Air Temperature Changes over the Tibetan Plateau and Other Regions in the Same Latitudes and the Role of Ozone Depletion

Using radiosonde and satellite observations, we investigated the trends of air temperature changes over the Tibetan Plateau （TP） in comparison with those over other regions in the same latitudes from 1979 to 2002. It is shown that Over the TP, the trends of air temperature changes in the upper troposphere to lower stratosphere were out of phase with those in the lower to middle troposphere. Air temperature decreased and a decreasing trend appeared in the upper troposphere to lower stratosphere. The amplitude of the annual or seasonal mean temperature decreases over the TP was larger than that over the whole globe. In the lower to middle troposphere over the TP, temperature increased, and the increasing trend was stronger than that over the non-plateau regions in the same latitudes in the eastern part of China. Meanwhile, an analysis of the satellite observed ozone data in the same period of 1979-2002 shows that over the TP, the total ozone amount declined in all seasons, and the ozone depleted the most compared with the situations in other regions in the same latitudes. It is proposed that the difference between the ozone depletion over the TP and that over other regions in the same latitudes may lead to the difference in air temperature changes. Because of the aggravated depletion of ozone over the TP, less （more） ultraviolet radiation was absorbed in the upper troposphere to lower stratosphere （lower to middle troposphere） over the TP, which favored a stronger cooling in the upper troposphere to lower stratosphere, and an intenser heating in the lower to middle troposphere over the TP. Therefore, the comparatively more depletion of ozone over the TP is possibly a reason for the difference between the air temperature changes over the TP and those over other regions in the same latitudes.

青藏高原气温变化趋势与同纬度带其他地区的差异以及臭氧的可能作用

利用台站探空观测资料和卫星观测资料,分析了1979—2002年青藏高原上空温度的变化趋势。结果表明:高原地区上空平流层低层和对流层上层的温度与对流层中低层具有反相变化趋势。平流层低层和对流层上层降温,温度出现降低趋势,降温幅度无论是年平均还是季节平均都比全球平均降温幅度更大。高原上空对流层中低层增温,温度显示出增加的趋势,并且比同纬度中国东部非高原地区有更强的增温趋势。对1979—2002年卫星臭氧资料的分析表明,青藏高原上空臭氧总量在每个季节都呈现出明显的下降趋势,并且比同纬度带其他地区下降得更快。由于青藏高原上空臭氧有更大幅度的减少,造成高原平流层对太阳紫外辐射吸收比其他地区更少,使进入对流层的辐射更多,从而导致高原上空平流层低层和对流层上层降温比其他地区更强,而对流层中低层增温更大。因此,高原上空比其他地区更大幅度的臭氧总量减少可能是造成青藏高原上空与同纬度其他地区温度变化趋势差异的一个重要原因。

北极臭氧损耗对东亚中高纬地区初春地面气温影响的转折点分析

利用奇异值分解、合成分析和变点检测等统计方法,集中分析了北极臭氧损耗对东亚中高纬度地区初春地面气温的影响。结果表明:(1)受北极臭氧损耗影响而气温变化显著的区域为东亚中高纬度地区,与臭氧损耗关系最密切的地面气温空间模态是以贝加尔湖西北为中心的暖异常。(2)北极臭氧损耗对地面气温的影响不仅仅体现在空间上,还体现在时间上。除了贝加尔湖西北—东西伯利亚大片区域外,我国华北和西北也存在显著的负异常提前进入暖季。(3)臭氧损耗对关键区域的气温突变点影响的幅度很大,约在3～5天,这对复杂的3月气温短期预测起到重要的参考意义。

1979～2013年青藏高原上空温度变化特征

为研究青藏高原上空温度的变化特征,利用1979-2013年欧洲中心ERA-Interim月平均再分析资料,分析高原上空垂直方向上10个等压面层的温度变化趋势、空间分布、周期和突变现象,结果表明：（1）近35年来,高原上空以150 h Pa为界温度具有相反的变化趋势：600-200 h Pa显著升温,100-50 h Pa明显降温。其中,250 h Pa增温最快,70 h Pa降温最快,对流层的增温幅度小于平流层的降温幅度。（2）空间上,各层温度在高原不同区域的变化幅度均存在差异。（3）高原上空各等压面层温度场异常主要表现为全区一致型和东南-西北反相型。（4）各层气温均有明显的年际和年代际变化,主要周期为3-5年和10-12年。除150 h Pa外,1995年前后都发生了气候突变。

21世纪青藏高原气候时空变化评估

在对比分析IPCC第4次评估报告所采用的23个气候模式输出、ERA40再分析气温资料和GPCP降水资料的基础上,运用选取的11个模式输出资料,以集合平均的方法,结合动力降尺度数据,分析中等排放情景下21世纪青藏高原气温和降水变化的时空分布。11个模式集合结果表明:相对于2008年而言,21世纪中期青藏高原年均气温和降水变化幅度为1.98℃和0.06 mm/d,而21世纪末,增温幅度达到3.93℃,年平均降水率变幅为0.24mm/d。动力降尺度资料分析显示,未来100年高原气候总体预估增温趋势明显,有显著变湿的趋势,但降水变化的空间分布十分不均匀,且模拟的不确定性较大。

近55a来青藏高原东部气候演变特征

根据青藏高原东部50个气象台站1958—2012年的气象资料,采用气候倾向率、Mann-Kendall突变检验法、Morlet小波法、反距离权重等方法,对青藏高原东部逐月平均气温、降水量、日照时数、平均风速的变化趋势和空间格局进行了分析。结果表明:1近55 a青藏高原东部年平均气温呈极显著升高趋势,降水量呈显著增多趋势,年日照时数和平均风速呈显著减少趋势。青藏高原东部气候总体上呈较明显的暖湿化趋势。2青藏高原东部年平均气温在1993年发生了极显著的突变性升高,降水在1984年发生了显著的突变性增多,而平均风速和年日照时数分别在1992年和2001年发生了显著的突变性减少。3青藏高原东部年平均气温、降水量、日照时数和平均风速的第一主周期变化均为13 a。4青藏高原东部平均气温、年降水量总体由西北向东南递增,年日照时数大致由西北向东南递减,平均风速的空间变化不明显。

1976-2009年青藏高原内陆湖泊变化的时空格局与过程

为了揭示近几十年来气候变化条件下青藏高原内陆现代湖泊的时空变化规律,在1976年、1990年、2000年和2009年4个时段青藏高原内陆湖泊变化制图结果的基础上,重点分析流域内湖泊变化的时间过程和流域间湖泊变化的空间模式,并从气候要素变化、流域水源补给等方面探讨影响内陆湖泊变化的主要因素。结果表明:流域内湖泊总面积1970—1990年萎缩、1990—2009年扩张,1976—2009年呈现扩张的变化趋势,年均降水量和年均气温的变化趋势较好地解释了湖泊由萎缩到扩张的变化状况。从湖泊变化的空间格局来看,不同地域、不同流域的湖泊面积变化模式及其剧烈程度与流域内的水源补给方式有关,以雪冰融水补给的流域内湖泊总面积变化的剧烈程度远不及以冻融水补给为主的流域。因此,区域气候的变化是近几十年来高原内陆湖泊整体显著萎缩或扩张的主要原因,而流域水源补给的方式诠释了湖泊变化的区域差异。

2000年后青藏高原区域气候的一些新变化

在全球气候变暖进程中,青藏高原气候也发生了一系列的改变。在综述前人研究成果的基础上,从气温、地表温度、地面风速和地表感热通量等方面重点阐述了2000年后青藏高原气候的一些新变化及其可能原因。研究表明:青藏高原气温和地表温度在2000—2010年显著增温,而在2010年后出现增温变缓的趋势;地面风速在2000年前后发生了显著的趋势转变,由2000年之前的显著减小趋势逐渐转变为2010年后的显著增大趋势;2000年后风速和地气温差的变化共同导致地表感热通量的增强和趋势转折,其中,2000—2010年地温增温率快于气温的增温率,这对地气温差的加大和地表感热的增强具有重要贡献,2010年以后地面风速的快速增大是高原感热增强的主要因素。青藏高原风速的变化可能主要与大尺度的环流调整有关,而高原地温的变化则可能主要是高原局地下垫面要素相互作用的结果。该研究为理解青藏高原气候变化的最新进展提供了重要参考。