青藏高原近60年降水变化研究进展_郝爱华.pdf

第 43 卷 第 2 期2023 年 3 月中国沙漠JOURNAL OF DESERT RESEARCHVol.43 No.2Mar.2023郝爱华，薛娴，尤全刚，等.青藏高原近60年降水变化研究进展 J.中国沙漠，2023，43（2）：43-52.青藏高原近60年降水变化研究进展郝爱华1，薛娴2，尤全刚2，勾朝阳1（1.忻州师范学院 地理系，山西 忻州 034000；2.中国科学院西北生态环境资源研究院 沙漠与沙漠化重点实验室，甘肃 兰州 730000）摘要：作为全球海拔最高的独特自然地理单元，青藏高原对局部、区域乃至全球天气和气候系统具有显著影响。基于气象台站观测资料，对1960年以来青藏高原整体和区域尺度的降水量和极端降水量变化特征及其影响因素研究进行了回顾。结果表明：近60年青藏高原年降水量呈现上升趋势，变化速率为3.812.0 mm/10a，但其显著性存在争议。冬春两季降水量显著增加，春季降水量上升速率最大，夏秋两季降水量变化趋势不明显。区域尺度上，三江源区年降水量总体呈现上升趋势，变化速率为7.320 mm/10a；雅鲁藏布江流域年降水量呈现不明显上升趋势，变化速率为0.49.0 mm/10a；祁连山区年降水量显著增加，变化速率1.013.2 mm/10a；年降水量增长速率在青海高原为1.93.3 mm/10a，西藏高原为12.5 mm/10a，柴达木盆地为6.78.6 mm/10a，共和盆地为7.2 mm/10a。青藏高原极端降水量和极端降水日数明显增多，但是极端降水量变化空间异质性特征显著。青藏高原降水变化的影响因素很多，主要包括大尺度大气环流、高原地表状况及气候变暖。未来应采用更多类型数据源监测青藏高原降水变化，尤其是区域或流域尺度，进一步完善青藏高原降水变化机制研究。关键词：青藏高原；降水变化；极端降水；影响因素文章编号：1000-694X（2023）02-043-10 DOI：10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00113 中图分类号：P467 文献标志码：A0 引言 青藏高原平均海拔超过4 000 m，是全球海拔最高的独特自然地理单元，其复杂的地表状况，对外界因素扰动具有高度脆弱性和敏感性1。20世纪80年代以来，青藏高原气候显著变暖，平均气温增幅显著高于同期全球、北半球及中国平均气温增幅，是全球变暖的“放大镜”2-3。气候变暖导致青藏高原的冰川退缩、多年冻土退化、河流流量增加、湖泊水位上升，区域尺度水循环加速，降水事件的时空特征发生显著变化4，严重影响青藏高原及周边地区的生态环境、工程建设以及人类的生产生活5。青藏高原又是亚洲诸多大江大河发源地，被誉为“亚洲水塔”，其降水的时空变化对区域和全球水循环以及水资源利用产生重要影响6。大气降水直接决定了陆地表面的干湿和积雪状况进而影响热状况，从而影响亚洲季风7-9。可见，科学认识青藏高原降水时空变化，对研究陆地生态系统和水文过程、管理亚洲水资源以及探索亚洲季风具有重要意义。目前有关青藏高原降水变化问题的研究很多。本文基于气象台站研究成果，对1960年以来青藏高原整体和三江源区、雅鲁藏布江流域、祁连山区、青海高原、西藏高原、柴达木盆地、共和盆地7个区域降水量以及极端降水量的不同变化规律作了系统综述，并分析了降水变化的影响因素，最后针对目前降水变化研究中存在问题，对未来降水变化研究方向进行了展望。图1为青藏高原79个气象台站及7个研究区域空间分布情况。1 高原尺度降水变化特征 1.1高原尺度年及季节降水变化趋势青藏高原整体年降水量自1960年以来呈现上升趋势10-13（图2A），变化速率为3.812.0 mm/10a，但其显著性存在争议。Wan等14和Gao等15认为近收稿日期：20220420；改回日期：20220801资助项目：第二次青藏高原综合科学考察研究项目（2019QZKK0305）；国家自然科学基金项目（41771233）作者简介：郝爱华（1974），女，山西临汾人，博士，讲师，主要研究方向为全球变化与生态遥感。E-mail：通信作者：薛娴（E-mail：）中国沙漠第 43 卷60年高原年降水量上升趋势不显著，而冀钦等16、马伟东等13、冯川玉等17和Tong等18认为近60年高原年降水量显著增加，这一争议可能与研究时段和所选气象台站范围不同有关。20世纪6070年代，高原年降水量呈现下降趋势，70年代以后则呈现上升趋势，1998年是近50年降水量最多的一年 12，14，19。高原年降水量变化速率在19612007年为9.1 mm/10a 20，19612015年为3.86.6 mm/10a 14，16，19612017 年为8.1 mm/10a13（表1）。青藏高原降水集中在夏季，占年降水量的一半以上，春季略低于秋季，冬季降水量最少13。20世纪60年代以来冬春两季降水量显著增加14，17，春季A图数据来源于马伟东等13；B图中19602000年数据来源于黄一民等21，19612015年数据来源于Wan等14，19612017年数据来源于马伟东等13，19612019年数据来源于冯川玉等17图21960年以来青藏高原年降水量变化趋势和年及季节降水量变化速率对比Fig.2Variation trend in average annual precipitation comparison on change rate of annual and season precipitation over the Qinghai-Tibetan Plateau since 1960图1青藏高原气象台站及研究区域空间分布Fig.1Spatial distribution of meteorological stations and study areas over the Qinghai-Tibetan Plateau44第 2 期郝爱华等：青藏高原近60年降水变化研究进展降水量增长速率最大，夏秋两季降水量变化趋势不明显13-14，17-18，21（图2B）。2000年以前春季降水量年际间波动幅度较大，冬季降水量1995年以前呈上升趋势，1995年后呈下降趋势14。1.2高原尺度降水变化空间格局青藏高原降水量变化的空间特征呈现复杂性。19612005年高原南部和北部年降水量呈增加趋势，高原中部年降水量呈减少趋势 26。19712011年高原北部和西南地区年降水量呈上升趋势，东部和东南部年降水量呈下降趋势15。20世纪6080年代年降水量在高原北部呈增加趋势，而在南部呈减少趋势27，80年代中期开始年降水量在高原北部开始减少，南部开始增加28。2000年以前高原南部大致以东经102为界，该线以东年降水量减少，以西年降水量增加，且降水量增加区域表现出随纬度增加而递减特征，高原中部、北部年降水量基本保持不变或微弱增加21。2000年以后年降水量在高原东部和中东部地区显著增加，而在南部和西北地区显著下降29。2 区域尺度降水变化特征 2.1区域尺度年及季节降水变化趋势近60年来青藏高原区域尺度年降水量变化特征差异明显（图3）。1960年以来三江源区年降水量图中蓝色柱子表示降水量变化速率,横坐标为表2所列各区域内不同研究时段，降水变化速率从左向右逐渐增大；内插小图A：祁连山区；B：共和盆地；C：柴达木盆地；D：青海高原；E：三江源区；F：西藏高原；G：雅鲁藏布江流域图31960年以来青藏高原区域尺度年均降水量变化速率空间分布Fig.3Spatial distribution of average annual precipitation rate at regional scale over the Qinghai-Tibetan Plateau since 1960表1 1960年以来青藏高原年降水量变化速率Table 1 Changing rate of average annual precipitation over the Qinghai-Tibetan Plateau since 1960研究时段19602000196020001971200019702005196120071970200919612010197120111961201519612015196120171971201719612019气象站点数875677756675698365727811394年降水量变化速率/（mm/10a）7.111.212.011.99.14.06.77.53.86.68.16.76.1文献来源黄一民等21张磊等22Wu等23Liu等24Li等20Xie等25李晓英等19Gao等15Wan等14冀钦等16马伟东等13Hu等12冯川玉等1745中国沙漠第 43 卷总体呈现增加趋势30，变化速率为7.320 mm/10a，21世纪以来显著增加31。雅鲁藏布江流域年降水量呈现不明显增加趋势32-34，变化速率为 0.49.0 mm/10a。祁连山区年降水量则显著增加35，变化速率为 1.013.2 mm/10a，2000 年以前增加趋势缓慢36，2000 年以后明显增加37。青海高原、西藏高原、柴达木盆地和共和盆地年降水量均呈现上升趋势，变化速率分别为1.93.3、12.5、6.78.6、7.2 mm/10a（表2）。青藏高原区域尺度降水量季节变化特征存在明显差异。19602000年春季高原东北部降水量减少，夏季中部和川西地区降水量减少，南部和北部降水量增加21。几乎同期，环青海湖地区冬季降水量增加，而春秋两季降水量减少57；青海高原冬半年降水量增加，而夏半年降水量减少47，南部冬春两季降水量增加，而夏秋两季降水量减少58；西藏高原四季降水量均明显增加59，雅鲁藏布江流域四季降水量均增加不明显32；青藏高原西北干旱区夏季降水量相对变率最大，三江源区夏季降水量相对变率最小60。19602012年共和盆地春、夏、冬三季降水量呈增加趋势，而秋季降水量则呈下降趋势56。2.2区域尺度降水变化空间格局青藏高原区域尺度降水量空间变化呈现复杂性。柴达木盆地年降水量在20世纪70年代初到80年代中期呈下降趋势，90年代后呈增加趋势51，且盆地东部增幅大于盆地西部55。19602005年祁连山区西段降水量增加最为显著，且南坡降水量增加要比北坡显著45，东部降水量增幅从东到西呈减小趋势，而中、西部降水量增幅从南到北呈减小趋势37。有趣的是，祁连山区降水量随着海拔上升呈现“S”型曲线变化趋势，降水量的“极大高度”位于海拔 1 8002 800 m，“极小高度”位于海拔 2 2003 600 m61。19612000年雅鲁藏布江流域降水量变化呈现二次曲线，80年代以前呈现下降趋势，80年代至2000年则显著增加62。19612001年西藏高原降水量在藏中和藏东地区呈现增加趋势，而在藏西则呈减小趋势63。19652009青海高原逐年降水量值与多年平均值相比波动较大，低于多年平均值年份相对较多64。3 青藏高原极端降水变化特征 IPCC第六次评估报告指出，气候变暖导致全球大部分地区极端天气气候事件发生的频率和概率增加65。青藏高原极端气候事件的变化受到广泛关注，因为极端气候事件对气候变化的敏感性高于其均值。在全球变暖的背景下，高原极端降水事件也在发生异常变化。近60年青藏高原极端降水量和极端降水日数明显增多13，66，但是极端降水量变化空间异质性特征显著。横断山区最大5日降水量呈现减少趋势但不显著67。西藏连续干旱日数显著减少，最大5日降水量减少但不显著，大雨日数和强降水量变化趋势不明显68。雅鲁藏布江流域最大1日降水总量和逐年连续无降水天数呈减少趋势，最大5日降水量表2 1960年以来青藏高原区域尺度年降水量变化速率Table 2 Changing rate of average annual precipitation at regional scale over the Qinghai-Tibetan Plateau since 1960研究区域三江源区雅