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近50年青藏高原积雪的时空变化特征及其与大气环流因子的关系

马丽娟  
【摘要】: 青藏高原是北半球中纬度海拔最高、积雪覆盖最大的地区。鉴于青藏高原积雪对我国乃至东亚地区天气气候的重要影响,评估青藏高原积雪的变化规律,诊断影响高原积雪变化的主要物理因子,无疑非常重要。本论文主要依据青藏高原115个台站1957~2006年的观测积雪资料和1958~2002年ERA-40大气环流资料,重点分析了青藏高原积雪厚度的时空变化特征,诊断了影响青藏高原积雪厚度变化的主要大气环流因子和关键指标,为复杂的气候预测提供参考。论文主要结论如下: 1.对青藏高原积雪空间分布的研究表明,常年积雪存在四个主要大值区,其结果与前人根据较少台站积雪资料定义的大值区有所不同。其中高原中部和东部地区积雪在秋季积累最多,喜马拉雅山区和帕米尔高原地区积雪则在冬季增加最为迅速,形成了高原积雪在中部和边缘地区较多、其他地区较少的分布型式。 2.利用功率谱分析和小波分析方法揭示出的青藏高原积雪变化规律表明,高原积雪存在准3年振荡周期,在1980s中期之前以2~3年周期为主,之后以3~5年为主。近50年中青藏高原积雪厚度发生了两次突变,分别在1971年和1998年。年平均积雪厚度在1990s中期前呈上升趋势,其速率达0.06cm/10a,约占年平均积雪厚度的1.8%;1997年后积雪厚度持续偏少(1998年除外),并维持在?1个标准差之上。对青藏高原丰雪年和少雪年进行合成分析,丰雪年减少雪年的差值分布以喜马拉雅山区和高原中部的积雪偏多最为明显。各季节平均积雪厚度中,冬季积雪的变化对年平均贡献最大,二者相关系数高达0.96,其次为春季和秋季。 3.对青藏高原年平均积雪厚度与气温的关系分析表明,两者具有负相关,但不十分显著。而分季节统计显示,除冬季外,其余三季积雪厚度与气温的反相关关系均超过99.9%的置信度水平,相关系数分别为?0.49,?0.48和?0.64。春季(秋季)气温偏高的26年(20年)中,有22年(16年)积雪偏少,约占85%(80%);夏季约为71%。对高原90多个台站的统计表明,98%(94%)以上的台站秋季(春季)积雪厚度和气温表现为负相关,其中达显著水平的占61%(71%)以上。 4.对青藏高原积雪厚度与北大西洋涛动(NAO)指数的天气学相关分析显示,1~3月NAO与同期高原积雪均有显著正相关,NAO偏强时高原积雪普遍偏多,影响的显著区域主要在高原中部,由西南向东北延伸呈带状分布。对NAO偏强、偏弱年份的合成分析表明,NAO偏强时,北大西洋中高纬度500hPa低压槽加强南伸,槽前高压脊北移东扩,迫使20°E附近欧洲槽东移至50°E附近,乌拉尔山高压脊位置也较常年偏东。受此影响,青藏高原上游副热带西风急流加强东进,将更多的副热带暖湿空气带上高原,有利于形成高原多雪的大气环流背景。 5.青藏高原春季积雪厚度与降雪具有显著正相关关系,相关系数达0.61,二者处于同位相的年份有34年,占总年份的近70%。高原降雪与5月印缅槽强弱有密切关系,印缅槽偏强(弱)的29年(16年)中有18年(11年)高原降雪也偏多。5月印缅槽偏强时的气候特征为:印缅地区500hPa低压槽加强南伸至10°N,槽线位于90°E附近,槽区气流具有强气旋式涡度;而偏弱时,该区高度场上无明显低槽,气流也较为平直;印缅地区500hPa高度场在印缅槽偏强与偏弱时的差值可达30m以上。 6.随着气候变暖的加剧,青藏高原积雪对气温升高的响应已成为广泛关注的重要问题。论文通过引用“濒危”积雪指标,定义了青藏高原“濒危”降雪和积雪发生的临界条件,不仅探讨了当前气候条件下青藏高原积雪对气温的敏感性,而且预测了在未来50年高原气温上升2.2~2.6°C情景下,高原各台站积雪的“濒危”状态。分析表明,当前气候条件下,秋季和春季的“濒危”降雪(积雪)台站已达总台站数的77.8%和81.1%(32.8%和36.3%);青藏高原东南部为主要的降雪和积雪“濒危”区,此外,高原北部和南部部分地区也是主要的“濒危”降雪区。到2050年,若气温升高2~2.5°C,高原“濒危”区内几乎所有台站都将转为“濒危”状态,即高原积雪将大幅减少。


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