全球变暖背景下中国气候区域响应的差异性研究

摘要

全球变暖背景下的区域气候响应是现今全球变化领域内的热点问题之一。中国地形复杂，多高山、高原，特别是受青藏高原的影响，地理条件区域差别很大；另外，中国地域广大，纬度跨度大，气候类型多样，又受多种气流影响，是全球最为典型的季风气候地区之一；作为地球的“第三极”，青藏高原对气候变化呈现显著的敏感性。因此，中国环境空间上的复杂性，独特的自然条件，使中国具有复杂多样的地理环境和复杂的气候分布格局，也使中国气候变化在区域上存在着巨大的差异性。因此，开展全球变化及其区域响应研究，探讨区域响应不同步现象的机制，对于把握全球变化背景下区域的响应规律、缓和人类与其赖以生存发展的自然环境之间日趋尖锐的矛盾以及区域的可持续发展有着积极的意义。 本论文主要运用Mann-Kendall趋势分析方法、插值法以及相关分析法，通过分析网格资料和中国气象中心全国160个站点的长期观测资料，重点对中国半个世纪以来的气温和降水区域变化的差异性及其主要形成机制进行了探讨，主要得到以下几点结论：1.通过对分辨率为0.5°×0.5°经纬度的网格数据和中国气象中心160站点的实际观察资料的分析，发现：(1)20世纪的温度变化在中国大陆对全球变暖的响应规律为：大约35°N附近为两次升温事件的分界线，也是两次升温事件中突变时间最晚的纬度地带；青藏高原大大提前了其西部和西北地区对全球升温的响应时间，同时它又推迟了其西南地区对全球升温响应的时间。通过分析发现，中国温度变化区域对全球变暖响应的敏感性主要是纬度位置和地形因素综合影响的结果，而纬度位置是制约区域温度变化敏感性的主导性因素。对半个世纪以来的观测资料的分析得到相似的结论：各地气温变化的响应时间(升温突变点)同纬度变化存在一定的关系，大约33°N左右是气温突变时间最晚的地带，以此为界，往高纬度和低纬度方向上都趋于提前；但在年内季节变化上，通过相关分析发现，从东南往西北存在着敏感性增大的趋势；另外，在气温变化幅度上，存在从西南向东北增大的趋势。(2)中国的年等温线分布态势由夏季气温分布主宰。中国冬季和夏季等温线的分布以及变化存在很大的不同：冬季等温线由于全球升温而基本上向高纬度方向移动，而夏季以高温和低温中心为基点，向高温或低温方向移动。夏季等温线变动幅度相对小，但夏季存在明显的区域性降温现象。分析认为中国冬夏季节的气温分布格局是由不同的控制机制决定的：冬季气温分布格局主要由纬度控制，夏季气温分布格局主要由地形控制。(3)随着全球气温的持续上升，气温的纬向梯度在变小，变化的幅度是冬季大、夏季小，高纬度地区大、低纬度地区小。(4)中国气温变化的稳定性分析表明：纬度越高，气温变化的幅度也越大。在季节上，气温变化幅度差异显著，普遍是冬季大，夏季小。气温变化幅度的纬度效应在区域分布上，冬季的纬度效应出现在35°N以北，35°N以南不存在纬度效应；夏季的纬度效应表现在34°N以南，34°N以北没有明显的纬度效应。30～35°N之间的地带是冬夏季节差异最小的地带，从这一地带开始，无论往南还是往北，气温变化的季节差异都趋于增大。 2.通过对中国气象中心160站点夏季降水量实际观察资料的分析，发现(1)降水量总的变化趋势存在纬向梯度变化的规律：31°N是中国半个世纪以来降水量变化趋势的一个南北分界线，以北的地区近半个世纪降水量总的趋势在下降；以南地区，降水量以增加为主。(2)在区域上，中国西北和东南存在一个降水增多的趋势，有一个东北—西南走向的带状降水减少区域横穿中国。降水量区域变化的主要原因，是中国各地降水变化，在季风区，由于受夏季风减弱影响，南方趋多而北方趋少；在非季风区，由于受西风增强的影响而趋于增多。(3)中国年代际之间降水变化幅度大的区域主要集中在季风区，而非季风区的年代际降水相对稳定。即使在降水变化幅度大的季风区，其降水量区域差异也很显著。这可能与季风的年际变化以及微地形的影响有关系。(4)中国夏季降水变化幅度有显著的纬度效应：从北往南，降水的稳定性可以分为3个级别：40°N以北，降水量变化幅度为最稳定，且不存在纬度效应；33～40°N之间为第二级别，稳定性相对较差；33°N以南，为第三级别，稳定性最差。总体来看，纬度越高，降水变化的幅度越小，稳定性越大。(5)通过对全国160站点的降水量与对应的海拔高度进行相关分析后，发现最大降水带出现在1500～2500米之间的区域。 3.青藏高原对中国气候的影响是显著的。本论文主要通过对青藏高原指数与中国各地气温和降水的相关分析，详细展示了青藏高原对中国各地气候的差异影响。 通过本论文的分析发现，区域对全球变化的响应是复杂的，具体表现为响应趋势、响应时间和响应幅度上的差异性。造成这些差异的主要原因是纬度位置、地形以及地面状况等因素对降水和热量再分配的影响。决定太阳辐射量的纬度位置是引起气候变化区域差异的决定性因子，但地形通过其动力和热力作用而影响大气环流或形成区域小气候，地面状况的差异也引起水热状况的差异，这些不但改变了气候变化的带性分布，还引起了区域对气候变化的差异响应，这种差异既表现在气候变化幅度的不同上，也表现在气候变化时间的差异上。

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

第二章中国气温变化的区域性差异性研究

第一节20世纪中国区域气温变化趋势的区域差异分析

第二节半个世纪以来中国各地气温变化趋势与幅度研究

第三节从等温线的变化看中国各地对全球升温的不同步响应

第四节全球升温对中国区域温度纬向梯度的影响

第五节地形对中国气温季节分布格局的差异影响

第六节全球升温背景下中国温度区域变化稳定性研究

第三章中国夏季降水变化的区域差异性研究

第四章青藏高原对中国区域气候的差异影响

第五章结论与展望

参考文献

攻读博士学位期间发表论文情况

致谢