气候变化对青藏高原水环境影响初探

利用Penman-Monteith公式和干燥度指数公式,计算并分析了青藏高原65个气象站1972-2011年间记录的气候变化趋势,同时在总结国内外有关气候变化对青藏高原水环境各要素影响研究的基础上,通过简单线性相关统计方法,分析了研究区域气候变化与水环境变化的相关性。结果表明：（1）青藏高原整体升温显著,降水显著增加,最大可能蒸散（ET₀）显著降低,暖湿化趋势显著;高原北部和西部降水显著增加、ET₀显著降低、干燥度指数显著下降,东部和南部ET₀显著降低、干燥度指数显著下降;（2）受升温影响,青藏高原的冰川消融,尤以东部地区变化显著;湖泊因其补给条件不同而分别呈现出扩张、萎缩和基本稳定3种状态,总体上,高原西部的湖泊以扩张为主,东部的湖泊基本稳定,而萎缩的湖泊分布较为分散。水环境的改变对于高原区水循环过程及生态系统都将产生重要影响。     

气候变化背景下青藏高原地区游客决策与体验分析

青藏高原地区生态环境脆弱,其特殊的自然地理环境使其旅游活动对气候变化的反应更为敏感。本文基于545位入藏游客的问卷调查,实证分析青藏高原地区游客对气候变化因子的认知和体验状况,探究气候变化对青藏高原地区旅游活动的影响机理。得出以下主要结论：① 入藏前游客对天气和气候状况的关注度并不高,但是在旅行中这一因素却是旅游体验的最大影响因素;② 优美的高原自然风光是游客对西藏的核心认知之一,直接影响游客的决策与体验;③ 不同地理区域的游客对高原气候因子的关注度和自然环境要素的重视度并不存在显著差异,动机类型才是显著影响这二者的重要因素。研究进一步表明,青藏高原气候的暖湿化趋势对提升该地区的游客体验有积极作用,但气候变化带来的优势并不能够直接转化为潜在游客的出游活动。     

1971-2011年青藏高原干湿气候区界线的年代际变化

气候变化是沙漠化的重要影响因素,了解青藏高原的气候背景变化是探讨高原沙漠化的基础。利用1971-2011年青藏高原81个站点逐日气温、降水等多种气象要素资料,采用面积权重方法研究了近41a高原干湿气候变化的年代际波动特征。结果表明：近年来高原气温持续升高,降水显著增加,于20世纪90年代中后期变得更暖更湿;平均风速由显著下降趋势转变为平稳变化;相对湿度由上升趋势转为下降趋势,且下降幅度明显;日照时数自80年代开始显著下降,进入21世纪转为上升趋势。在这5个因子共同作用下潜在蒸发量于90年代中后期发生明显转折,由下降趋势转为上升趋势。20世纪90年代中后期是高原气候变化的重要节点。高原干湿界线年代际波动明显,不同干湿气候区的面积存在年代际差异,整体表现为各界线均向西北方向移动,极端干旱区、干旱区面积有所减小,半干旱区、半湿润区及湿润区面积有所增大。干湿指数0.5线与高原沙漠化界线重合,干湿界线波动变化在一定程度可反映高原沙漠化变化情况。     

近30年来藏北高原湖泊变化对气候波动的响应

According to the analysis of the climate materials including the topographic map in 1975, the TM and CBERS satellite remote sensing materials from the 1980s to 2005 as well as the air temperature, precipitation, evaporation rate, maximum depth of snow and the biggest depth of frozen soil in the past 45 years, the water level area of four lakes at the southeast of Nagqu, Tibet including Bam Co, Pung Co, Dung Co and Nuripung Co show a distinct trend of expansion in the past 30 years. In 2005, the water level area of the above four lakes increased by 48.2 km², 38.2 km², 19.8 km² and 26.0 km² respectively compared to 1975, with the respective increase rate of 25.6%, 28.2%, 16.2% and 37.6%. That is closely related to the warming and humidified climate change in the recent years such as rise of the air temperature, increase of the precipitation, decrease of the evaporation rate and permafrost degradation. Foundation: National Natural Science Foundation of China, No.40761005 Author: Bian Duo (1966–), Professor, specialized in application of remote sensing and GIS on environment.     

青藏高原沙尘及其可能的气候意义

利用1961-2000年高原91个站的气象实测资料并结合高原沙区分布状况，分析了近40a青藏高原沙尘暴的时空分布特征。结果表明，高原具备发生沙尘暴的前提条件，大片的流动沙丘和大片荒漠化土地为沙尘暴的发生提供了充足的沙源，年沙尘暴发生频率非常高，大体有以羌塘高原为中心向东南逐渐减少的趋势。从12月至翌年4月，沙尘暴发生中心从藏南的雅鲁藏布江上游河谷地区依次逐渐向北扩展到羌塘高原南部、羌塘高原及塔里木盆地南部，这种季节性摆动与副热带西风急流的位置变化密切相关，加上高原海拔4000～5000m的高度，细粒物质被轻松地扬升到西风急流区，传往遥远的北太平洋地区，高原成为远程传输最高效的沙尘源地之一。沉降在北太平洋的沙尘，加强了海洋生物泵的效率，进而可能对全球气候产生影响。     

内蒙古草地NPP变化特征及其对气候变化敏感性的CENTURY模拟研究

气候变化及其对植被净初级生产力的影响是全球变化研究的核心内容之一。基于空间化的CENTURY生物过程模型,分析1981-2010年内蒙古草地净初级生产力（NPP）的时空演变规律及其对关键气候因子的敏感性特征。结果表明：近30年内蒙古草地大部分区域NPP呈下降态势但趋势并不显著,全区平均降速约为1.17 g C/m²·a;NPP年代际变化时空差异较大,1980s至1990s约69.65%的区域NPP下降,1990s至2000s NPP下降加剧,下降面积较前者扩大了17.50%;NPP对降水与温度的敏感性特征空间异质性较强,但总体上区域降水减少可能是近30年内蒙古草地NPP下降的主要因素,温度升高同样会导致草地NPP下降,但作用程度较小。     

青藏高原植被覆盖变化的地域分异特征

植被的空间分布及其变化都具有明显的地域分异特征。本研究以1981-2006年间的GIMMS/NDVI产品为主要数据源,在地理信息系统技术的支持下,分别从植被空间分布、植被波动和植被变化等方面,探讨了青藏高原植被覆盖变化的水平地域分异特征。研究结果显示,1981-2006年间,雅鲁藏布江河谷区、错那县和墨脱县的西北部、柴达木盆地南缘、三江源地区的顶端和青海南山北麓等区域地表植被年际波动较大。反映区域植被盖度时间变化趋势的SLOPE值以及植被盖度,具有从南部、东南部向北、西北部"下降—上升—不变"的规律。植被盖度下降显著的区域主要分布在喜马拉雅山南麓和青海湖南部,其次是三江源中南部地区;植被没有明显变化的区域主要分布在藏北高原和柴达木盆地。植被指数显著上升的区域集中在雅鲁藏布江河谷区,植被指数明显上升区域主要分布在人迹罕至的唐古拉山和念青唐古拉山等山间盆地区,轻微上升的区域分散在明显改善区的周围。依据SLOPE值的空间分异特征将整个高原划分为4个一级区:帕米尔高原植被指数上升区、藏北高原—阿里高原—柴达木盆地植被指数稳定区、高原中部—雅鲁藏布江中上游河谷植被指数上升区和三江源—横断山区植被指数下降区。     

青藏高原草地生态系统碳收支研究进展

陆地生态系统碳收支仍然是当前全球气候变化研究的重要内容,青藏高原作为全球气候变化的敏感区,使青藏高原草地生态系统在区域碳收支平衡中占有主导地位,但研究方法等不同使得碳收支估算结果存在很大的不确定性。气候变暖在一定程度上提高了高寒草地生态系统的植被初级生产力和生物量,由此补偿了气候变暖导致的土壤有机碳分解释量,使青藏高原草地植被仍然发挥着碳汇的功能。而人类放牧活动对草地生态系统的影响较为复杂。因此,如何区分气候变化和人类活动对生态系统的影响机制,定量评价未来气候变化和人类活动影响下,青藏高原生态系统碳源/汇格局的可能变化,是一个非常重要的研究方向,也是一个极大的挑战。     

青藏高原生态系统服务权衡与协同关系

青藏高原被称为世界的"第三极",随着全球变化和频繁的人类活动,生态系统服务之间彼此消长,分析生态系统服务的时空变化及权衡协同关系对青藏高原地区的生态环境和经济的协调发展具有重要意义.本文结合遥感、气象、土地利用等多源数据,并基于逐像元相关分析法,对研究区长时间序列下产水价值量、固碳价值量和气候调节价值量间的权衡与协同关...     

21世纪以来青藏高寒草地的变化特征及其对气候的响应

利用遥感数据和气象观测资料探索气候因子对区域植被变化的驱动作用具有重要意义。以1980-2012年气象数据和2000-2012年MODIS-NDVI数据为数据源,借助线性回归和相关分析分别分析了青海和西藏两个地区21世纪以来气候变化对青藏高寒草地的影响机制。结果表明：（1）1980-2012年,青海和西藏地区均呈暖湿化的发展趋势。但21世纪以来,西藏地区降水呈不显著的减少趋势;整个青藏高原中部和西部地区增温趋势明显（>0.05 ℃·a-1）。（2）在年际尺度（2000- 2012年）上,青海地区NDVI呈显著增加的趋势,增长率为0.003·a-1（P<0.05）;西藏地区NDVI无变化趋势,区域尺度统计中植被退化与改善相互抵消。在空间上,青藏高原东北部地区NDVI呈良性趋势,部分区域增长斜率超过0.01·a-1。青藏高原南部地区NDVI呈变差趋势,变化斜率为0.008·a-1。（3）区域上的相关分析显示,在青海地区,降水量的增加和温度的升高共同促进了该区域植被的良性发展趋势;在西藏地区,降水量的减少和温度的升高可能是南部地区植被变差的重要原因。     

青藏高原草地地上生物量和理论载畜量

准确模拟和预测草地地上生物量(Aboveground biomass,AGB)和理论载畜量对于维持草地生态系统平衡、优化放牧管理至关重要。当前很多研究以围栏外草地AGB为基础,估算了青藏高原草地AGB的现存量。但是,牛羊啃食后的草地AGB现存量无法准确评估草地理论载畜量。围栏内草地不受家畜采食影响,其年际变率由环境因子驱动,可视为草地潜在AGB (potential AGB,AGB_p),更适用于草地理论载畜量的评估。本研究以青藏高原345个围栏内AGB观测数据为基础,结合气候、土壤和地形数据,利用随机森林算法构建草地潜在地上生物量估算模型,并对当前气候条件(2000-2018年)和未来20年(2021-2040年)4种气候变化情景(SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5)下的草地AGB_p和高寒草地理论载畜量进行模拟与预测。结果表明:(1)随机森林算法可准确模拟当前气候条件下的青藏高寒草地AGB_p(R²=0.76,P<0.001);2000-2018年青藏高寒草地AGB_p平均值为102.4 g m^-2,时间上增加趋势不明显(P>0.05);AGB_p年际波动和生长季降水显著正相关(R²=0.57,P<0.001),和生长季温度日较差显著负相关(R²=0.51,P<0.001)。(2)当前气候条件下,青藏高寒草地平均理论载畜量为0.94 SSU ha^-1(standardized sheep unit ha^-1);在过去20年约有54.1%草地理论载畜量呈提升状态。(3)和当前相比,未来20年青藏高原中部和北部草地AGB_p和理论载畜量呈下降态势。因此,建议未来在厘清气候变化影响下草畜关系的基础上进行有针对性的草牧业规划和管理,以缓解区域气候变化引起的草畜矛盾。     

近34 a青藏高原年气温变化

 对高原地区34 a（1971—2004年）82站共13 883 d的逐日日平均气温、日最高气温和日最低气温资料进行了统计，用REOF方法进行了分区，并讨论了趋势变化，结果表明：①无论年平均气温，还是年平均最高气温和最低气温，以35°N为界的南北变化的区域特征明显。在年平均气温和年最低气温中，西藏地区的累计方差比青海地区大，年最高气温中青海地区的累计方差比西藏地区大。②青藏高原地区年温度的分布主要取决于海拔高度、地理位置和地形的影响，而年温度的标准差与高原地区年降水的分布相似,但趋势相反，标准差大的区域主要在高原的西北部和四川的西南部。③高原大部分地区年平均气温、年最高和最低气温基本上是以增温的趋势为主，高原的西北部地区年平均气温增温幅度最明显，尤其以柴达木盆地增温幅度最大，增加幅度为0.8℃·(10a)-1以上。年最高温度青海的增幅比西藏明显，而年平均最低温度西藏的增幅比青海明显。     

Comparison of Methods for Evaluating the Forage-livestock Balance of Alpine Grasslands on the Northern Tibetan Plateau

Livestock grazing is one of primary way to use grasslands throughout the world, and the forage-livestock balance of grasslands is a core issue determining animal husbandry sustainability. However, there are few methods for assessing the forage-livestock balance and none of those consider the dynamics of external abiotic factors that influence forage yields. In this study, we combine long-term field observations with remote sensing data and meteorological records of temperature and precipitation to quantify the impacts of climate change and human activities on the forage-livestock balance of alpine grasslands on the northern Tibetan Plateau for the years 2000 to 2016. We developed two methods: one is statical method based on equilibrium theory and the other is dynamic method based on non-equilibrium theory. We also examined the uncertainties and shortcomings of using these two methods as a basis for formulating policies for sustainable grassland management. Our results from the statical method showed severe overgrazing in the grasslands of all counties observed except Nyima (including Shuanghu) for the entire period from 2000 to 2016. In contrast, the results from the dynamic method showed overgrazing in only eight years of the study period 2000-2016, while in the other nine years alpine grasslands throughout the northern Tibetan Plateau were less grazed and had forage surpluses. Additionally, the dynamic method found that the alpine grasslands of counties in the northeastern and southwestern areas of the northern Tibetan Plateau were overgrazed, and that alpine grasslands in the central area of the plateau were less grazed with forage surpluses. The latter finding is consistent with field surveys. Therefore, we suggest that the dynamic method is more appropriate for assessment of forage-livestock management efforts in alpine grasslands on the northern Tibetan Plateau. However, the statical method is still recommended for assessments of alpine grasslands profoundly disturbed by irrational human activities.     

史前人类向青藏高原东北缘的三次扩张与环境演变

晚更新世以来,史前人类有3次向青藏高原东北缘扩张的历程,均与环境演变有密切的关系,第一次进军高原发生在40-30ka BP暖湿的气候背景下,其后由于LGM严酷的自然环境,人们在高原的活动极大萎缩,出现文化断层;末次冰消期迅速好转的自然环境驱动了向高原的第二次进军,其后持续暖湿的自然环境,保证了人们能在高原生存与扩散;6～4ka BP东部毗邻地区的马家窑居民,在全新世暖期的气候背景下再次进入东北缘,促使原先生活在高原的居民告别了旧石器时代,进入新石器时代,社会性质发生巨大提升。     

Tessellons,topography, and glaciations on the Qinghai-Tibet Plateau

The Qinghai-Tibet Plateau has developed into a vast fortress-like structure that has recently presented a barrier limiting the egress of moisture-bearing air masses. Lower sea levels also affected the climate. This paper examines their effects on the current evidence for the timing of past glaciations, and the development and evolution of permafrost. There are two theories regarding glaciation on the Qinghai-Tibet Plateau(QTP). Kuhle suggested that there was a major, unified ice-cap during the Last Glacial Maximum(LGM), whereas major Chinese glaciologists and others have not found or verified reliable evidence for this per se. There have been limited glaciations during the last 1.1 Ma B.P. but with increasing dominance of permafrost including both primary and secondary tessellons infilled with rock, sand or loess. The East Asia Monsoon was absent in this area during the main LGM, starting at 30 ka B.P. on the plateau, with sufficient precipitation reappearing about 19 ka B.P. to produce ice-wedges. A weak Megathermal event took place between 8.5 and 6.0 ka B.P., followed by Neoglacial events exhibiting peak cold at 5.3–4.7 ka, 3.1–1.5 ka, and the Little Ice Age(LIA) after 0.7 ka. Subsequently,mean annual air temperature has increased by 4 °C.     

高寒生态脆弱区农户的气候变化适应策略——以甘南高原为例

气候变化对生态脆弱区以自然资源为生计基础的农户产生了严重影响,急需寻求有效的适应策略。以地处青藏高原东缘的甘南高原为研究区,基于1963-2013年气象数据分析甘南高原气候变化趋势,采用入户调查数据分析了气候变化对农户生计的影响及农户采取的适应策略,并利用多元线性回归模型和多项logistic回归模型分析了影响农户适应策略选择的因素。结果显示：① 近50年甘南高原气温呈增加趋势,倾向率为0.23 ℃/10 a,降水呈减少趋势,倾向率为-5.21 mm/10a,63.45%的农户认为气候变化对其生计带来了严重影响;② 甘南高原农户的适应策略多样化指数为2.65,农户的人力资本、自然资本、金融资本及其对气候变化的严重性感知、适应效能感知及自我效能感知与适应策略多样化程度呈显著正相关;③ 甘南高原65.30%的农户采取各种组合型策略应对气候变化,尤以采取扩张+调整型组合策略的农户为多,农户的人力资本是影响其适应策略选择的最显著因素,社会资本与气候变化风险感知的影响次之,金融资本及气候变化适应效能感知的影响最弱。最后,提出提高农户适应气候变化能力的对策建议。     

近40 年来青藏高原典型高寒湿地系统的动态变化

选择青藏高原长江源区、黄河源区以及若尔盖地区等典型高寒湿地分布区域, 利用1969、1986、2000 和2004 年多期航片和卫星遥感数据, 从湿地主要组分分布、空间格局以及水生态功能等方面, 分析了近40 年来典型高寒湿地系统动态变化特征及其区域差异性。结果表明: 青藏高原典型高寒湿地退化具有普遍性, 湿地面积萎缩在10%以上。以长江源区的沼泽湿地退化最为严重, 退缩幅度达到29%, 同时大约有17.5%的长江源区内流小湖泊干涸消失, 黄河源区和若尔盖地区湿地系统空间分布格局的破碎化和岛屿化程度显著加剧。高寒 湿地系统退化使其水文功能发生变化, 表现在湿地退化较为强烈的长江源区与若尔盖地区枯 水期流量减少、稀遇较大流量径流发生频率增加而常遇流量发生频率减少、水涵养能力下降。湿地系统变化与区域气温显著升高有关, 在20 世纪80 年代以来区域增温幅度升高到过去40 年平均增温幅度的2.3 倍, 湿地系统退化程度也同步在20 世纪80 年代中期以后明显加剧。在降水量呈现增加以及冰川趋于消融的背景下, 高寒湿地退化是导致其流域径流持续递减的主要因素之一。     

青藏高原可持续发展研究进展

作为世界屋脊、亚洲水塔、地球第三极,青藏高原深刻地影响着国家和全球尺度的生态安全,其恶劣而敏感脆弱的自然环境也长期制约着当地的经济社会发展,故走可持续发展道路成为青藏高原兼顾经济社会发展与生态保护的必然要求.在此背景下,有必要对青藏高原可持续发展的相关研究成果进行总结梳理,促进相关研究转化为区域可持续发展进程中有针对性...     

气候变化和工程活动对青藏铁路沿线植被指数时空变化的影响

基于1982-2015年的GIMMS NDVI3g+及同期气候数据,利用最大值合成法获得青藏铁路沿线直接影响区和生态背景区的年内NDVI最大值、年际NDVI平均值,对其进行了趋势分析、变异分析、气候相关分析和残差分析,部分结果用MODISNDVI(2001-2018年)进行了验证.研究表明:①青藏铁路年际NDVI高度响...     

Evolution and changes of permafrost on the Qinghai-Tibet Plateau during the Late Quaternary

Due to the uplift of Qinghai-Tibet Plateau(QTP), the cryosphere gradually developed on the higher mountain summits after the Neocene, becoming widespread during the Late Quaternary. During this time, permafrost on the QTP experienced repeated expansion and degradation. Based on the remains and cross-correlation with other proxy records such as those from glacial landforms, ice-core and paleogeography, the evolution and changes of permafrost and environmental changes on the QTP during the past 150,000 years were deduced and are presented in this paper. At least four obvious cycles of the extensive and intensive development, expansion and decay of permafrost occurred during the periods of 150–130, 80–50, 30–14 and after 10.8 ka B.P.. During the Holocene, fluctuating climatic environments affected the permafrost on the QTP, and the peripheral mountains experienced six periods of discernible permafrost changes:(1) Stable development of permafrost in the early Holocene(10.8 to 8.5–7.0 ka B.P.);(2) Intensive permafrost degradation during the Holocene Megathermal Period(HMP, from 8.5–7.0 to 4.0–3.0 ka B.P.);(3) Permafrost expansion during the early Neoglacial period(ca. 4,000–3,000 to 1,000 a B.P.);(4) Relative degradation during the Medieval Warm Period(MWP, from 1,000 to 500 a B.P.);(5) Expansion of permafrost during the Little Ice Age(LIA, from 500 to 100 a B.P.);(6) Observed and predicted degradation of permafrost during the 20 th and 21 st century. Each period differed greatly in paleoclimate, paleoenvironment, and permafrost distribution, thickness, areal extent, and ground temperatures, as well as in the development of periglacial phenomena. Statistically, closer dating of the onset permafrost formation, more identification of permafrost remains with richer proxy information about paleoenvironment, and more dating information enable higher resolution for paleo-permafrost reconstruction. Based on the scenarios of persistent climate warming of 2.2～2.6 °C in the next 50 years, and in combination of the monitored trends of climate and permafrost changes, and model predictions suggest an accelerated regional degradation of plateau permafrost. Therefore, during the first half of the 21 st century, profound changes in the stability of alpine ecosystems and hydro(geo)logical environments in the source regions of the Yangtze and Yellow rivers may occur. The foundation stability of key engineering infrastructures and sustainable economic development in cold regions on the QTP may be affected.