[PPT] 青藏高原近代气候变化趋势及突变的分析

青藏高原近代气候变化趋势及突变的分析马晓波李栋梁（中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，甘肃，兰州，730000）Tel:[phone]E-Mail:[e-mail]一、前言青藏高原以其的特殊地理位置和对我国及东亚乃至北半球天气气候的重要影响一直是人们研究的热点地区，气象学家对高原气候变化作了许多卓有成效的研究和试验，取得了很多有意义的结论。随着西部大开发的进行，青藏铁路的开工修建，对青藏高原气候变化特点及趋势的全面了解日益迫切，本文利用青藏高原及其周边地区84个台站1961-2000年逐月降水和气温资料，对高原近40年来气候变化各要素的空间分布、时间变化趋势及突变进行了分析，为经济建设提供科学的依据。二、资料和方法青藏高原及其周边地区84个台站(图1)，包括西藏、青海、新疆、甘肃，自建站以来至2001年月平均气温、月平均最高及最低气温，月降水总量资料，覆盖了目前台站所能达到的最大区域。为分析方便，参考林振耀等[4]的分区，将整个区域分为8个小区，分别代表高原西部、高原中部、高原南部、柴达木盆地、高原东部、青海东部及四川西北部，由于高原西北部缺乏台站，因此用高原北缘南疆的四站作为对比和参考。三、结果分析表明，在全球变暖的背景下，青藏高原40年来总体趋势是平均气温、最高和最低气温普遍升高，最高和最低气温呈非对称变化，最低气温上升速率高于最高气温1-3倍，气温日较差迅速减小；季节变化和空间分布也不均匀；降水增加，但区域特征明显。3.1气温变化趋势高原平均气温趋势逐月变化-0.04-0.0200.020.040.060.080.10.1212345678910111213柴达木高原中部高原南部青海四川高原南部高原西部南疆tmax趋势季节变化-0.1-0.0500.050.10.150.20.2512345678910111213柴达木高原中部高原东部青海四川高原南部高原西部南疆Tmin趋势季节变化-0.1-0.0500.050.10.1512345678910111213柴达木高原中部高原东部青海四川高原南部高原西部南疆DTR趋势季节变化-0.15-0.1-0.0500.050.10.150.212345678910111213柴达木高原中部高原东部青海四川高原南部高原西部南疆气候突变分析气候突变是普遍存在于气候系统中的一个重要现象，符淙斌[12]等给出的气候突变的普适定义。最基本的气候突变有四种类型，即：均值突变、方差突变、跷跷板突变和转折突变[7]，实际的突变往往是它们的组合。目前对气候突变的检测比较客观、准确的方法是Mann-Kendall方法(简称M-K法)，对均值突变的检测较有把握，下面我们将用M-K法对青藏高原40年来是否存在气候突变进行分析。M-K法的计算结果表明，青藏高原40年来存在气候突变现象，发生的时间及其分布较为复杂，但总的来说，年降水发生突变比气温少，说明降水是呈渐变方式；年平均气温和最高气温突变范围大于其他，下面进行分别讨论。气温突变的检测结果年平均气温高原全部都有突变发生，大致集中在三个时段，首先从柴达木盆地开始(1973)，到八十年代初、中期，分别是高原南部(1982)、四川西北部(1983)和高原中、东(1986)部，九十年代初、中期是青海(1992)和高原西部(1995)，图5是高原中部年平均气温曲线及其突变检测；年平均最高气温全区都有突变发生，最早开始于高原东部(1964)，70年代是高原南部，80年代末分别是高原中部(1988)和四川西北部(1989)，到90年代中期以后才是柴达木(1995)、青海(1996)和高原西部(1998)(图略)；而年平均最低气温高原中、东部和四川西北部都没有突变发生，其它地区的突变分别是柴达木(1973)、青海(1980)和高原西部、南部(1993,1994)(图略)；气温日较差除高原东部和柴达木外都有突变发生，按时间先后排列是青海、高原南部(1969)，四川西北部(1988)，高原西部(1989)；值得注意的是突变的传播基本上是以10-15年为时间间隔；图6是北半球年平均气温距平变化及突变检测，表明北半球40年来在1988年有一次突变发生，这也是青藏高原突变发生最多的一个时间。青藏高原气温突变在各季节有所不同，主要特点是突变时间和范围比年平均减少，在此不做详细叙述。小波分析结果表明(图略)，青藏高原平均气温周期主要集中在3-9年，其中高原中东部以5-6年为主，青海是6-9年，高原西部3-4年。降水周期有2-4年和6-8年，这种变化可能和高原季风的变化有关。高原中部年平均气温(℃)(1961-2000)y=0.0267x-0.8588-2-1.5-1-0.500.511.519611964196719701973197619791982198519881991199419972000高原中部年平均气温突变检测-2-10123419611964196719701973197619791982198519881991199419972000nht_1961_2000_annualy=0.014x-0.17-0.4-0.200.20.40.60.819611964196719701973197619791982198519881991199419972000nht61_90_mk-4-3-2-1012345619611964196719701973197619791982198519881991199419972000柴达木年平均气温小波分析高原中部年平均气温小波分析高原南部年平均气温小波分析降水突变的检测结果由于降水的局地特征比较明显，加之青藏高原的特殊性，降水突变各季和年均比气温要少，就年降水量而言，高原主体未检测到突变，青海和四川西北部分别于1968年和1972年发生突变(图略)，高原中部和南部的降水量变化具有不同的特点，中部是波动上升，九十年代中期以后进入新的上升期，1996年以来已连续6年持续正距平，降水增加的趋势更加明显；高原南部则是年际振荡明显，降水增加较平缓。高原南部年降水量小波分析高原中部年降水量小波分析柴达木年降水量小波分析高原中部(上)和南部(下)年降水量逐年变化高原中部年降水量标准化值(1961-2000)y=0.0088x-0.1769-1.5-1-0.500.511.5219611964196719701973197619791982198519881991199419972000高原南部年降水量标准化值(1960-2000)y=0.0079x-0.164-1.5-1-0.500.511.519601964196819721976198019841988199219962000结论通过以上分析我们就青藏高原40年来气候变化趋势及突变得出以下几点结论：1．青藏高原气候变暖，平均气温以0.21-0.42℃/10a的速度增加；最高最低气温普遍升高，最低气温增加速率是最高气温的1-3倍；气温日较差显著减小，幅度-0.08-0.51℃/10a，只有高原南部呈增加趋势，气温日较差减小主要发生在冬季。2．青藏高原主体降水变化比较稳定，是一种渐进式的变化，除青海和高原东部外，降水呈增加趋势，高原南部最大，增加约10.2%。3．40年来青藏高原不同区域、不同季节、不同的气候要素均有突变发生，气温发生突变的频数和范围要高于降水；年平均气温和最高气温频率高于最低气温和气温日较差；平均气温突变开始于柴达木盆地(1973)，最高、最低气温、DTR分别开始于高原东部、柴达木盆地和高原南部等地；不同季节的突变随时间地点而有所变化；突变发生最多的时间段分布在1988年北半球突变的前后。4．青藏高原平均气温周期主要集中在3-9年，其中高原中东部以5-6年为主，青海是6-9年，高原西部3-4年。问题及讨论本文所分析的是青藏高原有仪器观测资料以来的气候变化趋势，虽然结果可信度和定量程度较高，但资料长度最长也只能到50年，高原腹地基本无气象台站，对这些地区的气候变化目前仍然是空白，但是可利用卫星资料进行补充，此外，气候变化的成因、人类活动对青藏高原气候的影响程度等问题都是今后需要深入研究的；对青藏高原百年至千年尺度气候突变将另文分析。致谢：本文得到了马明国博士的热情帮助，作者表示衷心感谢。参考文献1．唐红玉，李锡福，青海高原近四十年来最高和最低气温变化趋势的初步分析，高原气象，1999，18(2)，230-235。2．杜军，西藏高原近40年的气温变化，地理学报，2001，56(6)，682-690。•3．冯松，汤懋仓，王冬梅，青藏高原是我国气候变化启动区的新证据，科学通报，1998，43(6)：633-636。•4．林振耀，赵昕奕，青藏高原降水气温变化的空间特征，中国科学(D辑)，1996，26(4)：354-358。•5．胡昌华等，基于MATLAB的系统分析与设计，西安电子科技大学出版社，1999，1-22。•6.胡增臻，石伟等，小波变换在大气科学中的应用研究，大气科学，1997，21(1)：58-72。•7.符淙斌，王强，气候突变的定义和检测方法，大气科学，1992，16(4):482-493。•8.Torrence,C.andG.P.Compo,1998:APracticalGuidetoWaveletAnalysis.Bull.Amer.Meteor.Soc.,79,61-78.•9.IPCC,2001,ClimateChange2001:TheScienceBasis,ContributionofWorkingGroupItotheThirdAsseeementReportoftheIntergovernmentPanelonClimateChange,CambridgeUniversityPress.•10.马晓波，中国西北地区最高、最低气温的非对称变化，气象学报，1999，57(5):613-620。•11．施雅风，沈永平，胡汝骥，西北气候由暖干向暖湿转型的信号、影响和前景初步探讨，冰川冻土，2002，24(3)，199-225。•12．符淙斌，王强，气候突变的定义和检测方法，大气科学，1992，26(4):482-493。•13.Kaiser,D.P.1998.AnalysisoftotalcloudamountoverChina.Geophys.Res.Lett.:3599-3602.•ThankYou!欢迎批评，提出宝贵意见。