全球變化背景下長江源區50年來氣溫變化分析

李 玥,楊 柯

(1.中國地質大學 (北京)地球科學與資源學院,北京100083;2.中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所,河北廊坊065000)

據聯合國2007/2008年人類發展報告所述,全球表面平均溫度是衡量氣候變化最重要的指標。在過去1,300年里所有的“50年期間”中,最近半個世紀的溫度可能是最高的。最近的間冰期大約始于12,000年前,目前世界溫度已經達到或接近這一期間的最暖紀錄。有充分的證明顯示,氣溫升高正在加快。1850年以來的12個最暖的年份中,11個年份是在1995～2006年期間。在過去的100年當中,地球溫度上升了0.7℃。以全球變暖為突出標志的全球氣候變化及其可能對生態系統及人類社會產生的影響,已經引起了各國科學家、政府與社會各界的極大關注,都力求從過去和現在的氣候變化中展望未來的趨勢[1-2]。

氣候系統變化的速度遠遠超過物種能夠適應的速度。科學家就危險氣候變化的臨界值達成了共識,他們將2℃確定為合理的上界,這就是我們采取行動的開端。超過2℃這一臨界值后,生態系統 (如:珊瑚礁和生物多樣性)面臨的壓力將進一步加劇。溫度上升3℃,20%～30%的陸地物種可能瀕臨滅絕。全球平均氣溫已成為衡量全球氣

2007～2008年人類發展報告指出,自工業時代以來,全球平均氣溫已經上升了0.7℃左右;我們還了解到這一趨勢正在加劇:全球平均溫度正在以每10年0.2℃的速度增長。隨著全球氣溫的上升,局部降雨格局正在發生變化,生態帶逐漸轉移,海洋日益變暖,冰蓋不斷融化。全世界不得不適應氣候變化。

北極地區的樣帶研究表明,位于冰凍圈區域,受凍土影響下的寒凍生態系統對全球變化十分敏感,寒凍生態系統的變化直接導致區域土壤性質發生劇烈改變,形成巨大的水分和土壤CO2循環變化效應,將對區域整個地球系統可能產生深刻影響[3-5]。

青藏高原的氣候變化不僅是全球氣候變化的重要部分,并且由于高原的高海拔和對氣候變化反映敏感的冰凍圈環境,使其在不同時段的氣候變化同其他區域相比具有幅度大、頻率高、變化提前的特點,對全球氣候波動有可能起到觸發器和放大器的作用[6-7]。

位于青藏高原腹地的長江源區是世界上江河、冰川、雪山最集中的地區之一,是中國最重要、影響范圍較大的生態功能區。近幾十年來,隨著高原氣候的急劇變化,長江源區生態環境變化十分顯著,主要表現為湖泊萎縮、河流干涸、冰川退縮、濕地退化、水土流失等方面[8-10]。氣候變化對長江源區生態環境有著明顯的影響。由于氣候變暖,該區域冰川退縮,春季冰川融水減少,長江源頭徑流量降低,減少了下游水資源量;凍土融化,在干旱氣候下,地表土壤水分減少,土壤趨于干燥,地下水位下降使地表植被退化;濕地疏干,調節冰雪融化、徑流的水源涵養功能減弱,年徑流的不均勻性增加,水土流失加劇。超載過牧、人為干擾增加、私挖濫采、耕作粗放等不合理的人類活動也是導致長江源區生態環境退化的一個重要原因。

1 長江源區自然環境概況

2009年7月14日,三江源頭科學考察成果通過專家組評審。至此,長江、黃河、瀾滄江長度及源頭地理坐標被正式確定。據考察,根據以河源為源的原則,當曲的且曲源頭應為長江源頭;長江源區位于青藏高原腹地、青海省南西部,包括楚瑪爾河與通天河交匯處以西的整個長江源頭地區,南北以唐古拉山和昆侖山自然分水嶺為界。地理坐標: 東經 90°33′～95°20′, 北緯 32°26′～35°46′,總面積 10.56×104km2(圖 1)。長江源區是世界高海拔地區生物多樣性特點最顯著的地區,被譽為高寒生物自然種質資源庫。該區以山地地貌為主,地勢高亢、山脈綿延、地形復雜,巨大山脈從北、西、南三面圍限,形成三面環山的盆谷地態勢。海拔多在4300～5000m,北界的昆侖山脈和南界的唐古拉山脈海拔均在6000m以上;西部的可可西里山、烏蘭烏拉山和祖爾肯烏拉山海拔多在5000m以上,是青藏高原平均海拔最高的區域。源區水系較為復雜,當曲、沱沱河和楚瑪爾河共同組成了長江的三個主要源流。區內氣候屬青藏高原氣候系統,為典型的高原大陸性氣候,表現為冷熱兩季交替、干濕兩季分明、年溫差小、日濕差大、日照時間長、輻射強烈、無四季區分的氣候特征。冬季以西風為主;由于受季風的影響,干濕季明顯,降水量少,蒸發量大,氣候干燥。在長江源區,水文與氣象站點十分稀少,有足夠時間系列的連續觀測水文站只有3個:楚瑪爾、沱沱河、雁石坪;氣象站點只有5個:清水河、五道梁、沱沱河、曲麻萊、治多。

長江源區行政區劃隸屬青海省海西蒙古族藏族自治州格爾木市和玉樹藏族自治州曲麻萊、治多及雜多縣管轄。居民以藏族為主,占90%以上。長江源區是我國人口密度最小的地區,人口密度不到1人/km2,青藏公路以西基本上為無人區。區域經濟以牧業為主。

圖1 長江源區示意圖

2 長江源區50年來氣溫變化特征

在長江源區,不論是年平均氣溫,還是季節平均氣溫,總體呈變暖趨勢。20世紀60年代溫度變化的低溫期,70年代源區氣溫回升,長江源區升高0.4℃左右,由于長江源區1985/1986年的大雪[9-10],使得長江源區在20世紀80年代早中期顯著偏低。1985/1986年的大雪災導致其溫度降到了近40年來的最低值。除此之外,長江源區從20世紀70年代早期 (具體為1971年)就已開始升溫。但因降雪頻次多[11-12],受大雪影響,顯著升溫始于80年代中期。因此,大雪對源區溫度具有放大作用,積雪的這種氣候效應使源區溫度變化呈現區域獨特性。

長江源區最低、最高平均氣溫均在變暖。最低氣溫主要是在春季和秋季升溫,40年分別上升約0.6℃、0.8℃,而最高氣溫是在夏季和秋季增暖,其中夏季增幅約 0.8℃,秋季增幅約1.1℃[13]。

2.1 年平均氣溫變化

區域內現有5個氣象站,除少數站20世紀50年代建站外,大多數氣象站從20世紀60年代開始有連續氣象觀測資料。本文以沱沱河、五道梁兩個比較典型的氣象站50年來的連續觀測資料為例描述源區氣溫變化。

沱沱河氣象站繪制的年平均氣溫變化圖 (圖2)可以看出,20世紀50年代年平均氣溫呈緩慢上升。1985/1986年的大雪災導致其溫度降到了近50年來的最低值,之后,氣溫回升迅速,升溫顯著。

圖2 1957～2009年沱沱河氣象站年平均氣溫變化

五道梁氣象站繪制的年平均氣溫變化圖 (圖3)可以看出,1960年后年平均氣溫呈緩慢上升。但因降雪頻次多[13-14],受大雪影響,有三次顯著降溫,分別是 1984年、1986年、1997年,持續升溫始于80年代后期。

圖3 1960～2009年五道梁氣象站年平均氣溫變化

2.2 年平均氣溫距平變化

年平均氣溫距平是逐年的年平均氣溫與1960～2009年近50年的年平均氣溫之差,反映年平均氣溫與標準時段相比較的變化情況。分析沱沱河站、五道梁站逐年的年平均氣溫距平可以發現,在1987～2009年期間,沱沱河地區 (圖 4)除90年代有五次年平均氣溫為負距平外,其余距平均為正值。五道梁氣象站 (圖5)數據顯示,雖然年平均及距平氣溫有波動,但總體趨勢呈上升狀態,自20世紀90年代起,距平呈正值,升溫顯著。這說明近年來源區年平均氣溫升高一方面在空間上具有普遍性,另一方面在時間上具有持續性。

圖4 1957～2009年沱沱河氣象站年平均氣溫距平變化

圖5 1960～2009年五道梁氣象站年平均氣溫距平變化

根據兩站不同年代氣溫10年平均距平變化情況 (表1)可以看出,沱沱河與五道梁氣象站50年增幅均超過1℃。

表1 長江源區氣溫不同年代10年平均距平變化情況 (℃)

3 結論與討論

1)IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)的第三次評估報告綜合了科學界的最新研究成果,發現自1861年以來,全球地面平均氣溫已經增加,20世紀期間增加了0.6±0.2℃。20世紀變暖的速率和持續時間與過去1000年的其他9個世紀相比要大的多[15]。多模式集合預估的未來氣候變化表明,21世紀全球平均溫度將繼續增暖,增溫幅度因不同排放情景而異。

近50年長江源區氣溫顯著升高,根據沱沱河氣象站和五道梁氣象站數據計算得出,平均氣溫增溫幅度為0.355℃/10a,明顯高于青藏高原平均增幅[16-17],表明其在整個青藏高原中對全球變暖的響應更為顯著。

2)氣候變暖存在非對稱變化現象,長江源區年平均最高氣溫和極端最高氣溫變化明顯。根據各站點的氣溫變化趨勢分析知,青藏高原整體氣溫變化呈上升趨勢,對于年溫變化,20世紀80年代中期的偏冷和90年代末期的偏暖是遍布整個高原的氣溫異常事件,高原1998年和1999年的異常增溫是和全球變暖的背景聯系在一起,高原氣溫突變時間先于我國其他地區。

綜上所述,20世紀中期以來,長江源區存在明顯增溫趨勢,這一點與全球增溫相一致,溫室氣體濃度的增加對這種增暖有顯著貢獻,預計未來20年將進一步增加。

[1] 秦大河,丁一匯,蘇紀蘭,等.中國氣候與環境演變[M].北京:科學出版社,2005.

[2] 吳紹洪,尹云鶴,鄭度,等.青藏高原近30年氣候變化趨勢 [J].地理學報,2005,60(1):3-11.

[3] Jos T.A.Verhoeven,Berit A rheimer,Chengqing Yin,Mariet M.Hefting.Regional and global concernsover wetlands and water quality[J].Trends in Ecology and Evolution,2006,21(2).

[4] W.M.Post,K.C.Kwon.Soil Carbon Sequestration and Land-Use Change:Processes and Potential[J].Global Change Biology,2000(06):317-328.

[5] Erica.Davidson,Ivana.Jam ssem s,Yiqi Luo.On the variability of respiration in terrestrial ecosystem s:moving beyond Q10[J].Global Change Biology,2006(12):154-164.

[6] 李潮流,康世昌.青藏高原不同時段氣候變化的研究綜述[J].地理學報,2006,61(3):327-335.

[7] 鄭度,李炳元.青藏高原地理環境研究進展 [J].地理科學,1999,19(4):295-302.

[8] 王根緒,程國棟,沈永平.江河源區的生態環境變化及其綜合保護研究 [M].蘭州:蘭州大學出版社,2001.

[9] 王根緒,沈永平,陳國棟.黃河源區生態環境變化與成因分析 [J].冰川凍土,2000,22(3):200-205.

[10] Ding Yongjian,Yang Jianping,Liu Shiyin,et al.Eco-environ-ment range in the source regions of the Yangtze and Yellow River[J].Journal of Geographical Sciences,2003,13(2):178-180.

[11] 陳克龍,李雙成,周巧富,等.江河源區達日縣近50年氣候變化的多尺度分析 [J].地理研究,2007,26(3):526-532.

[12] 楊建平,丁永建,陳仁升,等.長江黃河源區生態環境變化綜合研究 [M].北京:氣象出版社,2006.

[13] 董文杰,韋志剛,范麗軍.青藏高原東部牧區雪災的氣候特征分析 [J].高原氣象,2001,20(4):402-406.

[14] 董安詳,瞿章,尹憲志,等.青藏高原東部雪災的奇異譜分析 [J].高原氣象,2001,20(2):214-219.

[15] Houghton J T Ding Yihui,D Griggs.Climate Change 2001:The Scientific Basis Summary for Policymakers and Technical Summary of Working Group I Report[M].Cambridge:Cambridge University Press,2001:1-98

[16] 杜軍.西藏高原近40年的氣溫變化 [J].地理學報,2001,56(6):682-690.

[17] Liu Xiaodong,Chen Baode.Climatic warming in the Tibetananp lateau during recent years[J].International Journal of Climatology,2000(20):1729-1742.