近100年來中東亞干旱區(qū)對(duì)全球變暖的區(qū)域氣候響應(yīng)研究.pdf

1、近一個(gè)世紀(jì)以來全球顯著增溫，已經(jīng)引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注，研究表明，盡管全球或半球平均的氣溫在20世紀(jì)呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢(shì)，但是，這種增溫的趨勢(shì)和幅度的大小，在不同的地區(qū)是有差異的，因此，對(duì)全球變暖的區(qū)域響應(yīng)研究已成為當(dāng)前國際學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)。中東亞干旱區(qū)，又稱為亞洲中緯度內(nèi)陸干旱區(qū)，它是連接赤道和中高緯地區(qū)的過渡地帶，也是西風(fēng)帶氣候和季風(fēng)氣候的相互作用區(qū)，由于其所處的特殊的地理位置，使得它不僅對(duì)全球的氣候變化有非常敏感的響應(yīng)，而且對(duì)于全

2、球的氣候變化也有較大的貢獻(xiàn)。那么，在近100a來全球氣候變暖的背景下，中東亞干旱區(qū)的氣候變化又是如何響應(yīng)的?對(duì)這一問題的研究有助于了解這一區(qū)域氣候變化的特征和機(jī)制，可為有關(guān)區(qū)域響應(yīng)的研究領(lǐng)域提供干旱區(qū)的響應(yīng)結(jié)果。本文利用CRU(Climatic Research Unit)提供的近100a氣溫、降水的格點(diǎn)資料，中國氣象局國家氣象信息中心資料室提供的我國西北地區(qū)135個(gè)測(cè)站1960-2005年的氣溫、降水觀測(cè)資料，以及其它氣象要素場(chǎng)資料，

3、對(duì)中東亞干旱區(qū)近100a來和中東亞干旱區(qū)的主要組成部分一中國西北干旱區(qū)近45a來的氣候變化及主要機(jī)制進(jìn)行了探討，并對(duì)干旱區(qū)內(nèi)部氣溫的區(qū)域敏感性進(jìn)行了分析，同時(shí)還對(duì)干旱區(qū)與其它區(qū)域的氣候變化進(jìn)行了初步的對(duì)比分析，主要結(jié)論如下： 1．近45年來，中國西北地區(qū)除夏季的陜南為降溫外，其余各季和年氣溫的變化都表現(xiàn)為一致的增溫趨勢(shì)，年均氣溫變化幅度達(dá)0.40℃／10a。春、夏和秋季開始快速升溫的轉(zhuǎn)折時(shí)間在1990年代中期，時(shí)間上較之冬季要晚

4、約10年。冬季是所有季節(jié)罩增溫幅度最大的季節(jié)，可達(dá)0.6℃／10a以上，冬季均溫決定了年均溫的變化。近20年是西北干早區(qū)增暖發(fā)生的主要時(shí)段。西北干旱區(qū)無論是年或四季甲均的增溫率，都比中國平均的要高。 45年來，西北地區(qū)冬季降水呈增加的趨勢(shì)；春、夏和秋季的降水變化則存在明顯的增加和減少的區(qū)域，大體表現(xiàn)為西部干旱區(qū)增加和東部干旱半干旱區(qū)減少的變化趨勢(shì)：西北地區(qū)降水異常的空間型首先表現(xiàn)為西北地區(qū)東部為一致的變化型。其次為東、西相反變化

5、型。第3為南北相反的變化型。這種異常分布型也表明了西北區(qū)的降水變化存在東西兩個(gè)明顯的區(qū)域：一個(gè)為西風(fēng)區(qū)，一個(gè)為季風(fēng)影響區(qū)?？傮w上來講，近45a來，西北地區(qū)存在西風(fēng)區(qū)和季風(fēng)影響區(qū)降水的差異性，東部季風(fēng)影響區(qū)的降水是減少的，西部西風(fēng)影響區(qū)的降水是增加的。 2．近100年來，中東亞干旱區(qū)在氣溫場(chǎng)整體變化一致性的基礎(chǔ)上，還可以分為4個(gè)氣溫的異常區(qū)：中亞干旱區(qū)、蒙古高原干旱區(qū)、塔里木干旱區(qū)和東部季風(fēng)區(qū)，前3個(gè)區(qū)域可歸為西風(fēng)環(huán)流影響區(qū)。4個(gè)

6、區(qū)1901-2002年間均顯示出明顯線性增暖趨勢(shì)，各區(qū)域線性擬合的增溫率分別是0.15℃／10a、0.16℃／10a、0.12℃／10a和0.06℃／10a，增暖主要發(fā)生在西風(fēng)環(huán)流影響區(qū)，尤以蒙古高原干旱區(qū)最顯著。研究區(qū)整體增溫率為0.14℃／10a，不論各區(qū)或者整體的增溫率遠(yuǎn)大于我國平均幅度0.058℃／10a和全球平均的0.07℃／10a，但與高原增溫率0.16℃／10a相近。 近100年來，中東亞干旱區(qū)冬季增暖最顯著。上世

7、紀(jì)，明顯升溫的轉(zhuǎn)折時(shí)間發(fā)生在70年代后期。增暖趨勢(shì)越來越顯著，從70年代的0.87℃／10a，到80年代以來的0.93℃／10a，再到90年代以來的超過1.00℃／10a，增溫率快速增大。 3．在近100a的時(shí)間尺度上，中東亞干旱區(qū)的氣候變化整體上表現(xiàn)為以暖干化趨勢(shì)為主。但我國北疆、中亞南部的四國以及哈薩克斯坦西部表現(xiàn)為弱的變濕趨勢(shì)：我國南疆盆地、蒙古中部、烏茲別克斯坦和土庫曼斯坦的西部呈現(xiàn)出顯著變干的趨勢(shì)。 在近50a

8、的時(shí)間尺度上，西北絕大部分地區(qū)是向干旱化的趨勢(shì)發(fā)展的，其中干旱化趨勢(shì)發(fā)展最顯著的區(qū)域在西北區(qū)的東部。新疆西部和北部，以及青海的東部和南部，有向濕潤(rùn)化發(fā)展的趨勢(shì)。 4．中東亞干旱區(qū)上世紀(jì)70年代以來的快速升溫與北半球、青臧高原和我國東部華東地區(qū)的快速升溫極為相似，但其升溫幅度和伴隨的降溫幅度均較其它地區(qū)要大，且快速升溫的開始時(shí)間比日本和朝鮮半島要提前大約10a。北半球、青臧高原和我國東部華東地區(qū)在20世紀(jì)20到40年代為一顯著的升

9、溫期，但中東亞干旱區(qū)整體，日本和朝鮮半島均沒有明顯的表現(xiàn)出這一增暖的時(shí)期，這與我國東北和西北西部(新疆)無明顯20-40年代暖期一致。 20世紀(jì)20-40年代的暖期，中東亞干旱區(qū)僅僅在其東部作出了響應(yīng)，它的中西部仍然是降溫的區(qū)域，因此其整體區(qū)域平均的增暖并不顯著；20世紀(jì)70年代后的暖期，中東亞干旱區(qū)與其它地方是相似的，整體對(duì)這次全球變暖作出了響應(yīng)。響應(yīng)時(shí)間的早晚表現(xiàn)為越往東越晚，越往南越晚。 5．從秋季到冬季，西北太平

10、洋海平面氣壓持續(xù)增強(qiáng)，西伯利亞高壓持續(xù)偏弱，是造成中東亞干旱區(qū)冬季降水偏多、氣溫偏高的因素。當(dāng)春季阿留申群島附近海平面氣壓偏低，西北太平洋副熱帶高壓偏強(qiáng)時(shí)，中東亞干旱區(qū)夏季降水偏多。夏季，當(dāng)中東亞干旱區(qū)處在低壓(高壓)的控制下時(shí)，氣溫偏高(偏低)。中東亞干旱區(qū)冬季降水、氣溫的異常主要與中高緯的緯向環(huán)流異常有關(guān)。而中東亞干旱區(qū)夏季降水、氣溫的異常則主要體現(xiàn)了大尺度經(jīng)向環(huán)流異常。 冬季赤道中東太平洋和西太平洋黑潮區(qū)海表溫度異常增高，

11、而太平洋暖池和西風(fēng)漂流區(qū)海表溫度異常下降時(shí)，中東亞干旱區(qū)西部冬季降水易于偏多，反之亦然。前期秋季赤道中東太平洋海表溫度異常升高，而西風(fēng)漂流區(qū)海表溫度異常下降時(shí)，中東亞干旱區(qū)西部冬季降水易于偏多，反之亦然。中東亞干旱區(qū)的東部冬季降水與西部相反。當(dāng)從秋季到冬季赤道中東太平洋海表溫度持續(xù)異常偏暖(冷)時(shí)，中東亞干旱區(qū)冬季氣溫異常偏暖(冷)。 夏季赤道中太平洋和黑潮區(qū)海表溫度偏冷，對(duì)應(yīng)中東亞干旱區(qū)西部(東部)降水偏少(偏多)。當(dāng)前期赤道

12、中東太平洋和西太平洋黑潮區(qū)海表溫度異常偏暖(冷)時(shí)，中東亞干旱區(qū)夏季降水異常偏多(少)，而中東亞干旱區(qū)西部夏季氣溫容易偏高(或偏低)。赤道東太平洋、太平洋暖池、西太平洋黑潮區(qū)和西北太平洋西風(fēng)漂流區(qū)海表溫度異常增高(或下降)時(shí)，中東亞干旱區(qū)夏季氣溫容易偏高(或偏低)。 在近100a的時(shí)間尺度上，西風(fēng)指數(shù)(ZI<,M>)、西伯利亞高壓指數(shù)與干旱區(qū)的氣溫分別有顯著的正相關(guān)和顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。北太平洋高壓的演變則與干旱區(qū)的降水變化有顯著

13、的正相關(guān)關(guān)系。西伯利亞高壓強(qiáng)度的減弱實(shí)際上在近10a是最為明顯的，近10a來西伯利亞高壓強(qiáng)度的顯著減弱對(duì)研究區(qū)氣溫上升有顯著影響。 烏拉爾高壓脊和東亞大槽的減弱，并伴隨歐洲東部槽的加深，同時(shí)配合上升運(yùn)動(dòng)，是造成中東亞干旱區(qū)冬季多雨的動(dòng)力場(chǎng)結(jié)構(gòu)。歐洲大陸東部高壓脊加強(qiáng)，西太平洋副熱帶高壓西伸明顯，同時(shí)配合上升運(yùn)動(dòng)，是造成中東亞干旱區(qū)夏季多雨的動(dòng)力場(chǎng)結(jié)構(gòu)。　　　 在中東亞干旱區(qū)的冬季氣溫偏高年，其西部為低壓槽前的西南暖氣流所

14、控制，東部為偏西北氣流所控制：在氣溫偏低年，研究區(qū)完全處于高壓脊前的西北氣流的控制之下，北風(fēng)分量要明顯強(qiáng)于氣溫偏高年。對(duì)夏季的不同氣溫年型而言，西太平洋副熱帶高壓的強(qiáng)度和位置起到關(guān)鍵的作用。 6．冰島低壓異常加深、同時(shí)北大西洋亞速爾高壓顯著增強(qiáng)，烏拉爾高壓脊異常增強(qiáng)，以及赤道中東太平洋海表溫度異常增暖，是導(dǎo)致上世紀(jì)70年代后中東亞干旱區(qū)氣溫升高的因素。表明中東亞干旱區(qū)對(duì)20世紀(jì)全球兩次變暖的響應(yīng)不同，與這兩個(gè)階段控制干旱區(qū)的大氣