發(fā)布時間：2021-03-20 23:35

　　利用氣候變化趨勢轉(zhuǎn)折判別模型（PLFIM）分析了1982-2018年青藏高原（下稱高原）70個站地表感熱通量趨勢轉(zhuǎn)折特征,并從高原地溫和氣溫對同期北半球變暖的響應(yīng)速度,以及大氣環(huán)流背景場等方面分析其趨勢轉(zhuǎn)折的可能原因。結(jié)果表明:（1）高原4個氣候區(qū)的年平均地表感熱均在2000年前后發(fā)生了由顯著減弱到顯著增強(qiáng)的趨勢轉(zhuǎn)折,其中Ⅱ區(qū)（高原東部）最早發(fā)生轉(zhuǎn)折（1999年）,其次是Ⅰ區(qū)（高原北部）和Ⅳ區(qū)（高原東南部）（2000年）,Ⅲ區(qū)（高原西南部）最晚（2002年）。Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)是高原感熱趨勢轉(zhuǎn)折的關(guān)鍵區(qū)。Ⅱ區(qū)感熱的變化主要由地溫的增溫加快使地氣溫差加大所導(dǎo)致,Ⅲ區(qū)則主要受地面風(fēng)速變化的影響,2000年后地面風(fēng)速的增加對該區(qū)感熱的趨勢轉(zhuǎn)折有重要貢獻(xiàn)。（2）2000年之前,北半球中緯度西風(fēng)急流偏弱且急流軸位置偏南,同時高原北（南）部到高（低）緯度地區(qū)溫度異常偏高（低）,經(jīng)向溫度梯度和氣壓梯度減小,使得這一時期高原風(fēng)速持續(xù)減小;2000年之后與之前相反,高原風(fēng)速的減小趨勢在這一時期得到緩解,并逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樵黾于厔?進(jìn)而造成了高原地表感熱變化趨勢的轉(zhuǎn)折。 

【文章來源】：高原氣象. 2020,39(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：13 頁

【部分圖文】：

1982-2018年青藏高原4個分區(qū)年平均感熱變化過程

前人對高原整體氣候傾向率特征的分析表明，地面風(fēng)速的減小對2003年之前高原感熱的減弱有重要貢獻(xiàn)（Duan et al,2008;Liu et al,2012；王美蓉等，2012;Yang et al,2014），而2003年之后高原地面風(fēng)速減小趨勢的趨緩和地氣溫差的增大可能是高原感熱增強(qiáng)和趨勢轉(zhuǎn)折的主要原因（戴逸飛等，2016;Zhu et al,2017;Wang et al,2018；解晉等，2018）。但是高原不同區(qū)域情況是否一致，為此通過1982-2018年高原4個區(qū)年平均地溫、氣溫、地氣溫差及地面10m風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)化序列的逐年演變（圖3）可以看出，4個要素在不同區(qū)域的演變不盡相同。地溫和氣溫序列整體呈上升趨勢，尤其從20世紀(jì)90年代中后期至21世紀(jì)00年代初，增長趨勢最為明顯；2009年開始，這種增長趨勢出現(xiàn)了停滯并有小幅度的降溫趨勢，特別是在Ⅲ區(qū)和Ⅳ區(qū)。由氣候傾向率統(tǒng)計結(jié)果（表1）可以發(fā)現(xiàn)，高原4個區(qū)的地溫在感熱通量趨勢轉(zhuǎn)折后的升溫率均高于轉(zhuǎn)折之前，而氣溫卻有不同程度的改變，Ⅰ區(qū)和Ⅲ區(qū)升溫率減弱，特別是Ⅰ區(qū)，升溫率減弱69%，而在高原Ⅱ區(qū)和Ⅳ區(qū)氣溫增溫率與之前幾乎相當(dāng)，略有增加。地氣溫差受地溫與氣溫變化的共同影響，在感熱趨勢轉(zhuǎn)折之前高原Ⅰ區(qū)地氣溫差呈減弱趨勢，其余3個區(qū)沒有明顯的變化趨勢（表1），轉(zhuǎn)折后高原Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)地氣溫差呈現(xiàn)顯著增加趨勢，傾向率分別達(dá)到0.39℃·（10a)-1和0.27℃·（10a)-1，通過了α=0.01的顯著性t檢驗，而在高原的Ⅲ區(qū)和Ⅳ區(qū)由于地溫和氣溫在2009年出現(xiàn)了小幅降溫趨勢，導(dǎo)致這一時段地氣溫差變化趨勢不明顯，但在2000-2009年期間地氣溫差為顯著的增加趨勢，傾斜率分別達(dá)到0.93℃·（10a)-1和0.82℃·（10a)-1，通過了α=0.01的顯著性t檢驗。風(fēng)速的變化與溫度不同，4個區(qū)在感熱通量轉(zhuǎn)折前均為顯著的減弱趨勢，特別是Ⅲ區(qū)，氣候傾斜率達(dá)到-0.42 m·s-1·（10a)-1。這與前人的研究結(jié)果相同（You et al,2014；姚慧茹等，2016；徐麗嬌等，2019），即高原10 m風(fēng)速在2000年代之前表現(xiàn)為明顯的減少趨勢。但從2000年開始，風(fēng)速的減小趨勢趨于平緩，并表現(xiàn)為小幅的年際波動增長，這種增長趨勢在高原Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)和Ⅳ區(qū)都很明顯，氣候傾斜率均通過了α=0.01的顯著性t檢驗。通過以上分析表明，地溫、氣溫、地氣溫差和風(fēng)速等感熱相關(guān)氣象要素在高原的不同區(qū)域，具有不同的演變特征，高原感熱演變趨勢的轉(zhuǎn)變在不同區(qū)域影響因素也不盡相同，所以對高原感熱趨勢轉(zhuǎn)折的物理成因需要分區(qū)域來認(rèn)識。綜上可知，高原4個區(qū)的年平均地表感熱都發(fā)生了由顯著減弱到顯著增強(qiáng)的趨勢轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)折時間為Ⅱ區(qū)最早（1999年），其次是Ⅰ區(qū)和Ⅳ區(qū)（2000年），Ⅲ區(qū)最晚（2002年）。在高原感熱趨勢轉(zhuǎn)折之前，4個區(qū)的地面風(fēng)速均表現(xiàn)出顯著的減弱趨勢，氣溫和地溫為顯著升溫趨勢，地氣溫差無明顯變化趨勢。在高原感熱趨勢轉(zhuǎn)折之后，高原Ⅰ區(qū)風(fēng)速無明顯變化趨勢，之前的減弱趨勢出現(xiàn)了停滯，Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ區(qū)風(fēng)速均轉(zhuǎn)變?yōu)轱@著增加趨勢；地溫的增溫速率比之前明顯增快，而4個區(qū)氣溫的增溫率與之前相比幾乎不變或有減弱，導(dǎo)致地氣溫差出現(xiàn)增加趨勢。那么，不同區(qū)域影響高原感熱趨勢轉(zhuǎn)折的主導(dǎo)因素究竟是什么？是否僅與地面氣象要素的趨勢變化有關(guān)？在第5部分將對各區(qū)域不同要素對高原感熱趨勢轉(zhuǎn)折的相對貢獻(xiàn)進(jìn)行定量分析。

從式（1）可知，地氣溫差和地面10 m風(fēng)速是影響感熱變化的重要因子。為了研究各因子對高原不同區(qū)域感熱的影響，采用多元線性回歸模型的方差分析方法進(jìn)行定量評估，分別計算高原各站感熱趨勢轉(zhuǎn)折前后，地氣溫差和地面風(fēng)速變化對其影響的方差貢獻(xiàn)率。從高原4個分區(qū)地氣溫差和地面風(fēng)速對感熱變化的方差貢獻(xiàn)率超過50%的站數(shù)統(tǒng)計（表2）可以看出，感熱趨勢轉(zhuǎn)折前，高原Ⅰ區(qū)感熱的變化受高原風(fēng)速和地氣溫差的共同影響，地氣溫差和風(fēng)速的方差貢獻(xiàn)率超過50%的站點(diǎn)各占一半。從各要素方差貢獻(xiàn)超過50%的站點(diǎn)分布[圖6(a）]可以發(fā)現(xiàn)，在柴達(dá)木盆地四周地氣溫差對感熱的貢獻(xiàn)略大，而在柴達(dá)木盆地外圍風(fēng)速對感熱的貢獻(xiàn)略大，這可能主要與地形有關(guān)。而在高原的Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)和Ⅳ區(qū)，風(fēng)速對感熱變化的影響均較強(qiáng)，各要素方差貢獻(xiàn)率超過50%的站點(diǎn)，受地面風(fēng)速影響為主的站點(diǎn)約為地氣溫差的2倍，地面風(fēng)速的影響占優(yōu)勢。這些站點(diǎn)主要分布在Ⅱ區(qū)的南部和Ⅲ區(qū)、Ⅳ區(qū)的中部[圖6(a）]，這與第三節(jié)只從要素的氣候傾斜率反映出的結(jié)果有所不同，這說明要素影響的貢獻(xiàn)率和氣候傾斜率不同，雖然感熱轉(zhuǎn)折前，地氣溫差的氣候傾斜率不如風(fēng)速的變化顯著，但是同樣對感熱的變化具有較重要貢獻(xiàn)。感熱趨勢轉(zhuǎn)折后，地氣溫差和風(fēng)速對高原感熱變化的方差貢獻(xiàn)率與之前相比，在Ⅲ區(qū)沒有發(fā)生變化，而其他3個區(qū)受地氣溫差影響的方差貢獻(xiàn)率超過50%的站點(diǎn)均出現(xiàn)不同程度的增加，受風(fēng)速影響的方差貢獻(xiàn)率超過50%的站點(diǎn)減小了約一半，Ⅰ區(qū)感熱的變化受地氣溫差的絕對主導(dǎo)[圖6(b）]，其區(qū)域內(nèi)全部站點(diǎn)地氣溫差對感熱變化的方差貢獻(xiàn)率均超過了50%，在Ⅱ區(qū)和Ⅳ區(qū)地氣溫差方差貢獻(xiàn)超過50%的站點(diǎn)個數(shù)大約是地面風(fēng)速的2倍，地氣溫差的影響占優(yōu)勢。綜上可知，高原感熱趨勢轉(zhuǎn)折前，在Ⅰ區(qū)地氣溫差和地面風(fēng)速的影響貢獻(xiàn)率相當(dāng)，在Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ區(qū)地氣溫差的影響貢獻(xiàn)率約為地面風(fēng)速一半，所以，高原感熱的減弱不僅僅受風(fēng)速變化的影響，地氣溫差變化的影響也不容忽視。高原感熱趨勢轉(zhuǎn)折后，高原Ⅰ區(qū)感熱的變化以地氣溫差變化的影響為絕對主導(dǎo)，在Ⅱ區(qū)和Ⅳ區(qū)地氣溫差的影響貢獻(xiàn)率約為地面風(fēng)速2倍，Ⅲ區(qū)沒有發(fā)生變化。高原北部即32°N以北的區(qū)域地氣溫差的變化對感熱的變化有重要貢獻(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]1961—2010年青藏高原氣候變化特征分析[J]. 徐麗嬌,胡澤勇,趙亞楠,洪瀟宇.  高原氣象. 2019(05)
[2]青藏高原積雪對陸面過程熱量輸送的影響研究[J]. 王婷,李照國,呂世華,姚闖,馬翠麗.  高原氣象. 2019(05)
[3]青藏高原多年凍土特征、變化及影響[J]. 程國棟,趙林,李韌,吳曉東,盛煜,胡國杰,鄒德富,金會軍,李新,吳青柏.  科學(xué)通報. 2019(27)
[4]那曲高寒草地長時間地面熱源特征及其氣候影響因子分析[J]. 嚴(yán)曉強(qiáng),胡澤勇,孫根厚,謝志鵬,王奕丹,鄭匯璇.  高原氣象. 2019(02)
[5]青藏高原地表非絕熱加熱模態(tài)及其與中國北方環(huán)流異常的聯(lián)系[J]. 于涵,張杰,劉詩夢.  高原氣象. 2019(02)
[6]Influence of Late Springtime Surface Sensible Heat Flux Anomalies over the Tibetan and Iranian Plateaus on the Location of the South Asian High in Early Summer[J]. Haoxin ZHANG,Weiping LI,Weijing LI.  Advances in Atmospheric Sciences. 2019(01)
[7]青藏高原不同海拔地表感熱的年際和年代際變化特征及其成因分析[J]. 于威,劉屹岷,楊修群,吳國雄.  高原氣象. 2018(05)
[8]青藏高原感熱氣泵影響亞洲夏季風(fēng)的機(jī)制[J]. 吳國雄,劉屹岷,何編,包慶,王子謙.  大氣科學(xué). 2018(03)
[9]青藏高原中東部地區(qū)地表感熱通量的時空變化特征[J]. 張超,田榮湘,茆慧玲,張志非,申紫薇.  氣候變化研究進(jìn)展. 2018(02)
[10]青藏高原地表感熱通量變化特征及其對氣候變化的響應(yīng)[J]. 解晉,余曄,劉川,葛駿.  高原氣象. 2018(01)



本文編號：3091872