主要有, 波密及雅鲁藏布江河谷地区, 以及青海的格尔木、德
地 理 科 学 22卷192
20世纪80年代以来的高原东缘降温, 导致北
纬30度以南的高原东部地区日均温≥10℃期间日数小于100天的范围在1987～1989年表现为明显扩大。与此同时, 日均温≥10℃期间日数为0和超过180天的范围在上述冷、暖期基本表现一致。可见, 高原气温近40天的冷暖变化主要影响高原亚寒带和高原温带, 而对高原寒带和亚热带无影响。 最暖月平均气温和最冷月平均气温在以上312℃～18℃及-～0。而由于都兰、德, 在高原东北部6℃～-10℃范围扩大。
在过去的40年里, 青藏高原冷、暖期的日均温≥10℃期间日数的差异在各地均不超过20天, 差异较大的地区主要为雅鲁藏布江谷地和青海的格尔木至西宁一线。表2给出几个台站在上述的两个暖期分别与冷期的年平均气温和最暖月气温差异, 以及相应的日均温≥10℃期间日数的差异。
图2 林芝(下) (≥Fig. 2 The with days whose tem perature ≥10in (below ) and Shiquanhe (up )
度。高原南部50～100天和100～150天范围在暖期
比冷期明显向西扩大。其中50～100天范围西伸0. 5°,100～150天范围西伸4°。
表2 青藏高原冷暖期气温和日均温≥10℃期间日数变化
T able 2 The change of tem perature and the cumulated days with days whose
tem perature ≥10in the warmer and colder periods
[***********][1**********]972ΔT a (℃)
昌 都
拉 萨狮泉河格尔木
0. 40. 50. 20. 6
ΔT max (℃)
0. 20. 60. 20. 5
ΔD (天)
6. 35. 60. 00. 8
ΔT a (℃)
0. 61. 20. 31. 3
ΔT max (℃)
0. 71. 60. 10. 8
ΔD (天)
1. 014. 21. 05. 8
(注:Ta 代表年平均气温,T max 代表最暖月气温,D 10
代表日均温≥10℃期间日数)
3 未来气候变化情景下气候带的变
参考大气环流模式对未来C O 2浓度加倍时中国气候变化的估计[5,6], 假设青藏高原各地年均温
同时上升2. 0℃可作为高原未来的气温变化情景。通过近40年高原各地的年均温与各月气温的关系分析, 得到在多年平均的年均温升高2℃时, 各月气温相应的可能升高值, 其中1月气温升高2. 4℃,7月气温1. 6℃升高, 其它各月升高幅度介于其间。由此计算气候变暖情景下的高原气候带指标, 进而讨论气候带的可能变化。3. 2 气候带指标值的多年平均状况及其变化
在上述气候情景下, 由各地逐月气温得到估计的未来高原的日均温≥10℃期间日数(图4) 和最暖月气温。与据近40年多年平均气温所得值相比, 这些气候带划分指标变化如下(表4) 。
在青海北部, 日均温≥10℃期间日数现为
化
3. 1 未来气温变化情景
过去40年青藏高原年平均气温的变化研究表明[4], 高原各地40年中较冷时期与较暖时期的气温相差值均未超过2. 0℃(图3) 。1987～1989年的暖期与1967～1972年的冷期相比, 年平均气温升高值较大的地区为青海北部和西藏的中部和北部, 气温增值大于1. 0℃。其它地区在0. 0℃～1. 0℃之间。从近40年高原普遍较暖的80年代和较冷的60年代对比来看, 高原各地80年代10年均气温与60年代相应值之差为0. 2℃～1. 6℃。表3为40年来高原温度变化显著的代表站的年平均气温变化情况。
2期 赵昕奕等:青藏高原气候变化对气候带的影响 193
50～100天的区域的部分地区, 这个日数将超过100天。这种变化显著地发生位于格尔木和冷湖
附近, 这两地的日均温≥10℃期间日数分别增加
20和17天, 使得其日均温≥10℃期间日数超过100天。
在高原东部,100～150天区域向西扩展而且在高原东缘出现了日均温≥10℃期间日数大于150天的地区, 同时小于50天的区域向西缩进2个经度。
期间日数为100～, 同时150～180天(约东经91度) 附近。
(实线
虚线:1987年差值)
图3 青藏高原40Fig. 3 The spatial characteristics of the difference between the tem perature in the warmer and colder periods in the past 40years
(s oild :the difference between tem perature of 1980-1984and that of 1967-1972; dash :the difference between tem perature of 1987-1989and that of 1967-1972)
≥10℃期间日数超过180天的区域也在扩
大, 出现在西至97°E , 北至32°N 的地区, 呈不连续的斑块状分布。涉及的地区为察隅、巴塘、马尔康
等。
因此, 未来气温变化情景下, 平均一年之中日均温≥10℃期间日数在东经91°E 、北纬30°N 以西和以北地区不变, 而在高原南部和东部变化较大, 大约增加30～40天。
(单位:℃)
1987～1989年较1967～1972年变化
表3 青藏高原近40年气温变化幅度
) T able 3 The change of tem perature in the past 40yeas (℃
80s ～60s10a 平均气温差值
1980～1984年较196～1972年变化
年
拉萨
那曲格尔木0. 90. 91. 61月0. 81. 92. 87月1. 00. 20. 7年
0. 50. 30. 61月-0. 5-0. 81. 17月0. 5-0. 20. 4年
1. 21. 31. 31月1. 02. 01. 57月1. 00.
31. 0表4 未来气候变暖情景下高原部分地区
气候带指标值的变化
T able 4 The change of index delimiting the climatic
z one in the future
日均温≥10℃期间日数(天)
现状未来变化值
冷湖
丁青拉萨察隅马尔康
[1**********]46
[1**********]176
1737263930
) 最暖月气温(℃
现状未来17. 112. 115. 618. 716. 4
18. 713. 717. 220. 318. 0
最暖月平均气温变化不大, 东北部和西南部大
于19℃区域扩大, 现6℃～12℃区向西缩进。最冷
图4 未来气候变暖情景下, 青藏高原的
日均温≥10℃期间日数(天)
Fig. 4 The cumulated days with days whose tem perature ≥10℃in the future
月平均气温为-4℃～0℃的区域向西扩展5个经
度, 达到85°E 附近, 格尔木至茶卡一带最冷月平均气温由-14℃～-10℃上升为-10℃～-4℃。低于-14℃区域缩小, 其东端由95°E 西移到90°。
地 理 科 学 22卷194
3. 3 未来气候变暖对青藏高原气候带的可能影响
在青藏高原年平均气温普遍上升2. 0℃的气候情景下, 高原现有的各气候带的界线和范围将有所变动, 但气候带的性质不变。气候带的变动主要表现如图5所示
。
而南部界线只是稍向北移; 位于高原东北边缘的天峻-托勒-祁连一带的亚寒带区, 大大缩小, 最暖月气温已超过12℃, 可以认为该区具有高原温带的特征;
3) 随着亚寒带范围的缩小, 高原温带在相应地区扩大, 主要体现在高原的东部和青海北部。虽然高原温带的性质无变化, 但是温带地区的日均温≥10℃期间日数普遍增加较多, 其最暖月气温也有明显的升高;
4) ≥, 。
2. 0℃的情景下, 青藏, 但没有性质的改变。而气候变暖更值得注意的影响是, 气象灾害及相关灾害的频繁发生。
参考文献:
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(实线:未来情形; 虚线:现状)
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图5 未来气候变暖情景下, 青藏高原气候带的界线变动
Fig. 5 The change of the climatic z one in the plateau in the future (s olid :in the future ; dash ; :current)
中国科学, 1996, 26(4) , 354～358.
1) 高原寒带的东界向西移动一个经度, 寒带
将局限于90°E 以西;
2) 高原亚寒带的东界显著西移约3个经度, 未来亚寒带的最东端在东经100附近; 亚寒带的东南界线变动较大, 向西北方向收缩了100km 左右;
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The Impact of Climatic Change on the Climate Zones
in the Q inghai 2Tibetan Plateau
ZH AO X in 2yi 1, ZH ANG Hui 2yuan 2, W AN Jun 1
(1. Department o f Urban and Environmental Sicences , Peking Univer sity , Beijing 100871;
2. Center o f Environmental Science , Peking Univer sity , Beijing 100871)
Abstract :The climatic change in the past and future can im pact the nature and humankind , e. g. the change of cli 2mate elements can cause the change of climate zones , which will effect the natural regions
and the activities of hu 2mankind. Based on the analysis of the change of tem perature during the 1950s to the 1990s in the Qinghai 2T ibetan Plateau , the change of the index indicating climate zones is discussed in this paper. Then the possible change of cli 2
2期 赵昕奕等:青藏高原气候变化对气候带的影响 195
mate zones under the scenario of cliamtic change in the future is pointed out.
In the past 40years , the change of the index indicating climate zones is as below ;
1) The period during which the daily mean tem perature is above 10℃, is becoming longer by the rate of 2. 0-4. 0d/10a in s ome areas in the Plateau and is unchangeable in other areas.
2) In the warm and cold times , the difference of the periods during which the daily mean tem perature is above 10℃, is 0-20d. The m onthly tem perature in the m onth whose tem perature is highest in a year , is larger by 0. 1-2. 0℃in the warm time tham that in the cold time.
F ollowing the scenario of the 2. 0℃rising of the annual tem perature in the plateau , the boundaries and areas of current climate zones will change , but the character of them is unchangeable. The change of zones is :
1) The eastern boundary of plateau frigid zone will m ove 1. 0frigid zone will be limited on the west of 90°E in the
future.
2) The eastern boundary of plateau sub 2m 3. degree and reach the 100°E ; the s outh 2eastern boundary of the 2west by 100km or s o ; the part of the plateau sub -frigid zone and have the character of plateau tem perature zone .
3) The tem in the future will expand in the plateau , especially in the eastern and northern parts ; meanwhile the cumulated days with those days whose tem perature ≥10℃in the future will be m ore and the tem pera 2ture of the warmest m onth will rise.
4) In the future the cumulated days with those days whose tem perature ≥10℃will be m ore in the sub 2tropical and tropical zones , but the boundaries of them are still.
K ey w ords :Qinghai 2T ibet an Plateau ; Climatic change ; Climate zone