西藏那曲地区西部色林错的变化

西藏那曲地区西部色林错的变化

1青海湖流域降水环境变化,生态环湖泊的扩张和收缩以及生态环境的发展是世界、地区和局部结构和气候变化的结果。青藏高原分布着地球上海拔最高、数量最多、面积最大的高原湖泊群。由于青藏高原的湖泊面积巨大,湖水面积的改变以及湖水水化学的变化将极大地改变地表下垫面的条件,从而对大气环流产生影响。温度、降水变化通过影响地表水分循环和水的相变,使湖泊与冰川发生紧密联系,并对气候系统具有反馈作用。如青海湖地区近40年来气温、地表蒸发等气象要素向暖干化过渡的趋势造成青海湖水位下降。近年来降水量增加、平均气温升高导致那曲地区中东部4个湖泊水位上涨。1970-2000年纳木错湖面的加速扩张主要受冰川的加剧退缩(气温升高是其根本原因)及其引起的融水增加影响,与区域降水量略微增加和蒸发量显著减少也具有密切联系。青藏高原自然环境和生态系统在全球占有特殊地位,并且与全球气候与环境变化息息相关,区域响应十分明显。近年来由于湖水上涨致使西藏申扎、班戈、尼玛三县的牧民不同程度地受到湖水上涨带来的灾害影响。因此,分析和研究色林错湖面变化趋势与气候因子关系,找出湖面变化原因,将有利于认识生态环境现状与过去的差异,为合理利用水资源和开发盐湖资源,以及研究青藏高原的湖泊演化和气候、环境变迁都具有重要意义。2湖周湖流域内湖泊群色林错(图1)又称奇林湖,地处西藏自治区申扎、班戈、尼玛三县交界处,位于冈底斯山北麓,申扎县以北,曾是西藏第二大咸水湖。湖面海拔高度为4530m,形状不规则,长轴呈EW向延伸,长77.70km,最大宽45.5km,平均宽20.95km,面积1628.0km2。湖水性质属微咸水,成因类型为构造湖。流域内有众多的河流和湖泊互相连接,组成一个封闭的内陆湖泊群,主要湖泊除色林错外,还有格仁错、吴如错、错鄂、仁错贡玛、恰规错、孜桂错等23个小湖。主要入湖河流有扎加藏布、扎根藏布、波曲藏布等。扎加藏布全长409km,是西藏最长的内流河,发源于唐古拉山(海拔6205m)、格拉丹东(海拔6621m)、吉热格帕(海拔6070m)等雪山,于色林错北岸入湖。扎根藏布发源于格仁错东部的甲岗雪山(海拔6444m),于色林错西岸入湖。波曲藏布发源于巴布日雪山(海拔5654m),于色林错东岸入湖。据科学考证,古色林错面积曾达1万km2,后因气候变干,湖泊退缩,从中分离出格仁错、错鄂、雅根错、班戈错、吴如错、恰规错、孜桂错、越恰错。湖周湖相台地和湖积平原广泛分布。湖积平原坡上砂砾堤发育,南岸最明显,多达几十条,最长可达40km。色林错所处的青藏高原北部,山脊高度一般都在5000m以上,海拔5600m以上的山峰终年冰雪覆盖,现代冰川发育,是众多湖泊的重要水源。3数据来源和方法3.1遥感资料及地形该区域湖泊的陆地卫星遥感资料分别从国际科学数据镜像网站和NASALandsatProgram网站免费下载;2008年的TM5数据从中国科学院对地观测与数字地球科学中心购买;中巴资源卫星(CBERS)资料,由中国资源卫星应用中心提供。遥感资料获取时间均为相应年份的9-11月份水位稳定季节。地形图为1975年出版的1:10万电子版地图。由于流域面积较大,气象台站稀少,所以气象资料选取色林错周围的申扎、改则、那曲、安多、班戈和当雄6个站1973-2008年的常规气象要素,包括气温、降水量、蒸发量、积雪日数、冻土深度等与气候变化密切相关的要素。3.2湖泊遥感影像的处理利用ENVI图像处理软件对1975年出版的1:10万电子版地形图进行重采样,输出分辨率为30m的图像作为底图,对所用卫星影像资料进行了几何精校正(TM、CBERS数据重采样为30m),误差控制在一个像元之内。在处理过程中为了突出湖泊水体等地物的遥感影像信息,对经过几何纠正后的图像进行边缘增强、灰度变换等处理。湖泊数据的数字化、编辑、量算距离和面积、制图等工作用ArcMap和ArcCatelog软件完成,对于有条带的遥感资料采用相同年代的中巴资料和相邻年代资料作为参考。坐标统一采用ALBERS等角圆锥投影和相应参数下的1954年北京坐标系。气象要素趋势变化率用下式进行估计:式中:Y为气象要素,t为时间(本文中所有气象资料为1973-2008年;地图和卫星遥感影像资料为1975-2008年),a0为常数项,a1为线性趋势项,把a1×10表示为气象要素每10年的气候倾向率(变化趋势)。4色林错面积变化呈显著的上升趋势通过卫星遥感资料分析得出(表1),1975年色林错、错鄂、雅根错的面积分别为1621.77km2、267.65km2和34.94km2,到2008年面积分别增加为2196.23km2、279.24km2、103.07km2,分别增长了574.46km2、11.59km2和68.13km2,增长速度分别为35.4%、4.3%和195%。色林错面积变化呈显著的上升趋势(图2),1975-2008年湖面面积扩大了574.5km2,1999-2008年湖面面积扩张了20%,平均上涨率为41km2/a;近10年来,色林错向西扩展了3.4km,向北扩展了21.2km,向东扩展了4km,2004年开始由于湖泊水面上涨,南面与雅根错连在一起,而雅根错又向西扩展了3.4km(图3)。错鄂的水流向色林错,所以其面积近年来有所上涨,但变化幅度不大。总之,近年来色林错一直处于扩张状态,与文献报道结论相一致。5综合气象资料分析5.1平均气温下降色林错所在的藏北地区年平均气温变化同全球气温增暖的趋势相一致,总体上呈较显著的上升趋势(通过99%显著性检验水平,图4)。同时气温的年变化表现为从1974年到1983年年平均气温稍有下降;从1984年初开始气温呈明显的上升趋势(除1997年外),2006年达到近36年来最高值,比多年平均值高1.45oC。总体上,该区域年平均气温呈显著的升高趋势,平均升高了0.38oC/10a。从湖泊周围的申扎、改则、那曲、安多、班戈和当雄6个站各站点年平均气温变化倾向率通过(1)式计算后,结果表明都呈上升趋势,分别为0.28oC/10a、0.47oC/10a、0.49oC/10a、0.32oC/10a、0.40oC/10a和0.33oC/10a。5.2降水增加,降水增加该区域年平均降水量从1973年到2008年变化波动比较大(图5),其中近36年最低值和最高值出现在这时期,1994年比常年减少107mm,而2008年比常年多147.5mm,从1994年以后降水逐渐增加,在2008年达到一个高值。从1973年到2008年平均每10a上升了23.65mm。从年平均积雪日数曲线(图5)看,除1975年和1997年两个最小最大峰值除外,其他年份变化波动不大,且1997年以后积雪日数呈减少的趋势,表明随着温度的升高,该区域降水的季节分布有所变化,夏季降水所占比例越来越大。=5.3气调贮藏时间及藏北高原蒸发量变化蒸发作为潜热通量是决定天气与气候的重要因子,是水循环中最直接受土地利用和气候变化影响的一项,全球性陆面蒸发对大气环流和降水均有重要意义杜军等利用1971-2006年20cm口径小型蒸发皿观测资料,分析了藏北高原蒸发量的变化趋势;认为藏北高原不论是年蒸发量还是季蒸发量均呈现不同程度的减少趋势,年蒸发量平均每10年减少61.7mm,各季节蒸发量以-10.2~-20.8mm/10a的变化速率减少,减幅夏季最大、冬季最小。就地域分布而言,藏北高原中西部年蒸发皿蒸发量减幅明显,平均每10年减少80.0~111.0mm,以申扎减幅最突出。5.4近年度来青海高原冻土市场发展态势金会军等认为青藏高原气候变暖已导致季节冻结层变浅约10~40cm,融化层加深约5~30cm。青藏高原多年冻土面积缩小、冻土温度升高,导致冻土层普遍减薄约5~7m,或者使部分地区冻土完全融化,多年冻土下界上升明显;李林等认为近几十年来青海高原冻土表现为地温显著升高、冻结持续日数缩短、最大冻土深度和多年冻土面积减小、季节冻土面积增大以及冻土下界上升等总体退化的趋势。根据冻土资料分析,近30年来藏北一线最大冻土深度以每年0.15~1.9cm的速度减少,如那曲最大冻土深度以每年1.9cm的速度减少。6湖泊水位变化的原因6.1拉拿冰川的工根据《中国冰川目录》,色林错流域(5Z2)包括可可西里山南坡、唐古拉山西段、念青唐古拉山西翼、冈底斯山东缘及部分羌塘高原的高山与湖盆区,属于青藏高原内流区(5Z)。而色林错流域有642条冰川、面积593.09km2、冰储量36.37km3,冰川平均面积0.92km2。在全球气候变暖的影响下,对气候反应敏感的青藏高原的冰川也在退缩和融化。张堂堂等1999和2003年在念青唐古拉山冰川考察期间,采用GPS对拉弄冰川末端位置进行了测量,并将测量结果与1970年1:10万地形图绘制的冰川末端位置进行对比分析表明,1970-1999年拉弄冰川末端退缩了285m,平均年退缩量9.8m;1999-2003年拉弄冰川退缩13m,平均年退缩量3.25m;近年来气候持续变暖将使拉弄冰川继续保持退缩状态。吴艳红认为自1970-2000年期间,纳木错湖面面积从1941.64km2增加到1979.79km2,增加的速率为1.27km2/a;流域内冰川的面积从167.62km2减少到141.88km2,退缩速率为0.86km2/a。对比该流域前后两个时期的气温、降水和蒸发变化,发现升温幅度的增加是冰川加速退缩的根本原因,而湖面的加速扩张主要受冰川的加剧退缩及其引起的融水增加影响,但与区域降水量略微增加和蒸发量显著减少也具有密切联系。边多等认为冰雪融水量的增加成为近期内一些以此为其水源之一的那曲地区部分湖泊水位上涨的重要原因。因众多湖泊、河流的串连贯通,使色林错拥有广阔的流域和丰富水源补给。色林错流域内除色林错外,较大的湖泊还有格仁错、吴如错、错鄂、仁错贡玛、恰规错、孜桂错及越恰错等。色林错位于全流域最低洼的地区,是水流汇集的中心。同时常年或季节性汇入色林错的主要河流有扎根藏布(流域面积16675km2),扎加藏布(流域面积14850km2)和波曲藏布等,其中最主要的河流扎加藏布发育于唐古拉山主峰格拉丹东峰(海拔6621m)和唐古拉山吉热格帕峰(6070m),伴随着气温升高,冰川开始萎缩,融化的大部分雪水注入色林错。2000年格拉丹冬冰川面积比1969年减少了1.7%。另外,色林错附近地区系海拔超过4500m,在这一高度高原冻土相当发育,如果温度升高,冻土势必开始解冻释放水,大部分将流向色林错流域,进而对色林错湖面水域变化产生影响。6.2色林错对降水量的影响当前全球变暖日益显著,导致近30年来西北地区气候环境发生重大变化,出现冰川消融加速、湖泊水位上升、大风、沙尘暴日数减少,植被有所改善等现象。如文献所述大规模冰川的退缩和湖面的增长,大大地改善了地表下垫面的条件,从而对大气环流产生影响,造成降水量的持续增加。该区域年平均降水量呈不显著增加趋势,从1973年到2008年平均上升了23.65mm/10a,而蒸发量平均减少了61.7mm。从不同年份的色林错面积与相应年份的降水量之间的相关分析可以看出(图6),二者呈显著的线性关系,线性相关系数高达0.98,表明以冰雪融水为主要水源的色林错,不仅对气温的变化敏感,而且降水量的增加对其水位变化有响应。所以,对于封闭的内陆湖泊来说,由于其水源的输出主要途径是蒸发,而降水量的增加和蒸发量的减少成为湖泊面积持续增长的主要原因。7色林错在饮料和水质方面的分布和作用(1)近30年来,西藏那曲地区西部的色林错及其周围的错鄂、雅根错的面积呈较显著的扩大趋势,到2008年面积分别为2196.23km2、279.24km2、103.07km2,与1975年分别增长了574.46km2、11.59km2和68.13km2,增长速度分别为35.4%、4.3%和195%。色林错从1999-2008年湖面扩张速度为20%,湖面面积平均上涨率为41km2/a,超过纳木错面积,成为西藏第一大