青海省主要生态功能区气温变化

青海省主要生态功能区气温变化

0青海高原的自然区位近世纪以来，世界上以变变为主要特征的气候变化。在这种背景下，许多科学家分析了青藏高原和西北地区气候变化的特点以及气候的突变。【1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16】。然而，关于青海高原及其不同地区的气候变化趋势和气候突变的研究很少。青海高原位于青藏高原东北部，全省平均高度3000米以上。生态条件复杂多样，不同地区的气候条件和植被形态差异很大。根据不同地区的地理位置和地形特征，将青海高原划分为四个生态功能区，即东农产业区、周边湖区、三江源区和柴达木盆地。其中，东部农业区以农业为主，种植季节土壤覆盖植物良好，冬季和早春主要裸露。周边湖区和三江源区是自然牧场区，主要分布在寒冷的草地和牧场上。草坪的生长季节为4月至9月。一般来说，三江源区的种植环境略好于周边湖区。柴达木盆地主要为沙漠地带，气候干燥，年降水量小，沙化严重。主要分布在一些灌木植物。青海不同生态功能区的地形和气候特征差异，导致近年来不同地区的气候趋势不同。本文分析了不同生态功能区的气候变化特征和气候突然变化，阐明了不同生态功能区的气候变化特征，为更好地理解不同生态功能区的气候变化特征提供了基础。1气候要素时间序列的检验本文使用1961-2008年青海省43个气象台站的月平均气温和月降水量,用算术平均法计算东部农业区(包括12个站)、环青海湖区(包括8个站)、三江源区(包括14个站)和柴达木盆地(包括9个站)的冬季(前一年12月至当年2月)、春季(3-5月)、夏季(6-8月)、秋季(9-11月)以及年(1-12月)平均气温和总降水量.为了使检验结果真实可靠,使用了滑动t检验法(Movingt-TestTechnique)即MTT检验和Mann-Kendall(简称M-K)检验两种方法,MTT是通过考察两组子序列之间平均值的差异是否显著来检验突变,在5~15a的11个不同子序列长度上对气候要素时间序列进行检验.M-K方法是一种非参数统计检验方法,不需要样本遵从一定的分布,也不受少数异常值的干扰.2结果分析2.1温度2.1.1青海高原区域气温特征表1的不同生态功能区年及四季平均气温趋势分析结果表明,1961—2010年青海高原不同地区年和四季的气温均呈显著的上升趋势,年平均气温以柴达木盆地上升趋势最为明显,其次为环湖区和三江源区,最小的为东部农业区.四季中以冬季气温上升趋势最为明显,其次是秋季,春季和夏季上升幅度相对来说较小.2.1.2柴达木盆地春季气温突变利用M-K检验和MTT检验分别检测了柴达木盆地、东部农业区、环湖区和三江源区的年平均气温和四季平均气温的突变时间(表2),从表2中可以看出,不同生态功能区年和四季平均气温的突变时期有一定差异.年平均气温检测结果表明,利用M-K方法没有检测到不同生态功能区年平均气温的突变,而MTT检验所检测到的不同生态功能区年平均气温的突变时间为:柴达木盆地在20世纪70年代中后期有一个弱的突变(变暖)信号,80年代中期又出现一个变暖的信号,90年代中后期(1997年)年开始平均气温快速增暖,突变信号最强;东部农业区和环湖区80年代中期开始气候慢慢变暖,到90年代中后期(1997年)快速增暖;三江源区气温突变时间大致从80年代中后期开始出现弱的变暖信号,到90年代中后期(1997年)进入快速变暖时期.从不同生态功能区年平均气温开始变暖时间可以看出,柴达木盆地最早出现变暖的信号,其次为东部农业区和环湖区,气候开始变暖时间最迟的为三江源区.春季气温检测结果表明,利用M-K方法和MTT方法均检测到柴达木盆地春季气温在1995年发生突变,从不同时间尺度检测到的突变时间发现,柴达木盆地从80年后期开始出现突变的信号,90年代中期(1995年)突变信号达到最强;两种方法均检测到1997年东部农业区和环湖区春季气温发生突变.从MTT检验的各子序列突变时间来看,从90年代初期开始两地区都出现突变信号,到90年代中后期(1997年)突变信号达到最强;三江源地区仅M-K方法检测到1993年春季气温发生了突变.从上述不同功能区春季气温出现突变的时间可以看出,三江源区出现突变时间最早,其次是柴达木盆地,东部农业区和环湖区稍晚一些.夏季气温检测结果表明,两种方法均检测到1994年柴达木盆地夏季气温发生了突变.从MTT检验的不同时间尺度上来看,从20世纪80年代中后期开始柴达木盆地夏季气温出现突变,到90年代中期(1994年)突变信号达到最强;两种方法均监测到东部农业区在1996年发生了突变,突变信号从80年代中后期开始出现,到90年代中期(1996年)突变信号达到最强.两种方法均检测到环湖区和三江源区的夏季气温在1994年出现突变,从MTT检验的不同时间尺度上来看,在80年代中后期开始出现突变,到90年代中期(1994年)气温突变强度达到最大.从上述不同生态功能区春季气温出现突变的时间可以看出,东部农业区出现突变的时间最晚,其余三地区出现突变的时间基本相同.秋季气温检测结果:利用M-K方法没有检测到柴达木盆地秋季气温的突变,而MTT检测到70年代初期(1972年)和90年代初期(1992年)分别出现了一次突变;M-K方法检测到东部农业区在1988年发生了突变,MTT检验从部分时间尺度上检测到90年代初期(1993年)发生了突变;M-K方法检测到环湖区秋季气温在1987年发生了突变,而MTT检验从部分时间尺度上检测到90年代中后期(1997年)发生了突变;利用MK方法没有检测到三江源区秋季气温发生突变,MTT检验方法在部分时间尺度上检测到90年代初期(1993年)和90年代中后期(1997年)三江源区秋季气温发生了突变.总体来看,不同生态功能区秋季气温发生突变的时间早晚顺序为柴达木盆地最早,环湖区和三江源区次之,东部农业区最晚.冬季气温检测结果表明,利用M-K方法没有检测到柴达木盆地冬季气温的突变,MTT方法检测到60年代后期(1969年)70年代中后期(1977年)和80年代中期(1985年)出现了气温突变;M-K方法和MTT方法检测到东部农业区冬季气温在1984年、70年代中后期(1977年)和80年代中期(1985年)出现了突变;M-K方法检测到环湖区冬季气温在1983年发生了突变,MTT检验仅在个别时间尺度上检测到80年代中期(1985年)出现了突变信号;M-K方法没有检测到三江源区冬季气温的突变,MTT检验也仅在个别时间尺度上检测到在90年代中后期(1997年)三江源区冬季气温出现了微弱的突变信号.总之,从上述分析可以看出,不同生态功能区冬季气温发生突变的时间早晚顺序为:柴达木盆地最早,环湖和东部农业区次之,三江源区最晚.2.2降水2.2.1降水量变化表3的青海高原不同生态功能区年及四季降水量趋势结果表明,1961—2010年年降水量除柴达木盆地上升趋势明显外,其余三地区变化趋势都不明显.其中,环湖区和三江源区呈微弱的上升趋势,东部农业区呈微弱的下降趋势,四季降水量变化趋势除冬季降水量变化明显(除东部农业区)外,其余三季变化趋势基本不明显.2.2.2m-k方法和环行政区降水的突变年降水量:利用M-K方法检测到柴达木盆地出现了两次突变,第一次突变出现1976年,第二次突变出现在1996年,两次突变都是增多的突变.MTT检验从个别时间尺度上检测到21世纪初期(2001年)出现了增多的突变;两种方法都没有检测到其余三地区年降水量的突变.春季降水量:利用M-K方法检测到柴达木盆地在2000年出现了降水减少的突变,利用MTT检验检测到80年代初期(1981年)出现了增多的突变;M-K方法没有检测到东部农业区春季降水的突变,MTT检验检测到在80年代初期(1982年)出现了增多了突变;M-K方法没有检测到环湖区春季降水量的突变,MTT检验检测到70年代初期(1972年)出现了降水减少的突变和80年代初期(1983年)出现了降水增多的突变.M-K方法检测到三江源区春季1973年为一个突变点,但经分析该地区降水资料,发现这个突变点是一个虚假的点,MTT检验没有检测到三江源区春季降水量的突变.夏季降水量:M-K方法检测到柴达木盆地夏季降水量在1967年发生了增多的突变,MTT检验没有检测到突变点;两种方法均没有检测到其余三地夏季降水量的突变点.不同生态功能区的秋季降水量均没有出现突变点.冬季降水量:M-K方法检测除1972年和1980年柴达木盆地出现了两次增多的突变,MTT检验没有检测出突变点;东部农业区冬季降水量没有出现突变点;M-K方法检测到环湖区1969年出现了增多的突变;利用M-K方法检测出三江源区冬季降水量在1973年发生了增多的突变,利用MTT检验检测出80年代中期(1985年)和90年代中期(1996年)分别出现了增多和减少的突变.3平均气温出现突变的时段(1)1961—2008年,青海高原不同地区的年和四季气温均呈显著的上升趋势,其中柴达木盆地为不同生态功能区中年和四季平均气温上升最为明显的地区,其余三个地区相差不大.冬季为四个季节中上升幅度最大的季节,其次为秋季,春季和夏季最小.(2)不同生态功能区年平均气温出现突变的早晚顺序为柴达木盆地最早、东部农业区和环湖区次之,最晚的为三江源区;春季平均气温出现突变的次序为三江源最早,柴达木盆地次之,东部农业区和环湖区最晚;夏季平均气温出现突变的次序为东部农业区最晚,其余三地区出现时间基本相同;秋季平均气温出现突变的次序为柴达木最早,环湖和三江源区次之,东部农业区最晚;冬季平均气温出现突变的次序为柴达木最早,环湖和东部农业区次之,最晚的为三江源区.(3)1961—2010年年降水量除柴达木盆地上升趋势明显外,其余三地区变化趋势都不明显,其中环湖区和三江源区呈上升的趋势,东部农业区呈下降的趋势,四季降水量变化趋势除冬季降水量变化明显(除东部农业区)外,其余三季变化趋势基本不明显.(4)降水突变的信号明显