西風與印度季風相互作用對現(xiàn)代冰川和湖泊的影響

現(xiàn)代印度季風和西風變化會導(dǎo)致它們各自控制區(qū)域的降水量發(fā)生改變，進而影響青藏高原冰川和湖泊變化。我們綜合分析了青藏高原地區(qū)?7?個代表性區(qū)域內(nèi)?7?090?條冰川過去?30?年的遙感面積變化，同時結(jié)合?82?條冰川的末端變化及?15?條典型冰川的物質(zhì)平衡實地觀測數(shù)據(jù)，從冰川面積變化、末端進退、冰量損失?3?個角度分析了青藏高原冰川變化的時空變化格局（圖?5）。研究結(jié)果顯示：受印度季風影響的喜馬拉雅山脈及青藏高原東南部呈現(xiàn)最強烈冰川萎縮，其特點是冰川末端強烈退縮、冰川面積急劇縮小、冰川物質(zhì)平衡呈強烈負平衡。冰川萎縮程度從喜馬拉雅山向西風季風相互作用過渡的高原內(nèi)部遞減，在西風控制的帕米爾高原萎縮程度最小，其特點是冰川長度退縮較少、冰川面積減少幅度較小、冰川物質(zhì)呈微弱正平衡。從時間尺度來看，青藏高原冰川呈現(xiàn)?20?世紀?90?年代以來加速虧損的趨勢（圖?5d?和?e）。青藏高原監(jiān)測時間最長和最連續(xù)的小冬克瑪?shù)妆?989—2010?年平均物質(zhì)平衡為?_0.24?米/年，2000—2010?年平均物質(zhì)虧損量為?1989—1999?年平均值的?3?倍。

青藏高原另外一個突出的特點是其上廣泛分布著數(shù)量眾多、面積廣闊的內(nèi)陸湖。這些內(nèi)陸湖泊的水量平衡涉及復(fù)雜的水文過程；這些湖泊過去幾十年的動態(tài)可以較好地反映全球變暖條件下的水循環(huán)變化。結(jié)合衛(wèi)星圖像和實地調(diào)查，我們證實?1976—1999?年青藏高原內(nèi)陸封閉湖泊變化多樣，但?1999—2010?年這些湖泊的面積和深度均明顯增大。如圖?6?所示，我們選取的?99?個青藏高原湖泊總面積在?1976—1990?年略微減少了?2.3%，1990—1999?年增加了5.7%；1999?年以來，湖泊則呈現(xiàn)總體擴張，總面積增幅達到?18.2%。1999—2010?年湖面面積平均增長率是?1990—1999?年期間的?3?倍?？臻g上，青藏高原內(nèi)陸湖泊和喜馬拉雅山地區(qū)湖泊呈現(xiàn)近期南北反相變化狀態(tài)：印度季風影響下的高原南部雅魯藏布江流域湖泊面積普遍縮減，而西風控制區(qū)的北部羌塘高原湖泊普遍強烈擴張（圖?6）。

      西風與印度季風之間相互作用對現(xiàn)代生態(tài)系統(tǒng)的影響

物候變化是生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化響應(yīng)的最敏感的指示器。國內(nèi)外大量研究表明，全球變暖，尤其是春季氣溫升高，會令溫帶與寒帶返青始期顯著提前。在青藏高原，植被返青變化會影響牧草產(chǎn)量，從而影響畜牧生產(chǎn)。目前青藏高原的物候變化信息主要從遙感技術(shù)獲取的植被指數(shù)中提取。近十余年，青藏高原春季溫度出現(xiàn)大范圍上升，但是，該區(qū)域廣泛存在春季雪、冰等不利因素，極易影響該植被指數(shù)的數(shù)據(jù)質(zhì)量。因此，學界對于青藏高原植被返青始期有沒有提前存在爭議。

我們收集了?4?套遙感數(shù)據(jù)，嚴格地校正了雪、冰、云等不利因素對數(shù)據(jù)的影響，利用目前國際上常用的?5種方法，從遙感數(shù)據(jù)中提取出返青始期，結(jié)合氣象觀測資料，系統(tǒng)分析了青藏高原近十年返青始期變化。結(jié)果表明，2000—2011?年青藏高原春季溫度上升達?0.10?攝氏度/年，但是在區(qū)域尺度上植被返青始期并沒有顯著變化趨勢（圖?7）。進一步研究表明，出現(xiàn)這種現(xiàn)象是因為青藏高原西南部返青始期推遲，而東北部的返青始期提前，二者相互抵消了影響（圖?8）。返青始期的空間差異與降水變化一致，表明降水在調(diào)控青藏高原春季物候中發(fā)揮著重要作用。整體上，近年來青藏高原西南部春季降水量下降，而東北部降水量上升。

除了青藏高原植被物候?qū)囟茸兓憫?yīng)不顯著，進一步分析北半球溫度與植被生長的關(guān)系還發(fā)現(xiàn)，1982—2011?年北半球植被生產(chǎn)力與溫度的相關(guān)關(guān)系顯著地降低，表現(xiàn)為?20?世紀?80?年代和?90?年代中期氣候變暖顯著促進北半球植被生產(chǎn)力，但最近?15?年其關(guān)系并不顯著（圖?9）。模型模擬結(jié)果表明，氣候變化是導(dǎo)致植被生產(chǎn)力與溫度關(guān)系下降的主要原因，而大氣?CO₂?濃度上升等因素的貢獻相對較少。然而，在地球“第三極”的青藏高原地區(qū)，過去30年來，植被生長對溫度變化的響應(yīng)并沒有顯現(xiàn)出明顯的動態(tài)變化規(guī)律，與北半球高緯地區(qū)植被并不一致。我們基于青藏高原實地觀測資料、衛(wèi)星測量的植被綠度數(shù)據(jù)以及網(wǎng)格蒸散量，結(jié)合區(qū)域氣候模式展開研究，發(fā)現(xiàn)與北極地區(qū)相反，青藏高原的植被活動增強，對生長季白天變暖有削弱作用（圖?10）。出現(xiàn)這樣的負反饋，主要是由于植被綠度增加，導(dǎo)致具有降溫作用的植被蒸騰增強。這些研究為我們理解該青藏高原地表對氣候的生物物理反饋提供了新視角。

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