西藏地區(qū)溫度時(shí)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(qū)溫度時(shí)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(guó)720個(gè)觀測(cè)站中西藏的38個(gè)氣象觀測(cè)站點(diǎn)1960～2001年逐日氣溫資料，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、小波分析、M-K突變檢驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)(EOF)等方法，對(duì)42年來該地區(qū)溫度的時(shí)間變化特征進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，西藏地區(qū)氣溫具有顯著的時(shí)空變化特征，全區(qū)溫度總體上呈上升趨勢(shì)，升幅為0.352 ℃/10 a，特別是藏西地區(qū)的氣溫上升幅度整體較高，為0.417 ℃/10 a；西藏地區(qū)氣溫與海拔高度有很好的負(fù)相關(guān)，氣溫隨海拔增高而降低。

氣溫；時(shí)空分布；EOF分析；小波分析；海拔

西藏自治區(qū)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(fù)雜的周邊界面條件，特殊的高原大氣流，不僅造就了西藏獨(dú)特而復(fù)雜多樣的氣候特征，同樣也影響著內(nèi)地平原地區(qū)甚至全球的氣候變化。一直以來科學(xué)家對(duì)青藏高原的主要?dú)夂蛞蜃舆M(jìn)行了大量研究，結(jié)果表明，近年來青藏高原的氣溫變化總體趨勢(shì)是呈上升態(tài)勢(shì)的[1-3]，特別是20世紀(jì)中后期氣溫上升趨勢(shì)明顯高于低海拔地區(qū)[4]；青藏高原冬季氣溫整體呈上升趨勢(shì)，但在一些小區(qū)域也存在降溫的趨勢(shì)，且隨著海拔的增高，降溫趨勢(shì)減小[5]。2009年聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署政府間氣候變化專門委員會(huì)的報(bào)告指出，按照目前的增溫率，包括青藏高原在內(nèi)的整個(gè)喜馬拉雅地區(qū)的冰川將會(huì)在30年內(nèi)消失[6-8]，因此作為“全球氣候變化的驅(qū)動(dòng)機(jī)和放大器”的青藏高原，了解其氣溫的時(shí)空變化趨勢(shì)是非常必要的。筆者利用全國(guó)720個(gè)觀測(cè)站中西藏的38個(gè)氣象觀測(cè)站點(diǎn)1960～2001年逐日氣溫資料，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、小波分析、M-K突變檢驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)(EOF)等方法，對(duì)42年來該地區(qū)溫度的時(shí)間變化特征進(jìn)行了分析。

1　資料與方法

1.1資料選取選用國(guó)家氣象局整編的全國(guó)720個(gè)站中西藏38個(gè)觀測(cè)站1960～2001年逐日氣溫資料。按時(shí)間分為汛期(6～9 月)、冬春(上一年10月～當(dāng)年5月)。按空間分為藏南、藏西、藏東3個(gè)區(qū)域。

1.2資料處理方法在數(shù)據(jù)處理方面，首先將逐日數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分別得各區(qū)域溫度的多年平均值和年代平均值。計(jì)算月平均時(shí)當(dāng)缺省的數(shù)量>20 d時(shí)，便將這個(gè)月當(dāng)成是缺省，而計(jì)算年平均時(shí)，當(dāng)缺省的數(shù)量>300 d時(shí)，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(shì)，并在此基礎(chǔ)上，采用M-K突變研究了西藏地區(qū)全區(qū)年氣溫平均值的氣候變化及其異常規(guī)律。對(duì)于周期與頻率的特征，各區(qū)42年全年平均值進(jìn)行連續(xù)小波變換。對(duì)溫度資料進(jìn)行距平，并對(duì)各時(shí)間序列的距平值進(jìn)行EOF分析，研究溫度空間上的特征。

2　結(jié)果與分析

2.1西藏地區(qū)溫度的時(shí)間變化特征

2.1.1年際和季節(jié)變化。以不同的平均溫度作為不同季節(jié)的指標(biāo)，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(qū)年較差大約在20 ℃左右；秋季短、春季長(zhǎng)。最高溫度在1960年7月達(dá)12 ℃以上，1965～1885年大約每隔5年出現(xiàn)了一次震蕩，自1985年后明顯有夏季持續(xù)時(shí)間增長(zhǎng)(夏季起始時(shí)間由5月中旬提前到5月初)且最高溫度出現(xiàn)時(shí)間提前。冬季起始時(shí)間由11月初逐漸推后至11月底，乃至12月初，冬季持續(xù)時(shí)間縮短，冬季最低溫度也有小幅度的增長(zhǎng)，大約于1968年開始增長(zhǎng)，之間雖有漲跌，但總體來說處于升溫的趨勢(shì)，且最低溫度出現(xiàn)的時(shí)間由1月底向1月初發(fā)展。圖1b顯示，藏西區(qū)最高溫度出現(xiàn)時(shí)間提前，夏季持續(xù)時(shí)間也有較為顯著的增加，最高溫度區(qū)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(gè)月；在1968年左右平均氣溫有一次明顯的突變。對(duì)比其他區(qū)域，這一區(qū)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(xiàn)象，且最低溫度區(qū)域逐漸減小。藏南區(qū)夏季持續(xù)時(shí)間逐漸增長(zhǎng)，冬季最低溫度由12月下旬逐漸移至2月初；該區(qū)各季節(jié)持續(xù)時(shí)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(qū)域，藏東區(qū)夏季平均溫度最高，最高溫度從20世紀(jì)70年代開始呈現(xiàn)10年周期性震蕩，并有提前的趨勢(shì)；冬季最低溫度區(qū)域則逐漸減小，起始時(shí)間也從10月底逐漸移向11月(圖1d)。

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

注：a.全區(qū)；B.藏西區(qū)；c.藏南區(qū)；d.藏東區(qū)。Note: a. Whole region; b. Western Tibet; c. Southern Tibet; d. Eastern Tibet. 圖2　1960～2001年西藏地區(qū)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(duì)1960～2001年西藏地區(qū)年平均氣溫進(jìn)行小波變換分析，因?yàn)榈诙B(tài)均較為清晰，在此取第二模態(tài)進(jìn)行分析。從圖2a可以看出，全區(qū)在周期16年的1975年處小波系數(shù)出現(xiàn)了最大值，表明1975年前后的全區(qū)溫度發(fā)生了最強(qiáng)的振動(dòng)；全區(qū)平均氣溫有明顯的階段性且在1980～1990年較為穩(wěn)定。對(duì)比藏西區(qū)、藏南區(qū)、藏東區(qū)(圖2b～d)可知，1960～1985年全區(qū)均存在一個(gè)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(jì)90年代中期消失；而藏西區(qū)則在20世紀(jì)70年代以前有一個(gè)高頻的周期信號(hào)；藏東區(qū)從1965年開始有一個(gè)長(zhǎng)達(dá)20年左右的周期信號(hào)。

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

2.1.4變化趨勢(shì)。從圖4可看出，1960～2001年全區(qū)年平均溫度均在0 ℃以上，且呈上升趨勢(shì)，升幅為0.352 ℃/10 a(r=0.638 5),通過了95%顯著性檢驗(yàn)，表明42年來全區(qū)溫度總體上呈顯著的上升趨勢(shì)，這與全球變暖的趨勢(shì)是一致,甚至有些地區(qū)的年平均變化趨勢(shì)是大于全球變暖趨勢(shì)的。藏西區(qū)平均溫度呈現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)，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(qū)年平均溫度也呈上升趨勢(shì)，升幅為0.302 ℃/10 a(r=0.587 0)。藏南區(qū)年平均溫度呈上升趨勢(shì)，升幅為0.289 ℃/10 a(r=0.611 8)，相比于其他區(qū)，該區(qū)溫度大體上是增長(zhǎng)的，但增長(zhǎng)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(qū)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(qū)；B.藏西區(qū)；c.藏南區(qū)；d.藏東區(qū)。 Note: a. Whole region; b. Western Tibet; c. Southern Tibet; d. Eastern Tibet. 圖4　1960～2001年西藏地區(qū)平均氣溫趨勢(shì)分析 Fig.4　Analysis of average temperature trend in Tibet region during 1960-2001

2.2西藏地區(qū)溫度的空間分布特征從1960～2001年西藏地區(qū)年平均溫度的EOF分解第1模態(tài)及其時(shí)間序列(圖5)可以看出，西藏地區(qū)年平均溫度的距平在空間上表現(xiàn)全區(qū)變化趨勢(shì)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(xiàn)了一次氣溫的極低值。西藏地區(qū)夏季年平均氣溫的距平在空間上呈現(xiàn)出趨勢(shì)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(xiàn)在32°N、95°E，該區(qū)在1965、1988年均有一次明顯的氣溫極低值。

2.3西藏地區(qū)氣溫與海拔高度的相關(guān)分析有研究發(fā)現(xiàn)，青藏高原地區(qū)的氣候變化幅度大于低海拔地區(qū),特別是我國(guó)東部的低海拔地區(qū)[4]。從圖6可以看到，西藏地區(qū)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(xiàn)顯著的相反關(guān)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(qū)平均氣溫EOF分解第1模態(tài)(a)及其時(shí)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(qū)氣溫與海拔變化Fig.6　The change of temperature and altitude in Tibet region during 1960-2001

3　小結(jié)

利用全國(guó)720個(gè)觀測(cè)站中西藏的38個(gè)氣象觀測(cè)站點(diǎn)1960～2001年逐日氣溫資料，將全區(qū)按照氣候特征分為藏西、藏東、藏南3個(gè)區(qū)域，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、小波分析、M-K突變檢驗(yàn)、EOF等方法，對(duì)42年來該地區(qū)溫度的時(shí)空變化特征進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，西藏地區(qū)氣溫具有顯著的時(shí)空變化特征，全區(qū)溫度總體上呈上升趨勢(shì)，升幅為0.352 ℃/10 a，特別是藏西地區(qū)的氣溫上升幅度整體較高，為0.417 ℃/10 a；西藏地區(qū)氣溫與海拔高度有很好的負(fù)相關(guān)，氣溫隨海拔增高而降低。

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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(yù)報(bào)、氣候分析、氣象服務(wù)等方面研究。

2016-04-30

S 161.2

A

0517-6611(2016)20-176-04