1981—2022年西藏平均最高、最低氣溫的時(shí)空變化特征

次丹卓瑪 次旺 肖卓靖 胡潔

西藏自治區(qū)氣候中心，西藏 拉薩 850000

IPCC 第六次評(píng)估報(bào)告顯示，自1850—1900 年以來(lái)，全球地表平均溫度已上升約1℃，并指出從未來(lái)20年的平均溫度變化來(lái)看，全球溫升預(yù)計(jì)將達(dá)到或超過(guò)1.5℃［1］。因此，在全球持續(xù)變暖的氣候大背景下，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)最高、最低氣溫事件的研究也有所增加。有基于全球氣溫?cái)?shù)據(jù)對(duì)全球氣溫變化進(jìn)行研究，表明在1951—2018 年全球陸地年和季節(jié)平均極端氣溫均表現(xiàn)出了顯著的變暖趨勢(shì)，即冷閾值指數(shù)發(fā)生頻率減小，暖閾值指數(shù)發(fā)生頻率增多［2］；王天奇等［3］研究指出北半球高溫頻次有整體增多趨勢(shì)，增多主導(dǎo)因子為副熱帶高壓向北擴(kuò)張和哈德萊環(huán)流的增加。國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)［4-9］，中國(guó)極端高溫事件明顯增多，極端低溫事件顯著減?。?］；秦蓓蕾等［5］研究指出珠江流域年日最高氣溫總體呈顯著上升趨勢(shì)；楊陽(yáng)等［6］指出中國(guó)近50年地表增溫率高于全球同時(shí)期平均值，極端高溫事件頻次和日數(shù)呈上升趨勢(shì)；孔鋒等［7］研究表明中國(guó)極端最低氣溫距平在1980—2010 年代以正距平為主。關(guān)于西藏高原氣候變化也受到眾多學(xué)者的關(guān)注［10-14］，李朝月等［10］研究藏東南地區(qū)氣候變化特征，結(jié)果表明藏東南地區(qū)年平均氣溫、年最低氣溫和年最高氣溫均呈明顯增加趨勢(shì)；胡文淵等［11］研究發(fā)現(xiàn)西藏1971—2018 年西藏日最高氣溫極小值和日最低氣溫極小值整體呈上升趨勢(shì)；杜軍等［12］指出西藏極端最高、最低氣溫和氣溫暖指數(shù)呈逐年代增加趨勢(shì)。但在上述研究中，針對(duì)西藏年平均最高、最低氣溫的研究分析不多且研究年份較早，為此，本文全面客觀分析了西藏近42 年有關(guān)平均最高、最低氣溫的空間分布以及時(shí)間變化特征，一方面深化應(yīng)對(duì)氣候變化影響的研究；另一方面為高、低溫造成的農(nóng)作物災(zāi)害及國(guó)民經(jīng)濟(jì)損失提供氣候背景參考，為農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料來(lái)源與分析方法

1.1 資料來(lái)源

考慮數(shù)據(jù)完整性，本文選用西藏1981—2022 年，38 個(gè)氣象站點(diǎn)逐日最高、最低氣溫資料，選取數(shù)據(jù)來(lái)源于西藏自治區(qū)氣象信息網(wǎng)絡(luò)中心。

1.2 分析方法

年平均最高、最低氣溫的時(shí)間變化采用氣候線性傾向估計(jì)公式進(jìn)行計(jì)算［15］。

式中：Y為氣溫參數(shù)（年最高、最低氣溫）；t為時(shí)間；a0為常數(shù)項(xiàng)；a1為線性趨勢(shì)項(xiàng)，把a(bǔ)1×10 年稱為氣溫參數(shù)每10 年的氣候傾向率。對(duì)于氣候傾向率的顯著性，采用時(shí)間t 與原序列變量Y之間的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行不同程度的顯著性檢驗(yàn)（P＜0.10，P＜0.05，P＜0.01和P＜0.001，P為顯著性檢驗(yàn)水平）。

采用Mann-Kendall法分析年平均最高、最低氣溫的突變氣候特征，該檢驗(yàn)不需要樣本遵從一定的分布，也不受少數(shù)異常值的干擾，通過(guò)分析統(tǒng)計(jì)序列UFk和UBk可分析序列x的變化趨勢(shì)，若UFk值大于0，則表明序列呈上升趨勢(shì)，若小于0則表明呈下降趨勢(shì)，當(dāng)超過(guò)臨界線時(shí)，表明上升、下降趨勢(shì)顯著，如UFk和UBk兩條曲線出現(xiàn)交點(diǎn)，且交點(diǎn)位于臨界線之間，那么交點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻即是突變開始時(shí)刻。

四季分別為3—5 月（春季）、6—8 月（夏季）、9—11月（秋季）及12月至次年2月（冬季）［16］。

2 空間分布特征

2.1 年平均最高、最低氣溫的空間分布

年平均最高氣溫在5.2℃（那曲）～19.0℃（芒康）之間，高值區(qū)主要分布在貢嘎、波密、八宿、芒康，氣溫在17℃以上；低值區(qū)在那曲、班戈、浪卡子，氣溫低于6℃，主要呈現(xiàn)從東南向西北逐漸減小趨勢(shì)（圖1a）。

圖1 1981—2022年西藏平均最高氣溫（a）和年平均最低氣溫（b）空間分布圖

年平均最低氣溫在-8.1℃（安多）～7.9℃（察隅）之間，高值區(qū)在八宿、察隅、林芝、波密、米林氣溫在4℃以上；低值區(qū)在安多、改則、那曲、獅泉河氣溫在-6℃以下，空間分布上差異較大，呈現(xiàn)東南高、西北低的趨勢(shì)（圖1b）。

2.2 四季平均最高氣溫的空間分布

各季節(jié)平均最高氣溫空間分布特征：1981—2022 年西藏春季平均最高氣溫存在顯著的空間差異，最低值在錯(cuò)那，為5℃，最高值在加查，為18.9℃。此外，昌都、八宿、察隅、澤當(dāng)、貢嘎站春季平均最高氣溫在17℃以上；那曲、班戈、嘉黎、申扎站低于7℃（圖2a）。夏季平均最高氣溫在12.6℃（錯(cuò)那）～25.5℃（八宿）之間，主要呈現(xiàn)北部及南部邊緣一帶平均最高氣溫較低，東部、西部略高的特征，極大程度與各地海拔相關(guān)（圖2b）。秋季空間差異也存在明顯差異，在5.6℃（那曲）～21.6℃（波密）之間，其中，波密、加查、察隅、八宿站平均最高氣溫在17℃以上，錯(cuò)那、班戈則低于7℃（圖2c）。冬季平均最高氣溫最低值在那曲，為-4.1℃，次值在班戈，為-2.7℃；最高值在波密，為23.2℃，與最低值的差異較大，次值在察隅，為12.8℃（圖2d）。

圖2 1981—2022年西藏四季平均最高氣溫空間分布圖

2.3 四季平均最低氣溫的空間分布

各季節(jié)平均最低氣溫空間分布特征：1981—2022年西藏春季平均最低氣溫空間差異較大，最低值在那曲，為-8.7℃，次值在改則，為-8.4℃；最高值在察隅，為7.1℃，次值在八宿，為5.1℃，總體呈現(xiàn)從東向西低-高-低的空間分布特征（圖3a）。夏季平均最低氣溫在2.8℃（那曲）～15.1℃（察隅）之間，主要呈現(xiàn)北部及南部邊緣一帶平均最低氣溫較低，中東部略高的特征（圖3b）。秋季也存在顯著的空間差異，在-7.0℃（改則、那曲）～8.8℃（察隅）之間，跟春季分布特征相同，呈現(xiàn)從東向西低-高-低的空間分布特征（圖3c）。冬季平均最高低溫除察隅站為0.6℃，其余各站都在0℃以下，最低值在改則，為-19.8℃，次值在安多，為-19.6℃（圖3d）。

圖3 1981—2022年西藏四季平均最低氣溫空間分布圖

影響高原氣溫變化的因子較多，氣候類型也較為復(fù)雜，四季氣溫的空間差異也較明顯。最直接的因素有日照時(shí)間、云量變化、海拔高度等；天氣系統(tǒng)的影響也較顯著，冬半年西藏受西風(fēng)環(huán)流控制影響較顯著，特別是西南氣流對(duì)西藏影響較大；夏半年西藏受印度洋熱帶海洋季風(fēng)控制影響顯著，此外高原西南季風(fēng)、西太平洋副熱帶高壓以及伊朗高壓對(duì)西藏影響也十分明顯［16］，因此平均最高、最低氣溫四季差異較明顯，且以喜馬拉雅山脈為主線可分為南北兩個(gè)氣候類型，北區(qū)氣候較寒，南區(qū)氣候表現(xiàn)為高溫，因而四季平均最高、最低氣溫的空間差異顯著。

3 時(shí)空變化特征

3.1 年平均最高、最低氣溫的年變化

近42 年西藏全區(qū)年平均最高氣溫以0.4℃/10a（34 個(gè)站點(diǎn)P＜0.001）的趨勢(shì)升溫，升溫趨勢(shì)較明顯，2009 年氣溫最高（13.9℃）；其次2016 年（13.7℃）；1997年氣溫最低，為10.9℃（圖4a）。

圖4 1981—2022 年西藏平均最高氣溫（a）和年平均最低氣溫（b）變化趨勢(shì)圖

全區(qū)年平均最低氣溫升溫趨勢(shì)更明顯，以0.5℃/10a（34個(gè)站點(diǎn)P＜0.001）的速率增加。2021年氣溫最高，為-0.2℃；1983年氣溫最低，為-2.9℃（圖4b）。

研究期間，西藏年平均最高、最低氣溫變化均呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，這與楊春艷等［17］研究發(fā)現(xiàn)的西藏高原溫度不斷升高相一致。

3.2 年平均最高、最低氣溫的M-K檢驗(yàn)

由圖5a UF 曲線可見，1981 年以來(lái)西藏年平均最高氣溫有明顯的增暖趨勢(shì)，2003 年后增暖趨勢(shì)超過(guò)0.05 臨界線，表明西藏年平均最高氣溫的上升趨勢(shì)十分顯著。根據(jù)UF 和UB 曲線交點(diǎn)的位置，確定西藏年平均最高氣溫的增暖是突變現(xiàn)象，具體時(shí)間是從2000年開始的。

圖5 1981—2022 年西藏平均最高氣溫（a）和年平均最低氣溫（b）MK統(tǒng)計(jì)量圖

由圖5b UF 曲線可見，1981 年以來(lái)西藏年平均最低氣溫有明顯的增暖趨勢(shì)，1999 年后增暖趨勢(shì)超過(guò)0.05 臨界線，表明西藏年平均最低氣溫的上升趨勢(shì)較為顯著，1999 年開始超過(guò)臨界線范圍，確定該區(qū)域?yàn)槌霈F(xiàn)突變的時(shí)間區(qū)域。

3.3 年平均最高、最低氣溫變化趨勢(shì)空間分布

年平均最高氣溫近42 年西藏38 個(gè)氣象站點(diǎn)均呈上升趨勢(shì)，升溫率在0.14℃（八宿）～0.62℃（墨竹工卡）之間，拉薩市大部、那曲東部、錯(cuò)那、貢嘎、獅泉河等地升溫更加顯著，升溫率在0.5℃以上（圖6a）。

圖6 1981—2022 年西藏平均最高氣溫（a）和年平均最低氣溫（b）變化趨勢(shì)空間分布圖

年平均最低氣溫除貢嘎站基本無(wú)變化外，其余各站均呈上升趨勢(shì)，在0.04℃（尼木）～0.89℃（改則）之間，空間差異明顯，改則、獅泉河、拉薩、墨竹工卡、那曲、嘉黎、類烏齊、米林等站升溫較明顯，每十年升溫0.6℃以上；尼木、隆子站升溫幅度較小，升溫率在0.1℃以下（圖6b）。

3.4 四季平均最高、最低氣溫的年變化

近42 年西藏全區(qū)四季平均最高氣溫分別為春季（12.3℃）、夏季（19.7℃）、秋季（13.5℃）、冬季（5.4℃）。四季平均最高氣溫都趨于上升，春季和夏季分別以0.33、0.31℃/10a的趨勢(shì)升溫；秋季每十年升溫0.47℃；冬季升溫趨勢(shì)最為顯著，為0.52℃/10a（圖7）。

圖7 1981—2022年西藏四季平均最高氣溫變化趨勢(shì)圖

四季平均最低氣溫分別為春季（-1.6℃）、夏季（7.9℃）、秋季（-0.6℃）、冬季（-11.1℃）。四季平均最低氣溫也都呈上升趨勢(shì)，且增溫趨勢(shì)比平均最高氣溫更加顯著，升溫率分別為春季0.44℃/10a、夏季0.46℃/10a、秋季最顯著為0.54℃/10a、冬季0.53℃（圖8）。

圖8 1981—2022年西藏四季平均最低氣溫變化趨勢(shì)圖

4 結(jié)論

本文利用西藏38個(gè)氣象站點(diǎn)逐日最高、最低氣溫?cái)?shù)據(jù)，分析該區(qū)域1981—2022 年平均最高、最低氣溫的時(shí)空變化特征，主要結(jié)論如下：

（1）年平均最高、最低氣溫都存在明顯空間差異，主要呈現(xiàn)從東南向西北逐漸減小趨勢(shì)。

（2）四季平均最高氣溫空間差異顯著，春季、夏季最低值均出現(xiàn)在錯(cuò)那；秋季、冬季最低值均出現(xiàn)在那曲、最高值均出現(xiàn)在波密；大體呈現(xiàn)北部及南部邊緣一帶平均最高氣溫較低，東部、西部略高的特征；四季平均最低氣溫總體呈現(xiàn)從東向西低－高－低的空間分布特征，春季、秋季的空間差異更明顯。

（3）西藏近42 年平均最高氣溫以0.4℃/10a 的趨勢(shì)升溫。從M-K 突變檢驗(yàn)方法進(jìn)行突變分析，1981年以來(lái)西藏年平均最高氣溫有明顯的增暖趨勢(shì)，2003年后上升趨勢(shì)十分顯著，并于2000 年發(fā)生突變；年平均最低氣溫升溫趨勢(shì)更顯著，為0.5℃/10a，1999 年后上升趨勢(shì)十分顯著。

（4）年平均最高氣溫近42 年西藏38 個(gè)氣象站點(diǎn)均呈上升趨勢(shì)，升溫率在0.14℃（八宿）～0.62℃（墨竹工卡）之間；年平均最低氣溫除貢嘎站基本無(wú)變化外，其余各站均呈上升趨勢(shì)，在0.04℃（尼木）～0.89℃（改則）之間，空間差異明顯。

（5）四季平均最高氣溫均呈上升趨勢(shì)，春季和夏季分別以0.33、0.31℃/10a 的趨勢(shì)升溫；秋季每十年升溫0.47℃；冬季升溫趨勢(shì)最為顯著，為0.52℃/10a。四季平均最低氣溫也都呈上升趨勢(shì)，且增溫趨勢(shì)比平均最高氣溫更加顯著，升溫率分別為春季0.44℃/10a、夏季0.46℃/10a、秋季最顯著為0.54℃/10a、冬季0.53℃。