青藏高原积雪的时空分布特征及其对我国夏季降水的影响

发布时间：2020-07-17 00:52

【摘要】：青藏高原是全球海拔最高、地形最为复杂的高原,其平均海拔高度在4000m以上,被称为地球“第三极”。青藏高原积雪是影响我国乃至亚洲区域气候变化的重要物理因子之一。因此,本文利用合成分析、EOF分解和相关统计分析等方法,首先对青藏高原冬春季积雪和积雪深度分别从高原整体、高原东部、高原西部进行了年际和年代际趋势分析;其次,划分了高原东部和高原西部地区多(少)雪年;最后,分析了高原不同区域积雪异常年环流形势变化特征及对我国夏季降水的影响。结果表明,青藏高原不同区域的积雪变化具有显著差别,高原冬春季积雪的变化同我国夏季降水分布存在明显的关系,尤其是东部和西部地区积雪异常对我国夏季降水异常的影响存在显著的不同。因此,在将高原积雪作为气候预测因子的时候,应当考虑东部和西部积雪异常不同所产生影响的差异。本文得到的主要结论如下:(1)对于青藏高原整体而言,区域平均的冬季积雪和春季积雪的变化趋势一致,从20世纪60年代以来,雪深呈现“少雪-多雪-少雪-多雪”的年代际变化趋势,积雪日数呈现“少雪-多雪-少雪”的变化趋势。从高原西部地区和东部地区的变化趋势来看,尽管大体上1960年代至1970年代均明显增加,1980年代至1990年代均减少,但1990年代末后积雪变化趋势有明显不同,其中东部的春季和冬季积雪减少更为显著,而西部地区除了春季积雪日数变化不大,春、冬季积雪雪深和冬季积雪日数均明显增加。对应于1980年代以来全球温度的显著增加,结果表明青藏高原东部相比于西部地区,对全球气候变化的响应更为敏感。(2)对青藏高原地区积雪深度和日数进行EOF分解的结果表明,除了冬季累积积雪日数只有2个空间模态通过显著性检验,春季累积积雪日数、冬季积雪深度和春季积雪深度均有三个模态通过显著性检验。进一步分析表明,第一模态解释方差相对较低(不超过25%),且由于雪深具有更强的局地变化特征,因而积雪日数第一模态的解释方差比积雪雪深大。从模态的空间分布型来看,春季积雪深度、积雪日数和冬季积雪日数变化第一模态在空间场上总体上呈现为一致性变化,第二模态为青藏高原东西部反位相变化。另外,冬季积雪深度第一模态则呈现为东、西部反位相变化。从模态对应的时间系数来看,第一模态均具有明显的年代际变化特征,由此表明其对过去50年来青藏高原积雪的年代际变化有明显的贡献。(3)高原东部、西部地区积雪异常对应的大气环流形势有明显差异。高原东部多雪年份,高原东部地区中高层位势高度较正常年份明显偏低,有利于降雪;而少雪年高原中高层位势高度较正常年明显增高,高原东部为正值异常中心,不利于降雪。同样,高原西部多雪年,高原西部环流位势高度出现显著的负值异常中心,有利于降雪;而少雪年高原西部地区中高层环流位势高度呈现正异常,不利于降雪。(4)高原东、西部积雪异常影响高空环流,并进而影响到我国夏季降水。高原东、西部地区积雪异常时,所对应的我国降水信号敏感区也不同。其中,高原东部地区多雪年时,西北、华北、长江流域及华东南部地区降水较常年偏多,华东北部、淮河流域、华南及西南降水较常年偏少;而高原东部地区少雪年时,华北、华中、淮河流域及西南地区降水较常年偏多,西北、华东地区较常年偏少。高原西部地区多雪年时,西北、东北、淮河流域及西南地区降水较常年偏多,华北、江淮流域、华南及西南东部地区降水较常年偏少;高原西部地区少雪年时,黄淮流域、华东、华南、西南地区降水较常年偏多,西北、长江中下游及淮河流域降水较常年偏少。由于高原东、西部地区积雪异常时对我国夏季降水关联性敏感区域降水存在相反的影响,因此在探讨高原冬春季积雪异常对我国夏季降水影响时,不适合将高原笼统作为一个整体来看待,而应分为东、西两部分别进行考虑,方能获得更精准的信号,为我国夏季不同地区的降水预报提供更好的参考依据。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P426.6
【图文】：

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图 2.1 积雪测站位置分布图（单位：m）雪数据处理过筛选，青藏高原地区的 51 个台站虽然在时间和连续性上有了一定的，但数据缺测仍是一个普遍的现象，特别是在个别年、月，缺测现象显分析前需要对数据进行插补处理。保证分析得出的资料具有可比性，综合前人所做的大量工作，本文采取成反比的方法进行插值。即选取缺测站点周围的台站资料，根据离缺测的测站数据权重大，离缺测站点较远的测站数据权重小的原则，进行加从而得到 1961 年-2013 年数据连续的 51 个青藏高原地区站点资料。在变化趋势时，重点滤去了 ENSO 影响，对插值后的数据进行 9 点平滑处少干扰项。于在分析中更多考虑的是冬春季积雪的数据资料，因此根据气候学季节，3-5 月为春季，12 月-次年 2 月为冬季，并对积雪深度、积雪日数进

空间分布,积雪深度,青藏高原,年平均

在全球变暖的背景条件下，高原降水趋于增加，高原积雪呈偏多状态。同时，高原气候的变化还存在着明显的地域性和季节性差异。张瑞江等[37]采用现代遥感技术，按自然山系对青藏高原现代冰川面积进行调查，青藏高原现有冰川面积46887.23 km2，30 年减少了 3941.68 km2，年均减少 131.4 km2。但是，关于青藏高原积雪的变化特征仍有争议，因此，本章分析青藏高原积雪时间变化特征及空间分布。3.1 青藏高原冬、春季积雪的年际及年代际变化通过文献记载及资料显示，青藏高原的积雪季节一般从当年秋季开始持续到下一年夏季结束，其中秋季、冬季、春季为积雪主要覆盖的季节。在这积雪覆盖集中的三个季节中，冬季积雪深度最大，春季次之，秋季最小（图 3.1）。以上结论可以初步分析出青藏高原积雪的年变化，即 9 月开始有明显降雪，10 月降雪显著增加，这种增加的趋势持续到来年 1 月达到最盛，之后积雪开始小幅度减少，直至 4 月减少幅度增大，到 6 月完全消退。

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16图 3.2 青藏高原 1961-2013 年春季积雪深度标准化序列（a，高原整体；b，西部；c，东部；d，中部）3.1.2 冬季雪深的变化趋势分析从冬季青藏高原地区积雪深度的九点滑动平均结果及多项式拟合曲线中我们看到（图 3.3a），多项式拟合率 R2的值为 0.805。同春季积雪深度变化趋势类似，从标准化序列看，高原冬季积雪的年代际变化大致呈现“少雪-多雪-少雪-多雪”的变化趋势，但其波动要比春季更为频繁，具体为：60 年代到 70 年代末期为冬季高原少雪时段，比春季积雪深度的少雪期持续时间更长，其中 70 年代末期到 80 年代末积雪深度变化有小波动呈增加趋势，随后减少； 90 年代至 20世纪初再次进入青藏高原积雪冬季低值期，随后有所增加，进入高值期，在 20世纪末期，冬季积雪又有逐年减少趋势。

【参考文献】