青藏高原气候变暖湿的证据外文翻译资料

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青藏高原气候变暖湿的证据

摘要

在此研究中，我们对包括西宁、拉萨在内的66个中国气象站的气温、降水和其他数据进行了分析，分析了1961-2007年期间青藏高原的极端气候天气及其影响因素。重点研究极端气候天气的时空特征及其在高山草原、草地和沙漠地区五个气候区的长期变化。

结果表明，在过去几十年里，青藏高原气候的变化呈现出变温暖湿润的趋势。温度和降水在季节和极端天气中都有明显的变化，降水天数和降水量都有明显的变化。显然，高原地区暖湿天气增加，寒冷和干燥的天气减少。气候变暖的特征在空间和季节分布上是相对一致的，冬季、秋季和夜间的变化最为显著。在极低温度天气发生频率上，青海北部呈现出最大、最显著的下降。然而，润湿趋势表现出更明显的空间特征，而且是季节性的。虽然在冬季和春季的所有气候区，降水总量和降水天数的趋势都是上升的，但无论是在夏季还是秋季，都出现下降趋势。在西藏东南部和四川西部发现了严重干旱天气的发生极大的降低。

介绍

青藏高原（QTP；指本研究在西藏高原中部和东部的部分）是中国生物物种的主要地区之一。独特的高原生态系统是中国“生态资源”的重要组成部分，在维护国家生态安全起到了重要的作用（如. Xiao and Li, 2000; Qian 等人, 2007; Li 等人, 2010）。Li 等人(2007)、Liu 等人(2007)、Bianduo等人(2009)对青藏高原气候变化的研究，不仅对当地生态和环境，而且对该地区以外的气候也很重要(同时也看到了Trenberth and Chen, 1988; Murakami, 1987; Yanai and Wu, 2006)。之前的研究(例如， Zhou等人, 2006; Cui 等人, 2007; Li等人, 2007; Sato等人, 2009)的研究表明，青藏高原地区的高山生态系统对气候条件极为敏感，高原气候和生态环境的变化直接影响到当地自然资源的开发。在过去的几十年中，QTP的平均温度升高(Liu and Chen, 2000)，而这种变暖导致了生态退化和水资源短缺，并影响了该地区的社会经济可持续发展(Tang, 1998; Niu等人, 2005)。过去的研究也表明，QTP的影响，无论是热的还是动态的，都会导致亚洲气候的变化(Terao, 1999; Wang, 2002; Wu 等人, 2007)甚至是亚太美国部门(Broccoli and Manabe, 1992; Zhang等人, 2005)。众所周知，亚洲季风的变化与QTP的热条件密切相关(He等人, 1987; Yang 等人, 2004; Sato and Kimura, 2007;Gao and Yang, 2009; Bao 等人, 2010) 最近，Nan等人（2009年）指出，春季青藏高原的低（高）温度，在夏季的热带中东部太平洋海面温度上升（下降），暗示了厄尔尼诺现象的前因信号——在高原热条件下的南方震荡。

对QTP气候的研究更多关注的是温度的变化，而不是降水变化(例如，Tang 等人, 1998; Yao 等人, 2000)。如上所述，QTP的平均温度明显上升(如Liu and Chen, 2000)。近年来，为了了解该地区的极端气候，已经进行了几项研究(Liu 等人, 2006; Li 等人, 2007; You等人, 2008)。特别是，Liu等人（2006年）调查了1961-2003年的每日和每月最高气温和最低气温、霜冻天数和生长季节的长度。他们发现高原地区的变暖趋势，冬季夜间的趋势比其他地区大，减少了霜冻天数，延长了生长季节。You等人(2008)进一步分析了在青藏高原上与日气温和降水量有关的极端气候变化。指出，除了各指标测量的气温变化趋势外，连续干旱日的数量显著减少。在最大的五次降水和连续的潮湿天气中也发现了较小和不显著的趋势。QTP的气候在未来几年也趋向于变暖，这可能对生态系统产生更大的影响，导致气候变化与生态系统之间更加复杂和不确定的关系(Duan等人, 2006; Xu等人, 2005)。许多研究已经解释了在全球变暖的情况下，过去和未来可能发生的变化(例如， Jiang 等人, 2008a, 2008b; Dong等人, 2010; Zhao 等人, 2010)。

显然，之前对QTP气候的研究主要集中在季节或月的气候条件以及它们的时间变化上。致力于理解极端气候事件的特点尤其是长期气候事件的长期变化方面的工作相对较少。在有限的研究综述中，关于高原地区极端气候的许多具体特征仍然是未知的。例如，为了了解温度和降水事件的更详细的特征，需要有更多特征类的更精细的分类。还缺乏对复杂区域特征的描述，尤其是涉及到降水变化的区域特征。此外，以前许多研究中分析过的数据通常都很稀少，而且没有很长的记录。由于在高海拔地区获得可靠和长期记录的观测数据较为困难，许多数据的质量，特别是代理数据的质量可能很低。

在此研究中，我们应用了QTP地区几十年的气象站的日常数据，揭示了高原气候变化的详细特征。我们不仅分析了平均气候条件的特征，还分析了使用相同数据集的极端温度和降水事件的详细特征。我们对数据集进行质量控制，分析干旱气候的天数，将分析区域划分为不同的气候区，并对温度和降水进行分类。在下一部分，我们将介绍数据集的主要功能和所采用的分析方法。在第三部分，我们将给出分析结果。在此，我们首先描述了平均气候条件变化的趋势，然后分析了极端气温和降水事件的长期变化特征。所得结果的结论见第四部分。

数据和计算方法

本研究对1961-2007年中国气象局的年、月、日气温及降水情况进行了分析。这些监测站分布在青海省、西藏自治区、甘南州甘南自治州、四川省的加泽和阿坝，以及云南省的迪庆。如Feng et al.(2004)所示，数据质量控制对于分析中国西部地区的日常气象数据具有重要的可靠性。在本研究中，我们对获得的数据集进行质量控制，得到66个站的数据进行分析。对于丢失的数据，我们检查周围站点的信息，并应用运行t测试方法确定的可靠数据。对于可能受气象仪器变化影响的记录站，我们利用仪器变化前后数据值的平均值(主要是温度)对数据进行校正，使修正后的数据在仪器的变化后被纳入数据序列。最后，对于重新安置的站点，我们还使用了周围5个站点的平均序列来校正降水和温度数据，这些站点没有被重新安置，以避免由于站点迁移而导致的数据中断。中国66个气象站的具体位置如图1所示：

图1 青藏高原气象站和典型气候区分布。星代表西宁(52866;青海省省会)和广场代表拉萨(55591;西藏自治区首府)。

我们应用一个旋转经验正交(REOF;Gutzler et al.， 1988)分析确定研究区域的气候区。其他统计分析方法，包括线性趋势分析的最小二乘法、相关分析和Mann-Kendall检验(M-K检验，Kendall and Gibbons, 1981)对气候突变进行检验。极端气候事件由下列各站和分析域的统计方法确定。

1. 对于季节性和年度的方法，我们首先按照5个等级的降序排列温度:暖，微暖，正常，微冷，冷。在5个类中，暖和冷类分别占样本总数的12.5%，其他三类各占25%。平均温度的阈值分别描述为四季和全年。类似的分析也可以在Han， Gong (2003) ， Zhai 和Pan (2003)中找到。
2. 根据中国干旱和洪水事件的标准(Zhang et al., 1983; Shi, 1995), 对QTP地区的季节和年降水量进行划分，分别为干（或湿）五类：湿，Rigt;（R 1.17sigma;），微湿，（R 1.17sigma;）ge;Rigt;（R 0.33sigma;），正常，（R 0.33sigma;）ge;Rigt;（R-0.33sigma;），微干，（R-0.33sigma;）ge;Rigt;（R-1.17sigma;），干，Rile;（R-1.17sigma;）。在这里，Ri是一年或季节性的平均年降水量，R 是降水的气候平均值。sigma;是年平均降水量或季节平均降水量的标准差。
3. 从所有年份的日平均温度，我们定义了顶部(底部)2.5%的温度，即最高(最低)2.5%，作为极端高(低)温度事件(也见Zhang et al.， 1983)。
4. 我们根据连续的天数来确定干旱事件，并将严重的干旱事件定义为10天或10天内没有降水发生。高原上严重的干旱事件被计算为这些事件的总和。
5. 我们将暴雨事件定义为每天降水量超过25毫米的事件，与青海省质量和技术管理部门的标准一致(2001)。25毫米也是中国西北地区气象局的气象工作的标准。高原上的大雨事件被计算为这些事件的总和。

图2 从1961年到2007年的青藏高原地区年平均气温(a, ℃)和年温度变化速率(b, ℃

yr macr;sup1;)

结果

我们首先对1961-2007年66个站的干旱时间序列进行REOF分析，以确定QTP地区的气候区，并考虑到地理因素，包括土地覆盖和地形。干旱（I）是通过使用温度（T）和降水（P）计算I=（T 10）Pmacr;sup1;得到。更具体地说，我们将高原地区划分为五个气候区，根据REOF模式，考虑到草原、草地和沙漠的差异以及山地和高地。由前五个REOF模式解释的方差分别为28.45、9.0、8.0、6.36和5.58。这些气候带分别是西藏北部高寒草原区和长江源区(区域1), 西藏东南部高寒草地区和四川西部(区域2), 青海北部高山荒漠区(区域3),西藏南部的高山草地区(带4),和黄河上游高寒草地区(区5)。这些气候区域的地理分布如图1所示。与以往的研究相比(Li and Tang, 2000;Li et al.， 2003)，我们已经考虑了多种气候因素和高原不同地区之间草地资源的差异。

变暖湿的趋势

温度均匀升高

图2提供了每个气象站在QTP1961年到2007年各气象站的年平均气温和气温变化速率的分布情况，与之前的研究结果一致。年平均温度呈现明显的变暖趋势(图2a)。由M-K试验得到，1987年温度显著升高。所有气象站都出现了变暖趋势，最明显的变暖现象发生在西北地区(图2b)。如图3所示，在季节平均温度下，特别是在冬季和秋季，也有明显的变暖趋势。特别是春季、夏季、秋季和冬季的温度分别以0.025℃、0.026℃、0.038℃和0.059 ℃的速率增长，均超过99.9%的置信水平。年平均最高和最低温度也分别以每年0.028℃和0.051 ℃的速率增长。这些特征表明，尽管时间和地点不同，但是在冬季和夜间，QTP的温度变化是最显著的，与Liu et al.(2006)的结果一致。

为了进一步详细的描述QTP气候变化的细节，表一显示了不同季节不同气候区的年平均值、最大温度和最低温度的变化率。对于表一中的值，我们首先计算每个区域和每个季节的所有站的平均值，然后用计算机生成这些方法的长期变化。可以看出，首先，温度在所有季节和所有气候区都会均匀地增加，不仅包括平均温度，还包括最高温度和最低温度。其次，对于不同的气候区，在秋季和冬季，尤其是冬季，平均值和最高温度和最低温度的增加比春季和夏季更为显著。第三，年平均气温的变化在青海北部(3区)是最大、最显著的，但在西藏南部(第4区)是最小和最不显著的，表明以年平均气温来衡量的变暖趋势在高纬度地区比在低纬度地区更明显。此外，最低温度的增加比平均值和最高温度的增加大。表1提供了与许多以前的研究相比，各种气候区温度变化的详细特征。

图3 与图2相同，冬季(a)、春季(b)、夏季(c)和秋季(d)。

表1

从1961年到2007年青藏高原各气候区平均气温、最高气温和最低气温变化的平均速率(℃ yrmacr;sup1;)。结果显示为季节性和年度的平均值，显著超过95%、99%和99.9%置信水平(F检验)的值分别由*、**和***表示。

降水量的多样化增长

图4显示了年降水量的变化，清楚地表明了降水的正向趋势，年降水量为0.91毫米（超过99%的置信水平）。早在1974年，由“M-K”测试所确定的从干到湿的气候的显著变化就已经发生了。然而，年降水量的变化也具有较大的区域特征(图4b)。具体而言，在青海北部、西藏东南部和四川西北部柴达木盆地中东部的趋势是积极的。其他地区也出现了负面趋势，尤其是在黄河上游河曲地区(图右侧的红线区域)。图2和图4的比较表明，在降水变化小的地区，温度大幅度升高，而在降水变化较大的地区，温度小幅升高。

图4。1961 - 2007年青藏高原地区平均年平均降水量(a, mm)和年降水量变化速率(b, mm yrmacr;sup1;)。右边的红线环绕着河曲地区。

春季、夏季、秋季和冬季的降水量分别为0.47、0.17、0.11、0.14毫米，春季和冬季的变化明显超过99.9%的置信水平。进一步的分析表明，年降水天数（日降水量大于0.1毫米）也有增加的趋势，每年增加0.13天（超过95%的置信水平）。在不同季节，冬、春季节的年变化率分别为0.067和0.091天，显著高于99%和99.9%置信水平。夏季和秋季没有显著的负向趋势，每年分别为20.006天和0.019天。

表2显示了不同季节和不同气候区降水量和降水天数的变化。它反应了以下主要特征：（1）冬季、春季和年平均降水量和降水天数有上升趋势；(2) 夏、秋两季出现了正面和负面的趋势，但负面趋势非常小；（3） 降水量的最大增加发生在西藏东南部和四川西部（区域2），而降水天数的最显著增加发生在西藏南部（区域4）。总的来说，降水量大、降水天数多的气候区变化较大。上述分析表明，与高原地区气温的变化相比，降水的变化更为复杂。

表2

1961 - 2007年青藏高原各气候区降水总量(mm yrmacr;sup1;)和降水天数(yrmacr;sup1;)的平均变化率。结果显示为季节性和年度的平均值，以及显著超过95%、99%和99.9%置信水平(F检验)的值分别由*、**和***表示。

气候变暖和极端气候事件的变化

暖湿天气增加

图5 从1961年到2007年，青藏高原

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