西藏地區溫度時空分布特征

益西曲珍， 多典洛珠， 賽 珍

(西藏拉薩市氣象局，西藏拉薩 850000)

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西藏地區溫度時空分布特征

益西曲珍， 多典洛珠， 賽 珍

(西藏拉薩市氣象局，西藏拉薩 850000)

利用全國720個觀測站中西藏的38個氣象觀測站點1960～2001年逐日氣溫資料，采用數理統計、小波分析、M-K突變檢驗、經驗正交函數(EOF)等方法，對42年來該地區溫度的時間變化特征進行了分析。結果表明，西藏地區氣溫具有顯著的時空變化特征，全區溫度總體上呈上升趨勢，升幅為0.352 ℃/10 a，特別是藏西地區的氣溫上升幅度整體較高，為0.417 ℃/10 a；西藏地區氣溫與海拔高度有很好的負相關，氣溫隨海拔增高而降低。

氣溫；時空分布；EOF分析；小波分析；海拔

西藏自治區位于被稱為“世界第三極”的青藏高原的主體，其巨大的地形隆起和復雜的周邊界面條件，特殊的高原大氣流，不僅造就了西藏獨特而復雜多樣的氣候特征，同樣也影響著內地平原地區甚至全球的氣候變化。一直以來科學家對青藏高原的主要氣候因子進行了大量研究，結果表明，近年來青藏高原的氣溫變化總體趨勢是呈上升態勢的[1-3]，特別是20世紀中后期氣溫上升趨勢明顯高于低海拔地區[4]；青藏高原冬季氣溫整體呈上升趨勢，但在一些小區域也存在降溫的趨勢，且隨著海拔的增高，降溫趨勢減小[5]。2009年聯合國環境規劃署政府間氣候變化專門委員會的報告指出，按照目前的增溫率，包括青藏高原在內的整個喜馬拉雅地區的冰川將會在30年內消失[6-8]，因此作為“全球氣候變化的驅動機和放大器”的青藏高原，了解其氣溫的時空變化趨勢是非常必要的。筆者利用全國720個觀測站中西藏的38個氣象觀測站點1960～2001年逐日氣溫資料，采用數理統計、小波分析、M-K突變檢驗、經驗正交函數(EOF)等方法，對42年來該地區溫度的時間變化特征進行了分析。

1　資料與方法

1.1資料選取選用國家氣象局整編的全國720個站中西藏38個觀測站1960～2001年逐日氣溫資料。按時間分為汛期(6～9 月)、冬春(上一年10月～當年5月)。按空間分為藏南、藏西、藏東3個區域。

1.2資料處理方法在數據處理方面，首先將逐日數據進行統計，分別得各區域溫度的多年平均值和年代平均值。計算月平均時當缺省的數量>20 d時，便將這個月當成是缺省，而計算年平均時，當缺省的數量>300 d時，便將這一年算為缺省。

采用一元線性回歸方法分析溫度變化的總趨勢，并在此基礎上，采用M-K突變研究了西藏地區全區年氣溫平均值的氣候變化及其異常規律。對于周期與頻率的特征，各區42年全年平均值進行連續小波變換。對溫度資料進行距平，并對各時間序列的距平值進行EOF分析，研究溫度空間上的特征。

2　結果與分析

2.1西藏地區溫度的時間變化特征

2.1.1年際和季節變化。以不同的平均溫度作為不同季節的指標，夏季為8 ℃以上，春秋季為-2～8 ℃，冬季為-2 ℃以下。從圖1a可以看出，全區年較差大約在20 ℃左右；秋季短、春季長。最高溫度在1960年7月達12 ℃以上，1965～1885年大約每隔5年出現了一次震蕩，自1985年后明顯有夏季持續時間增長(夏季起始時間由5月中旬提前到5月初)且最高溫度出現時間提前。冬季起始時間由11月初逐漸推后至11月底，乃至12月初，冬季持續時間縮短，冬季最低溫度也有小幅度的增長，大約于1968年開始增長，之間雖有漲跌，但總體來說處于升溫的趨勢，且最低溫度出現的時間由1月底向1月初發展。圖1b顯示，藏西區最高溫度出現時間提前，夏季持續時間也有較為顯著的增加，最高溫度區域從1960年6月初～8月中旬漸漸增大至5月底～8月底，即夏季最高溫度提前了大約半個月；在1968年左右平均氣溫有一次明顯的突變。對比其他區域，這一區域冬季平均氣溫最低，大約差2～3倍，但還是有較為明顯的增溫現象，且最低溫度區域逐漸減小。藏南區夏季持續時間逐漸增長，冬季最低溫度由12月下旬逐漸移至2月初；該區各季節持續時間沒有較大變化；1967～1977年平均氣溫有一次明顯的突變(圖1c)。相比于其他區域，藏東區夏季平均溫度最高，最高溫度從20世紀70年代開始呈現10年周期性震蕩，并有提前的趨勢；冬季最低溫度區域則逐漸減小，起始時間也從10月底逐漸移向11月(圖1d)。

注：a.全區；B.藏西區；c.藏南區；d.藏東區。Note: a. Whole region; b. Western Tibet; c. Southern Tibet; d. Eastern Tibet. 圖1　1960～2001年西藏地區平均氣溫的年際和季節變化Fig.1　Annual and seasonal change of average temperature in Tibet region during 1960-2001

注：a.全區；B.藏西區；c.藏南區；d.藏東區。Note: a. Whole region; b. Western Tibet; c. Southern Tibet; d. Eastern Tibet. 圖2　1960～2001年西藏地區平均氣溫的小波變換分析Fig.2　Wavelet transform analysis of average temperature in Tiber region during 1960-2001

2.1.2周期變化。對1960～2001年西藏地區年平均氣溫進行小波變換分析，因為第二模態均較為清晰，在此取第二模態進行分析。從圖2a可以看出，全區在周期16年的1975年處小波系數出現了最大值，表明1975年前后的全區溫度發生了最強的振動；全區平均氣溫有明顯的階段性且在1980～1990年較為穩定。對比藏西區、藏南區、藏東區(圖2b～d)可知，1960～1985年全區均存在一個周期為12～16年的年際震蕩，該周期性震蕩從1965年起逐漸減弱，到20世紀90年代中期消失；而藏西區則在20世紀70年代以前有一個高頻的周期信號；藏東區從1965年開始有一個長達20年左右的周期信號。

2.1.3突變分析。由圖3可見，UB和UF的相交點為1922年，但交點的位置不在置信區間內，因此不能證明1992年增溫是突變現象。從UF曲線可以看出，西藏全區溫度自20世紀70年代起整體呈上升趨勢，自70年代以后這種增暖趨勢均超過顯著性水平，表明西藏全區氣溫上升趨勢是十分顯著的。

2.1.4變化趨勢。從圖4可看出，1960～2001年全區年平均溫度均在0 ℃以上，且呈上升趨勢，升幅為0.352 ℃/10 a(r=0.638 5),通過了95%顯著性檢驗，表明42年來全區溫度總體上呈顯著的上升趨勢，這與全球變暖的趨勢是一致,甚至有些地區的年平均變化趨勢是大于全球變暖趨勢的。藏西區平均溫度呈現明顯的上升趨勢，升幅為0.417 ℃/10 a(r=0.704 0)，且有較為明顯的10年震蕩，分別在1968、1997年各有一次突變。藏東區年平均溫度也呈上升趨勢，升幅為0.302 ℃/10 a(r=0.587 0)。藏南區年平均溫度呈上升趨勢，升幅為0.289 ℃/10 a(r=0.611 8)，相比于其他區，該區溫度大體上是增長的，但增長不是很明顯，除1968年有一次明顯的突變外，年平均溫度大致在4.5 ℃左右徘徊。

注：2條虛直線表示α=0.05顯著水平的臨界線(U=±1.96)。Note:Two dotted lines stand for critical line of αj=0.05 sugbufucabt kevek(U=±1.96).圖3　1960～2001年西藏地區平均氣溫的M-K突變分析Fig.3　M-K mutation analysis of average temperature in Tiber region during 1960-2001

注：a.全區；B.藏西區；c.藏南區；d.藏東區。 Note: a. Whole region; b. Western Tibet; c. Southern Tibet; d. Eastern Tibet. 圖4　1960～2001年西藏地區平均氣溫趨勢分析 Fig.4　Analysis of average temperature trend in Tibet region during 1960-2001

2.2西藏地區溫度的空間分布特征從1960～2001年西藏地區年平均溫度的EOF分解第1模態及其時間序列(圖5)可以看出，西藏地區年平均溫度的距平在空間上表現全區變化趨勢一致性的特征，且有明顯的大值、小值的間隔變化特征；在1965、1983年氣溫在30°N、95°～96°E出現了一次氣溫的極低值。西藏地區夏季年平均氣溫的距平在空間上呈現出趨勢一致性的特征，同樣也有明顯的大值、小值的間隔變化特征,最高值出現在32°N、95°E，該區在1965、1988年均有一次明顯的氣溫極低值。

2.3西藏地區氣溫與海拔高度的相關分析有研究發現，青藏高原地區的氣候變化幅度大于低海拔地區,特別是我國東部的低海拔地區[4]。從圖6可以看到，西藏地區氣溫與海拔高度吻合度較高。多年年平均氣溫和夏季平均氣溫與海拔高度均呈現顯著的相反關系，即海拔高處溫度較低，海拔低處溫度較高。

注：a1、b1為全年；a2、b2為夏季。Note: a1,b1 is whole year; a2, b2 is summer. 圖5　1960～2001年西藏地區平均氣溫EOF分解第1模態(a)及其時間序列(b)Fig.5　EOF decomposition of first mode (a) and its time series (b) of average temperature in Tibet region during 1960-2001

圖6　1960～2001年西藏地區氣溫與海拔變化Fig.6　The change of temperature and altitude in Tibet region during 1960-2001

3　小結

利用全國720個觀測站中西藏的38個氣象觀測站點1960～2001年逐日氣溫資料，將全區按照氣候特征分為藏西、藏東、藏南3個區域，采用數理統計、小波分析、M-K突變檢驗、EOF等方法，對42年來該地區溫度的時空變化特征進行了分析。結果表明，西藏地區氣溫具有顯著的時空變化特征，全區溫度總體上呈上升趨勢，升幅為0.352 ℃/10 a，特別是藏西地區的氣溫上升幅度整體較高，為0.417 ℃/10 a；西藏地區氣溫與海拔高度有很好的負相關，氣溫隨海拔增高而降低。

[1] 劉桂芳,盧鶴立.1961～2005年來青藏高原主要氣候因子的基本特征[J].地理研究,2010,29(12):2282-2288.

[2] 周寧芳,秦寧生，屠其璞，等.近50年青藏高原地面氣溫變化的區域特征分析[J].高原氣象,2005,24(3):344-349.

[3] 張順利.西藏30年溫度變化的氣候特征[J].氣象,1994,23(2):21-24.

[4] 杜軍.西藏高原近40年的氣溫變化[J].地理學報,2001,56(6):683-690.

[5] 張宇,楊德保，王式功，等.1975-2008年青藏高原冬季氣溫變化[J].蘭州大學學報(自然科學版),2010,46(1):72-76.

[6] 湯懋蒼,李存強.關于“青藏高原：是氣候啟動區”的分析事實[C]//中國青藏高原研究會第一屆學術討論會論文集.北京:科學出版社,1992：42-48.

[7] 馮松,湯懋蒼，王冬梅.青藏高原是我國氣候變化啟動區的新證據[J].科學通報，1998，43(6)：633-636.

[8] 潘保田,李吉均.青藏高原：全球氣候變化的驅動機與放大器：Ⅲ.青藏高原隆起對氣候變化的影響[J].蘭州大學學報(自然科學版),1996,32(1):108-115.

Temporal and Spatial Distribution Characteristics of Temperature in Tibet

Yixi Quzhen, Duodian Luozhu, Sai Zhen

(Lhasa Meteorological Bureau, Lhasa, Tibet 850000)

By using daily temperature data in 38 meteorlogical observation stations in Tibet during 1960-2001, adopting mathematical statistics, wavelet analysis, M-K mutation test, empirical orthogonal function (EOF), the temporal variation characteristics of temperature in 42 years were analyzed. The results showed that temperature in Tibet had significant temporal and spatial variation characteristics, temperature of whole region indicated an upward trend with increasing rate of 0.352 ℃/10 a, temperature in western Tibet was improved significantly with rate of 0.417 ℃/10 a; temperature in Tibet region had a negative correlation with altitude, temperature decreased with the increase of altitude.

Temperature; Temporal and spatial distribution; EOF analysis; Wavelet analysis; Altitude

益西曲珍 (1988-)，女，藏族，西藏拉薩人，助理工程師，從事天氣預報、氣候分析、氣象服務等方面研究。

2016-04-30

S 161.2

A

0517-6611(2016)20-176-04