青海省主要生態(tài)功能區(qū)氣溫變化

青海省主要生態(tài)功能區(qū)氣溫變化

0青海高原的自然區(qū)位近世紀以來，世界上以變變?yōu)橹饕卣鞯臍夂蜃兓Ｔ谶@種背景下，許多科學家分析了青藏高原和西北地區(qū)氣候變化的特點以及氣候的突變?！?,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16】。然而，關于青海高原及其不同地區(qū)的氣候變化趨勢和氣候突變的研究很少。青海高原位于青藏高原東北部，全省平均高度3000米以上。生態(tài)條件復雜多樣，不同地區(qū)的氣候條件和植被形態(tài)差異很大。根據(jù)不同地區(qū)的地理位置和地形特征，將青海高原劃分為四個生態(tài)功能區(qū)，即東農(nóng)產(chǎn)業(yè)區(qū)、周邊湖區(qū)、三江源區(qū)和柴達木盆地。其中，東部農(nóng)業(yè)區(qū)以農(nóng)業(yè)為主，種植季節(jié)土壤覆蓋植物良好，冬季和早春主要裸露。周邊湖區(qū)和三江源區(qū)是自然牧場區(qū)，主要分布在寒冷的草地和牧場上。草坪的生長季節(jié)為4月至9月。一般來說，三江源區(qū)的種植環(huán)境略好于周邊湖區(qū)。柴達木盆地主要為沙漠地帶，氣候干燥，年降水量小，沙化嚴重。主要分布在一些灌木植物。青海不同生態(tài)功能區(qū)的地形和氣候特征差異，導致近年來不同地區(qū)的氣候趨勢不同。本文分析了不同生態(tài)功能區(qū)的氣候變化特征和氣候突然變化，闡明了不同生態(tài)功能區(qū)的氣候變化特征，為更好地理解不同生態(tài)功能區(qū)的氣候變化特征提供了基礎。1氣候要素時間序列的檢驗本文使用1961-2008年青海省43個氣象臺站的月平均氣溫和月降水量,用算術平均法計算東部農(nóng)業(yè)區(qū)(包括12個站)、環(huán)青海湖區(qū)(包括8個站)、三江源區(qū)(包括14個站)和柴達木盆地(包括9個站)的冬季(前一年12月至當年2月)、春季(3-5月)、夏季(6-8月)、秋季(9-11月)以及年(1-12月)平均氣溫和總降水量.為了使檢驗結(jié)果真實可靠,使用了滑動t檢驗法(Movingt-TestTechnique)即MTT檢驗和Mann-Kendall(簡稱M-K)檢驗兩種方法,MTT是通過考察兩組子序列之間平均值的差異是否顯著來檢驗突變,在5~15a的11個不同子序列長度上對氣候要素時間序列進行檢驗.M-K方法是一種非參數(shù)統(tǒng)計檢驗方法,不需要樣本遵從一定的分布,也不受少數(shù)異常值的干擾.2結(jié)果分析2.1溫度2.1.1青海高原區(qū)域氣溫特征表1的不同生態(tài)功能區(qū)年及四季平均氣溫趨勢分析結(jié)果表明,1961—2010年青海高原不同地區(qū)年和四季的氣溫均呈顯著的上升趨勢,年平均氣溫以柴達木盆地上升趨勢最為明顯,其次為環(huán)湖區(qū)和三江源區(qū),最小的為東部農(nóng)業(yè)區(qū).四季中以冬季氣溫上升趨勢最為明顯,其次是秋季,春季和夏季上升幅度相對來說較小.2.1.2柴達木盆地春季氣溫突變利用M-K檢驗和MTT檢驗分別檢測了柴達木盆地、東部農(nóng)業(yè)區(qū)、環(huán)湖區(qū)和三江源區(qū)的年平均氣溫和四季平均氣溫的突變時間(表2),從表2中可以看出,不同生態(tài)功能區(qū)年和四季平均氣溫的突變時期有一定差異.年平均氣溫檢測結(jié)果表明,利用M-K方法沒有檢測到不同生態(tài)功能區(qū)年平均氣溫的突變,而MTT檢驗所檢測到的不同生態(tài)功能區(qū)年平均氣溫的突變時間為:柴達木盆地在20世紀70年代中后期有一個弱的突變(變暖)信號,80年代中期又出現(xiàn)一個變暖的信號,90年代中后期(1997年)年開始平均氣溫快速增暖,突變信號最強;東部農(nóng)業(yè)區(qū)和環(huán)湖區(qū)80年代中期開始氣候慢慢變暖,到90年代中后期(1997年)快速增暖;三江源區(qū)氣溫突變時間大致從80年代中后期開始出現(xiàn)弱的變暖信號,到90年代中后期(1997年)進入快速變暖時期.從不同生態(tài)功能區(qū)年平均氣溫開始變暖時間可以看出,柴達木盆地最早出現(xiàn)變暖的信號,其次為東部農(nóng)業(yè)區(qū)和環(huán)湖區(qū),氣候開始變暖時間最遲的為三江源區(qū).春季氣溫檢測結(jié)果表明,利用M-K方法和MTT方法均檢測到柴達木盆地春季氣溫在1995年發(fā)生突變,從不同時間尺度檢測到的突變時間發(fā)現(xiàn),柴達木盆地從80年后期開始出現(xiàn)突變的信號,90年代中期(1995年)突變信號達到最強;兩種方法均檢測到1997年東部農(nóng)業(yè)區(qū)和環(huán)湖區(qū)春季氣溫發(fā)生突變.從MTT檢驗的各子序列突變時間來看,從90年代初期開始兩地區(qū)都出現(xiàn)突變信號,到90年代中后期(1997年)突變信號達到最強;三江源地區(qū)僅M-K方法檢測到1993年春季氣溫發(fā)生了突變.從上述不同功能區(qū)春季氣溫出現(xiàn)突變的時間可以看出,三江源區(qū)出現(xiàn)突變時間最早,其次是柴達木盆地,東部農(nóng)業(yè)區(qū)和環(huán)湖區(qū)稍晚一些.夏季氣溫檢測結(jié)果表明,兩種方法均檢測到1994年柴達木盆地夏季氣溫發(fā)生了突變.從MTT檢驗的不同時間尺度上來看,從20世紀80年代中后期開始柴達木盆地夏季氣溫出現(xiàn)突變,到90年代中期(1994年)突變信號達到最強;兩種方法均監(jiān)測到東部農(nóng)業(yè)區(qū)在1996年發(fā)生了突變,突變信號從80年代中后期開始出現(xiàn),到90年代中期(1996年)突變信號達到最強.兩種方法均檢測到環(huán)湖區(qū)和三江源區(qū)的夏季氣溫在1994年出現(xiàn)突變,從MTT檢驗的不同時間尺度上來看,在80年代中后期開始出現(xiàn)突變,到90年代中期(1994年)氣溫突變強度達到最大.從上述不同生態(tài)功能區(qū)春季氣溫出現(xiàn)突變的時間可以看出,東部農(nóng)業(yè)區(qū)出現(xiàn)突變的時間最晚,其余三地區(qū)出現(xiàn)突變的時間基本相同.秋季氣溫檢測結(jié)果:利用M-K方法沒有檢測到柴達木盆地秋季氣溫的突變,而MTT檢測到70年代初期(1972年)和90年代初期(1992年)分別出現(xiàn)了一次突變;M-K方法檢測到東部農(nóng)業(yè)區(qū)在1988年發(fā)生了突變,MTT檢驗從部分時間尺度上檢測到90年代初期(1993年)發(fā)生了突變;M-K方法檢測到環(huán)湖區(qū)秋季氣溫在1987年發(fā)生了突變,而MTT檢驗從部分時間尺度上檢測到90年代中后期(1997年)發(fā)生了突變;利用MK方法沒有檢測到三江源區(qū)秋季氣溫發(fā)生突變,MTT檢驗方法在部分時間尺度上檢測到90年代初期(1993年)和90年代中后期(1997年)三江源區(qū)秋季氣溫發(fā)生了突變.總體來看,不同生態(tài)功能區(qū)秋季氣溫發(fā)生突變的時間早晚順序為柴達木盆地最早,環(huán)湖區(qū)和三江源區(qū)次之,東部農(nóng)業(yè)區(qū)最晚.冬季氣溫檢測結(jié)果表明,利用M-K方法沒有檢測到柴達木盆地冬季氣溫的突變,MTT方法檢測到60年代后期(1969年)70年代中后期(1977年)和80年代中期(1985年)出現(xiàn)了氣溫突變;M-K方法和MTT方法檢測到東部農(nóng)業(yè)區(qū)冬季氣溫在1984年、70年代中后期(1977年)和80年代中期(1985年)出現(xiàn)了突變;M-K方法檢測到環(huán)湖區(qū)冬季氣溫在1983年發(fā)生了突變,MTT檢驗僅在個別時間尺度上檢測到80年代中期(1985年)出現(xiàn)了突變信號;M-K方法沒有檢測到三江源區(qū)冬季氣溫的突變,MTT檢驗也僅在個別時間尺度上檢測到在90年代中后期(1997年)三江源區(qū)冬季氣溫出現(xiàn)了微弱的突變信號.總之,從上述分析可以看出,不同生態(tài)功能區(qū)冬季氣溫發(fā)生突變的時間早晚順序為:柴達木盆地最早,環(huán)湖和東部農(nóng)業(yè)區(qū)次之,三江源區(qū)最晚.2.2降水2.2.1降水量變化表3的青海高原不同生態(tài)功能區(qū)年及四季降水量趨勢結(jié)果表明,1961—2010年年降水量除柴達木盆地上升趨勢明顯外,其余三地區(qū)變化趨勢都不明顯.其中,環(huán)湖區(qū)和三江源區(qū)呈微弱的上升趨勢,東部農(nóng)業(yè)區(qū)呈微弱的下降趨勢,四季降水量變化趨勢除冬季降水量變化明顯(除東部農(nóng)業(yè)區(qū))外,其余三季變化趨勢基本不明顯.2.2.2m-k方法和環(huán)行政區(qū)降水的突變年降水量:利用M-K方法檢測到柴達木盆地出現(xiàn)了兩次突變,第一次突變出現(xiàn)1976年,第二次突變出現(xiàn)在1996年,兩次突變都是增多的突變.MTT檢驗從個別時間尺度上檢測到21世紀初期(2001年)出現(xiàn)了增多的突變;兩種方法都沒有檢測到其余三地區(qū)年降水量的突變.春季降水量:利用M-K方法檢測到柴達木盆地在2000年出現(xiàn)了降水減少的突變,利用MTT檢驗檢測到80年代初期(1981年)出現(xiàn)了增多的突變;M-K方法沒有檢測到東部農(nóng)業(yè)區(qū)春季降水的突變,MTT檢驗檢測到在80年代初期(1982年)出現(xiàn)了增多了突變;M-K方法沒有檢測到環(huán)湖區(qū)春季降水量的突變,MTT檢驗檢測到70年代初期(1972年)出現(xiàn)了降水減少的突變和80年代初期(1983年)出現(xiàn)了降水增多的突變.M-K方法檢測到三江源區(qū)春季1973年為一個突變點,但經(jīng)分析該地區(qū)降水資料,發(fā)現(xiàn)這個突變點是一個虛假的點,MTT檢驗沒有檢測到三江源區(qū)春季降水量的突變.夏季降水量:M-K方法檢測到柴達木盆地夏季降水量在1967年發(fā)生了增多的突變,MTT檢驗沒有檢測到突變點;兩種方法均沒有檢測到其余三地夏季降水量的突變點.不同生態(tài)功能區(qū)的秋季降水量均沒有出現(xiàn)突變點.冬季降水量:M-K方法檢測除1972年和1980年柴達木盆地出現(xiàn)了兩次增多的突變,MTT檢驗沒有檢測出突變點;東部農(nóng)業(yè)區(qū)冬季降水量沒有出現(xiàn)突變點;M-K方法檢測到環(huán)湖區(qū)1969年出現(xiàn)了增多的突變;利用M-K方法檢測出三江源區(qū)冬季降水量在1973年發(fā)生了增多的突變,利用MTT檢驗檢測出80年代中期(1985年)和90年代中期(1996年)分別出現(xiàn)了增多和減少的突變.3平均氣溫出現(xiàn)突變的時段(1)1961—2008年,青海高原不同地區(qū)的年和四季氣溫均呈顯著的上升趨勢,其中柴達木盆地為不同生態(tài)功能區(qū)中年和四季平均氣溫上升最為明顯的地區(qū),其余三個地區(qū)相差不大.冬季為四個季節(jié)中上升幅度最大的季節(jié),其次為秋季,春季和夏季最小.(2)不同生態(tài)功能區(qū)年平均氣溫出現(xiàn)突變的早晚順序為柴達木盆地最早、東部農(nóng)業(yè)區(qū)和環(huán)湖區(qū)次之,最晚的為三江源區(qū);春季平均氣溫出現(xiàn)突變的次序為三江源最早,柴達木盆地次之,東部農(nóng)業(yè)區(qū)和環(huán)湖區(qū)最晚;夏季平均氣溫出現(xiàn)突變的次序為東部農(nóng)業(yè)區(qū)最晚,其余三地區(qū)出現(xiàn)時間基本相同;秋季平均氣溫出現(xiàn)突變的次序為柴達木最早,環(huán)湖和三江源區(qū)次之,東部農(nóng)業(yè)區(qū)最晚;冬季平均氣溫出現(xiàn)突變的次序為柴達木最早,環(huán)湖和東部農(nóng)業(yè)區(qū)次之,最晚的為三江源區(qū).(3)1961—2010年年降水量除柴達木盆地上升趨勢明顯外,其余三地區(qū)變化趨勢都不明顯,其中環(huán)湖區(qū)和三江源區(qū)呈上升的趨勢,東部農(nóng)業(yè)區(qū)呈下降的趨勢,四季降水量變化趨勢除冬季降水量變化明顯(除東部農(nóng)業(yè)區(qū))外,其余三季變化趨勢基本不明顯.(4)降水突變的信號明顯