青藏高原降水变化特征及趋势分析

研究干旱半干旱典型区域降水的动态变化及未来走向有助于应对气候变化。采取线性回归、Mann-Kendall趋势检验、小波分析的方法探讨青藏高原1961—2019年降水量的变化特征。结论如下：（1）降水量整体上均呈现增长趋向,春冬季上升趋势最强,且春季降水对年降水量贡献率存在骤增现象。（2）春冬两季的降水量和年降水量的趋势检验均为显著增加,降水量分别于1996年、1982年和1998年起快速上升,夏秋两季检验结果不显著。（3）年降水量震荡最显著的周期为1 a,结果亦显示未来降水处于偏高期。研究显示：青藏高原降水量增加势头不变,春冬季降水量将持续增加并显著影响年降水量,全球需发展低碳经济以减缓冰川消融进程。     

1961-2015年青藏高原降水量变化综合分析

降水量及其季节分配与降水形式变化一直是全球气候变化研究的热点之一。使用青藏高原72个气象站点1961-2015年的逐日降水量资料,基于趋势、波动特征和极端事件相结合的新视角,全面剖析了该地区近55年降水量的趋势、波动与极端事件变化。结果表明：（1）时间上,近55年青藏高原年降水量、年最大日降水量和一年中日降水量≥ 10 mm的天数分别以6.59 mm·（10a）^-1、0.33 mm·（10a）^-1和0.26 d·（10a）^-1的速率显著增加,增幅分别达到36.2 mm、1.8 mm和1.4 d。（2）空间上,过去55年青藏高原绝大部分地区年降水量增加,不稳定性增强。但波动变化存在较大的地区差异,广大的中西部地区年降水量波动缓慢增强,而高原东部地区自北向南波动快速增强区与快速减弱区相间分布,极端降水强度与频数亦有类似的变化格局。（3）趋势、波动与极端变化三者组合预示,青藏高原东部的祁连山地区、柴达木盆地东部、青海湖流域与长江源区极端降水事件将明显增加,高原中西部地区发生强降水的可能性亦增加,而高原东南缘地区干旱事件将增多。     

1961-2010年青藏高原降水时空变化特征分析

利用青藏高原69个气象台站的降水量资料,采用旋转经验正交函数分析（REOF）、线性趋势分析和累积距平法,系统地研究了1961-2010年青藏高原降水的时空变化规律,揭示了青藏高原不同区域降水变化的差异性.研究表明：近50 a来青藏高原降水量总体呈现增加趋势,增长率为6.7 mm·（10a）^-1;青藏高原降水季节分配极不均匀,雨季和旱季非常明显,雨季降水占有主导作用;青藏高原降水由东南向西北递减,而且年际变化具有一定的多元化特征;青藏高原降水量变化空间分布差异显著,采用REOF法将整个高原划分为10个小区,每个小区降水变化都具有不同的特征,除了青海东北部区和青海东南部-川北区降水呈减少趋势外,其他8个小区降水均呈增加趋势.     

1971-2007年青藏高原南部气候变化特征分析

利用我国青藏高原南部24个站点1971-2007年37 a的月平均气温和月降水量资料,对该地区气温和降水量的时空变化特征进行了详细分析.结果表明:1)37 a来该地区气候显著变暖,年平均气温升温率为0.33℃.(10a)-1,气候变暖主要发生于1990年后.1991-2007年气候变暖加速,升温率达到0.76℃.(10a)-1,1997年后升温尤为迅速,升温率达1.14℃.(10a)-1.变暖表现为全年温度升高,其中冬季增暖尤为显著,1971-2007年升温率为0.41℃.(10a)-1,1991-2007年快速上升为1.4℃.(10a)-1.变暖速率具有从东向西的增加趋势;2)年降水量呈增加趋势,但不明显.降水量变化地区差异显著,西部地区降水量显著减少,东部地区总体呈增加趋势.随海拔和地形升高,年降水量有从东向西的减少趋势;3)综合而言,37 a来青藏高原南部地区气候变化呈现暖湿组合特征,但地区差异显著,东部地区变暖变湿,西部地区在变暖变干.     

1960—2020年青藏高原东部主要河流的径流和泥沙变化特征

青藏高原作为“亚洲水塔”,对下游地区用水具有重要作用,在气候变化和人类活动影响下,河流的径流和输沙量已发生显著变化。选取青藏高原东部的黄河、长江、澜沧江、怒江和雅鲁藏布江五大河流源区,利用站点实测数据和Pettitt突变点检验、线性回归等统计方法,系统性地分析了1960—2020年间(近60 a)径流和泥沙的年际和季节性变化特征。主要结论为：(1)近60 a来,长江和怒江流域的年径流显著上升,其余流域变化不显著,径流变化存在较强的空间变异性,在2006年左右存在突变点,大部分站点的年径流在此后的十几年中均呈上升趋势;年输沙量方面,长江流域呈不显著上升,黄河、澜沧江、雅鲁藏布江流域均呈不显著下降,年际变化趋势与径流变化总体一致,但变异性更大。(2)对于60 a尺度的季节径流,上游站点冬、春季径流均呈增加趋势,所有站点夏、秋季径流的变化趋势与年径流总体一致,且夏季径流在空间分布上存在“北增南减”的特征。(3)澜沧江下游的水电梯级开发已经对下游天然径流过程产生干扰,主要表现为径流年内分布的突变,季节差异显著减小,趋于均匀化。以上结论深化了对青藏高原径流和泥沙变化特征的认识,可为开展径流趋势预...     

1956-2016年渭河支流葫芦河流域径流及降水的年际变化特征

研究河流径流量和流域降水量的变化特征,对区域水资源规划与开发利用具有重要意义。基于葫芦河干流上下游的两个主要控制水文站实测年径流量及其流域年降水量资料,运用标准距平累计曲线法、小波分析法和Mann-Kendall等方法,研究了葫芦河干流年径流量和年降水量的年际变化趋势、周期性和突变性。结果表明：葫芦河上下游年径流量变化趋势一致性较好,流域年降水量变化趋势与径流量变化趋势基本对应,均呈下降趋势,但径流减少的速率远大于降水减少速率,且下游径流量的减少速率比上游更快。葫芦河上下游径流量变化的大周期一致,但下游径流小周期的转换要比上游径流和流域降水更频繁,上下游径流量与其流域降水量变化周期的年份对应关系不好,径流变化的主周期和次周期均小于降水的变化周期。葫芦河下游年径流量在1988年发生了突变,而上游径流量和流域降水量均无明显的突变点。     

青藏高原东北缘固关-虢镇断裂中段第四纪以来活动特征

固关-虢镇断裂是青藏高原东北缘、鄂尔多斯地块西南缘陇县-宝鸡断裂带中的一条主要断裂,该断裂的运动特征和活动性包含了青藏高原向东北方向扩展机制的重要信息。固关-虢镇断裂中段在卫星影像和DEM图上都显示出清晰的线性影像特征,地貌上表现为清楚的地貌陡坎,陡坎高80～100 m。通过卫星影像判读、野外调查、探槽开挖和年龄测试等方法的综合研究,结果认为固关-虢镇断裂中段第四纪早期有明显活动,并以左旋走滑运动为主,左旋走滑运动利用了早白垩世形成的正断层面;晚更新世以后固关-虢镇断裂停止了活动。造成断裂运动方式和活动性转变的原因是,第四纪以来印度-欧亚大陆碰撞的远程效应到达青藏高原东北缘之后,陇县-宝鸡断裂带周围的块体因为相互作用进行调整,形成了该断裂带局部构造应力以剪应力为主所致。     

青藏高原地区积雪年际变化异常中心的季节变化特征

利用青藏高原1980-2009年SMMR、SSM/I和AMSR-E被动微波遥感反演得到的逐日积雪深度资料, 应用EOF方法分析了近30 a青藏高原地区冬春季积雪年际变化异常的时空变化. 结果表明: 青藏高原冬春季积雪年际异常敏感区随季节有着显著变化, 并具有多尺度性. 其在大尺度上最主要的空间特征是从秋末(10-12月)到隆冬(12-翌年2月)位于青藏高原腹地和东南缘的河谷; 后冬和前春年际异常变化的敏感区显著变小, 整个青藏高原地区的积雪稳定少变; 而春季(3-5月), 随着青藏高原气温的回升, 敏感区出现在青藏高原东部. 青藏高原冬春季积雪年际变化在局地尺度上存在着季节变化, 表现为青藏高原积雪年际变化的异常与年际变化趋势相反的特征, 以及积雪年际变化东西反向异常随季节的演变. 青藏高原冬春季积雪年际变化的异常敏感区在空间范围上的变化, 反映了冬春季积雪在季节尺度上受冬季风和南来的暖湿气流之间相互消长和进退影响的特征. 青藏高原冬春季积雪具有显著的年代际变化, 在20世纪80年代处于多雪期, 80年代后期进入一个积雪较少期. 秋末至隆冬(10-翌年2月)的积雪在20世纪90年代后期出现明显转折, 进入多雪期, 2000年后又进入一个少雪期.     

基于地理探测器的青藏高原多年冻土分布影响因子分析

多年冻土的分布会受到局地地质、地形地貌和地表覆被等因素的影响.为探究各因子对多年冻土分布的影响强弱,选择青藏高原五个典型多年冻土区为研究区,基于MODIS和SRTM DEM数据提取研究区内2003—2012年平均地表温度、NDVI、地表反照率、积雪日数和坡度、坡向等因子,并采用地理探测器模型研究了各因子对研究区多年冻土...     

基于DEM地形特征因子的青藏高原东北缘宁南弧形断裂带活动性分析

宁南弧形构造带作为青藏高原东北缘的活动构造带之一,区域上处于鄂尔多斯地块、阿拉善地块与青藏高原3个构造单元的汇聚区域。新生代以来作为青藏高原北东向扩展增生的前缘部分,经历了多期强烈构造变形,塑造了现今向北东突出的4条弧形断裂带,即海原断裂带、香山-天景山断裂带、烟筒山断裂带与罗山-牛首山断裂带。基于SRTM-DEM（90m）数据的地貌信息分析,定量化地提取宁南盆地4条弧形断裂带相关的42个汇水盆地的地形特征因子,包括面积-高程积分（HI）、盆地形状指数（Bs）,以及3个次级流域盆地的不对称度（AF）和断裂带控制山前的曲折度（Smf）。综合分析表明,这4条断裂带控制汇水盆地的面积高程积分HI平均值分别为0.42、0.39、0.34和0.25;盆地形状指数Bs值分别为2.45、2.29、1.82和1.62;4条断裂带控制山体的山前曲折度Smf平均值分别为1.74、2.15、3.72和2.08。4条弧形断裂带的活动性强弱依次为海原断裂带、香山-天景山断裂带、烟筒山断裂带和罗山-牛首山断裂带,也证实弧形断裂带活动的动力来源于青藏高原北东向构造挤压作用。

     

西秦岭北缘漳县韩家沟砾岩对青藏高原东北缘地壳隆升的约束

对西秦岭北缘漳县地区上新统韩家沟砾岩的地貌特征、高程分布、沉积特征、构造变形等研究表明：1）该套砾岩分布受西秦岭北缘断层系F₂逆冲断层控制,主要由巨砾-中砾砾岩组成,有近源快速磨拉石沉积的特征,代表了上新世以来西秦岭地块沿北缘断层向北逆冲挤出形成的再生前陆磨拉石盆地,指示了西秦岭地块上新世以来的一次强烈的构造隆升。2）这套砾岩出露高程及宏观地貌特征指示了其形成之后又与西秦岭地块一起经历了侵蚀夷平,形成了现今海拔2 600 m 左右统一的夷平面。该夷平面的整体隆升和解体、韩家沟砾岩雅丹地貌形成和发育六级侵蚀阶地或基座阶地的漳河水系形成才真正标志着西秦岭及北缘区域的整体隆升。现今海拔1 800 m 漳河河床与2 600 m 山顶夷平面之间的高差反映了西秦岭及其北缘第四纪以来至少相对隆升了800 m。3）西秦岭北缘漳县韩家沟砾岩下伏的渐新统-中新统红层盆地沉积序列具有伸展断陷盆地充填特征,指示了这个时期西秦岭北缘处于拉张伸展构造状态,也就是说以构造挤压缩短为动力学背景下的青藏高原隆升和构造变形在渐新世-中新世时期尚未扩展至西秦岭北缘区域。尽管该断陷盆地最上部河流相-洪泛相粗碎屑沉积增多和之后地层掀斜及褶皱缩短有可能反映了中新世末或上新世初西秦岭北缘由伸展到挤压的构造转换和构造隆升,但这并不是西秦岭及北缘区域的一次强烈隆升。综上所述,我们认为西秦岭北缘上新统韩家沟砾岩出现标志着西秦岭地块向北强烈逆冲和构造隆升,但西秦岭的这次强烈隆升仅持续到上新统韩家沟砾岩沉积结束,之后西秦岭地块和北部的再生前陆磨拉石盆地一起经历了整体隆升和侵蚀夷平,形成了上新世末或第四纪初的统一夷平面。该山顶夷平面是西秦岭及其北缘区域最后整体强烈隆升的起点。韩家沟砾岩雅丹地貌形成、发育六级侵蚀阶地或基座阶地的漳河水系形成真正指示了西秦岭及北缘区域的整体隆升过程。如果西秦岭及其北缘新生代以来隆升过程在青藏高原东北缘具有代表性,那么就说明青藏高原东北缘真正隆升成为现今青藏高原系统组成部分只是上新世末期或第四纪以来地质事件。     

青藏高原东北缘黄土粒度组成及物质来源分析

对青藏高原东北缘的民和黄土进行粒度分析发现，民和黄土粒度组成与兰州、洛川和西安等地差别较大，其黄土粒度明显大于上述地区。传统地把民和黄土划分为黄土带的南部过于简单化，它忽略了因青藏高原隆升而激发产生的高原物源区作用，应将民和黄土归属于黄土与砂黄土的过渡带。青藏高原因冰川反复消融和磨蚀产生的砂尘为民和黄土提供了可观的粗物质补给。事实表明，青藏高原第四纪冰川－冰融作用所产生的大量砂粉尘，不仅是高原腹地黄土区的主要物源，也是青藏高原边缘黄土的主要物源之一。     

青藏高原中部高寒草甸蒸散发特征及其影响因素

蒸散发作为水量平衡和能量平衡的重要组成部分,其变化对于农业、生态和水文具有重要的影响。全球变暖导致青藏高原上冻土活动层加厚,改变大气和土壤的水热交换过程,为明确唐古拉多年冻土区的蒸散发在全球变暖大背景下的变化趋势,依托中国科学院冰冻圈国家重点实验室唐古拉站,利用小型称重式蒸渗仪的观测数据分析了2007-2013年蒸散发的变化特征及其影响因素。结果表明：2007-2013年草地生长季实际蒸散发总量呈现递增的趋势;在草地生长季内,草地生长中期的总蒸散量最大,生长初期的总蒸散量最小,但是日蒸散量则是在生长初期最大,生长后期最小;无降水日,草地的蒸散发主要受到净辐射和气温的影响,降雨日的蒸散发则主要受到净辐射和风速的影响。     

青藏高原区域重磁异常的东西向分区及其构造地质特征

自从大陆整合以来作为一个整体的青藏高原继续受着印度板块向北俯冲的影响,也必定不断地改造着原各地体的结构构造,形成了高原整体意义上东西向的差异。这种差异与原本各地体的组成、结构和东西向延伸不一致。这不仅表现在南北向断裂构造跨各单个地体范围的出现,而且,逐步形成了东西的分区。这种分区突出地表现在区域重力与磁场的特征上,这不仅是局部的岩石磁性与密度变化的结果,而且是由于印度板块向北俯冲过程中,在其前缘的不同部位上经受的压力不同,以及地块的隆升与扩张作用的差异造成了高原东西各区段的地壳组分与厚度的变化。青藏高原的南北向断裂构造并非地壳上层的局部断裂,它具有深层的原因。由于印度板块向北推进的过程中不是均匀地齐头并进,而是在帕米尔高原以东的青藏高原范围内存在着推进速度和俯冲深度的差异,随着高原隆升的加剧高原本身出现断裂,自中新生代以来就存在着一定差异,所以南北向的断裂构造比目前地表见到的多些,而且具有较大的深度,Moho面的深度和地壳厚度都受南北向断裂的控制,并形成了区域重磁场的变化。同时,高原的东西向拉张作用也使南北断裂带发育加剧。     

青藏高原北部不同地区河流和湖岸阶地的演化特征

把青藏高原北部空白区已完成的1：25万区调成果报告中有关河流和湖岸地貌的剖面、实测数据提炼出来．将其位置点绘于同一张水系分布图上,然后根据不同位置、不同的剖面、不同的测试数据进行区域性对比研究,结果表明：①青藏高原北部昆仑山中部和东部地区,河谷、湖岸地貌都具有100kaBP、10kaBP、5-6 kaBP的阶地,这3个时期东西部河谷、湖岸地貌的形成具有同步性;②昆仑山中部地区具有70kaBP的阶地,昆仑山东部地区具有50kaBP的阶地,这2个时期昆仑山东西部河流、湖岸地貌的形成不具有同步性。对该地区河流、湖岸地貌成因分析后认为,除气候作用外,河流阶地、湖岸阶地对高原北部的隆升具有一定的指示作用,表现为从西向东抬升速率逐渐减小,总体上同一地方从老到新抬升速率逐渐增加。     

青藏高原北部不同地区河流和湖岸阶地的演化特征

把青藏高原北部空白区已完成的1∶25万区调成果报告中有关河流和湖岸地貌的剖面、实测数据提炼出来,将其位置点绘于同一张水系分布图上,然后根据不同位置、不同的剖面、不同的测试数据进行区域性对比研究,结果表明:①青藏高原北部昆仑山中部和东部地区,河谷、湖岸地貌都具有100kaBP、10kaBP、5～6kaBP的阶地,这3个时期东西部河谷、湖岸地貌的形成具有同步性;②昆仑山中部地区具有70kaBP的阶地,昆仑山东部地区具有50kaBP的阶地,这2个时期昆仑山东西部河流、湖岸地貌的形成不具有同步性。对该地区河流、湖岸地貌成因分析后认为,除气候作用外,河流阶地、湖岸阶地对高原北部的隆升具有一定的指示作用,表现为从西向东抬升速率逐渐减小,总体上同一地方从老到新抬升速率逐渐增加。     

青藏高原多年冻土和季节性冻土区土壤水分变化及其与降水的关系

使用地面观测数据对欧洲空间局(ESA)发布的气候变化倡议(CCI)土壤水分产品进行精度校准,结合青藏高原及其周边降水气象站数据,分析土壤水分动态变化及其与降水的关系.结果表明:(1)校正后的CCI主被动组合产品所反演的青藏高原土壤水分获得了更高的精度,且显示1986～2016年暖季土壤水分在多年冻土区的逐年变化更为稳定...     

青藏高原多年冻土活动层厚度对气候变化的响应

活动层厚度变化将会对多年冻土区生态系统、地气间能水平衡和碳循环等产生重要影响。利用Stefan公式模拟了1981-2010年青藏高原多年冻土区活动层厚度的分布和空间变化特征。结果表明：多年冻土区活动层厚度平均为2.39 m,活动层厚度在羌塘盆地最小,在多年冻土区边缘、祁连山、西昆仑山、念青唐古拉山活动层厚度较大。在气候变化条件下,青藏高原多年冻土区活动层厚度呈整体增大趋势,在1981-2010年,活动层厚度的变化量为-1.54~2.24 m,变化率为-5.90~10.13 cm·a^-1,平均每年变化1.29 cm。活动层增厚趋势与年平均气温增大的趋势基本一致,这说明气候变化对活动层厚度变化有很大的影响。     

青藏高原多年冻土区两种高寒草地生态系统土壤氮季节变化及其与环境因子的关系

在气候变化背景下,青藏高原多年冻土区生态环境发生着一系列变化并进一步影响土壤氮循环过程,但目前冻融循环及植被生长周期中土壤氮的动态变化还不清楚。以青藏高原腹地的风火山和特大桥地区的两种典型草地生态系统为研究对象,分析了土壤可利用氮（NH₄⁺-N、NO₃^--N、DON）及微生物量氮（MBN）的季节变化。结果表明：土壤铵态氮（NH₄⁺-N）及可溶性有机氮（DON）含量在非生长季高于生长季,土壤硝态氮（NO₃^--N）在生长季高于非生长季;风火山地区高寒草甸生态系统中土壤NH₄⁺-N在融化期含量较高;土壤MBN在植被生长旺盛期降低,在植被生长后期升高;风火山地区高寒草甸生态系统中土壤MBN含量、特大桥地区高寒草原生态系统中土壤可利用氮总量与土壤全氮（TN）含量显著正相关。这表明,土壤全氮含量、植被吸收以及冻融作用均可引起土壤可利用氮及MBN的季节变化。