中国西北地区近期和未来的气候变化外文翻译资料

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中国西北地区近期和未来的气候变化

摘要：

由于全球变暖和水循环的加强，中国西北地区的气候在1987年发生了变化，其中以新疆地区最为明显。近几十年来，降水、冰川融水、河流径流和气温持续上升，内陆湖泊水位和洪涝灾害频发也是如此。因此，植被覆盖率提高，沙尘暴日数少。从19世纪末到20世纪70年代，气候温暖干燥，然后又变暖湿润。利用降水量与蒸发量的关系，将西北地区的影响分为三类。如果降水增加大于蒸发，径流增加，湖水水位上升。我们由此确定的区域有:(1) 显著变化，(2) 轻微变化和(3) 无变化。在区域气候模型RegCM2的嵌套方法中，模拟了二氧化碳浓度加倍的未来气候。每年的温度将增加2.7℃以及年降水量将增加25%。气溶胶的降温效果和自然因素将减少这种增加，使每年温度增加2.0℃以及年降水量增加19%。因此，年径流可能增加10%以上。

1. 介绍

中国西北位于欧亚大陆内部的中心(31°~50°N, 73°~111°E)。由于距离周围海洋较远，气候或多或少有些干燥。天山、昆仑山、祁连山等高山带降水，阻断大气环流，因此形成了雨影下广阔的沙漠盆地如塔里木盆地、准噶尔盆地、柴达木盆地等。干旱盆地和湿润山区都对气候变化敏感(图1)。

图1西北地区示意图

从小冰期结束到1980年左右，中国西北地区的气候一直是温暖干燥的。在过去的二十年里，它变成了湿热的气候。冰川学、树木年代学和气象研究显示小冰河期结束至1980年代,空气温度分别增加了1.3和1.0℃，在天山中部和祁连山东部的降水分别下降了50~65mm和70~85mm(王,1991)。从1920年到1932年，新疆北部的年平均降水量与过去350年相比下降了11.8% (Yuan et al.，2001)。由于连续多年降水不足，在1928年至1929年我国西北地区出现严重干旱。它造成了200万至300万人死亡，也是1922年至1932年11年间黄河水位持续偏低的原因(Xu ， 1997)。1950-1987年，中国西北53条山地河流的径流总体呈下降趋势(Lai and Ye, 1995)。这些结果使得Shi和Ren(1990)得出结论，中国西北的气候正变得越来越温暖干燥。我们还认为，这一趋势将持续到21世纪上半叶。然而,最近对气候变化的研究已经表明,在新疆中部的Bosten湖(42°N, 86°36′E)的水位自1987年以来有所增加，Ebinur湖的表面积也越来越大(Hu et al ., 2002)。这一事实表明降水和径流的增加，使得Shi等(2002)提出了中国西北气候由暖干向暖湿变化的假设。这一趋势对西部生态和经济的实际影响将是巨大的。然而，仍然存在一些重要的悬而未决的问题:(1)这一变化是否有充分的证据支持（2）气候变化的时间尺度是否为十年或百年，（3）当前气候变化的空间范围是什么。为了解决这些问题，中国科学院寒冷干旱地区环境与工程研究所于2002年9月在兰州举办了一次研讨会，来自中国科学院、中国气象局和水利部的10个研究所的科学家参加了这次研讨会。研讨会的目的是收集到2002年夏季之前有关中国西北气候和环境变化的所有现有资料。本文介绍了本次研讨会的成果。

2. 中国西北气候变化指标

以下发现支持如下论点：从1987年开始，我国西北地区的气候开始由暖旱向暖湿转变。

1. 增加的空气温度

过去50年的温度数据表明,空气温度有一个积极的趋势：每十年增加0.2℃，从1980年代到1990年代大幅增加。90年代被认为是近1000年来最热的十年(Wang and Dong, 2002)。时期相比从1961年到1986年,从1987年到2000年的年平均气温，从位于中国的西北地区128个气象监测站得知，上升了0.7℃ 。同样的分析显示冬季新疆北部增加了1.7℃，也是这段时期里增加最高的。然而,在中国西北之外，在1970年代末到1990年代，马伦冰盖的冰核数据(35°50 ′N,90°42′E)在青藏高原北中部的可可西里山显示减少0.6℃(王et al .,2003)。

2. 增加降水

从1980年到2000年，中国西北西部和中部的降水量和大部分中高纬度地区一样增加。与1961 - 1986年相比，1987 - 2000年平均年降水量增加22%，新疆北部增加36.0 mm;在新疆南部增加33%，17.4毫米，在河西走廊西部和中部以及青海省部分地区增加10%到20%。季节分析表明，冬季降水增量最大，夏季降水次之。在天山、祁连山和阿尔泰山，降水量取决于海拔高度，这些高山为西北地区提供了大量的用水。虽然在高山地区降水测量非常稀少，但山上流出的水使得河流径流的增加表明降水的大幅度增加。

1. 冰川融化，冰川融水增加

根据中国冰川目录，中国西北山地流域共有22240个冰川，面积27974平方千米，冰储量约2814.81 立方千米 (Liu et al, 2000)。 在气候变暖的情况下，冰川正在萎缩和变薄。据估计，从1960年到1995年，冰川面积减少了1400平方公里，冰川融化面积相应增加(Liu et al.，2002)。 以1号冰川(42°30′N, 86°26′E)——位于Urumqi河的源头天山地区为例(图2)。冰川融水的年均径流从1985年到2001年每年占936.6毫米，相比从1958年到1985年径流每年占508.4毫米，超过84.2%(李et al. 2003)。

4. 河流径流增加

在我国西北地区的中高山区，进行温度和降水测量的气象站实际上很少，但是山区河流径流的时间序列的分布也可以提供有关山区气候和环境变化的宝贵信息。

与1956年至1986年相比，新疆地区26条河流中有18条河流的年平均径流量从5%增加到40%。这些河流来自阿尔泰山、天山和喀喇昆仑。在西天山南翼上升幅度最大。然而，同一时期，来自昆仑山中西部的河流径流减少了1.6 - 9.2%。这可以归因于在西藏高原的西北部的温度下降，正如前面提及的马伦冰盖的冰芯数据。新疆地区的年径流总量相比1956 - 1986从1987年到2000年增加了6.21times;109立方米(7%)。甘肃河西走廊的黑河、疏勒河、但河等河流均发源于祁连山的中部和西部。他们的径流从6.34%增加到24%。另一方面，东部石阳河和东部其他河流的径流同期呈下降趋势。发源于东昆仑山的察罕河、格尔木河等河流，位于青海省柴达木盆地东南部的径流由6.57%增加到26.1%。青海省的其他河流也出现了径流减少的现象。这些河流中，位于黄河上游的径流减少了16.75%。这是黄河下游干旱的一个重要原因(Yan and Jia, 2003)。

5. 内陆湖泊水位上升，面积扩大

位于天山中部的Bosten湖水位(42°N, 86°30′E)从1955开始测量到1986年有一个下降趋势。(图3)。它的表面积降低了13%。这一趋势在1987年逆转。直到2002年，水位上升了4.5米，达到了比20世纪50年代最高水位高1米的水平。湖泊面积增加了1000多平方公里。此外,位于湖的上游用于灌溉的水量有所增加，0.45times;109立方米水每年都从这个湖被重新引向康齐河和塔里木河湖的下游。因此，湖水平衡和有关的气候条件显然已经发生了根本的变化。显然，自1987年以来，流入湖泊的水量和降水量超过了蒸发、流出和灌溉水量之和。Kaidu河,它是Bosten湖的主要喂养河，它所在的Dashankou水文站的年流量从1986年的2.47times;109立方米增加到2000年的4.97times;10的九次方立方米(Zhang et al ., 2003)。这表明天山的降水和冰川融水增长很大。我们认为Bosten湖的这种水平衡变化是西北地区气候由暖干向暖湿变化的一个信号和指标。

图3 1955 - 2002年新疆天山中部Bosten湖水位变化(采用Hu等，2002)

Ebinur湖(44°30′N,82°25′E)在天山西部的偏北地区，它的特点是深度浅、区域广。因此它的面积对气候变化非常敏感。由于气候温暖干燥，用水量大量增加，湖泊面积从1957年的1070平方公里减少到1987年的499平方公里。1987年以后，入水量迅速增加，湖泊面积扩大到1064平方公里，恢复到1957年的水位。如果没有农业用水，20世纪初湖泊面积将达到1300平方公里(Wang et al.，2003)。

内陆河流的终端湖泊经常干涸，因为在到达湖泊之前，河水被用于农业和消费。玛纳斯湖(45°30′N，86°E),玛纳斯河的一个终端湖在天山的北翼,1962年枯竭。1972年，塔里木河下游的天山以南的罗布泊湖和太铁马湖干涸。在内蒙古西部,居延汉简湖泊——由西居延汉简湖(42°30′N, 100°40′E)和东居延汉简湖(42°20′N, 101°E)是黑河的终端，黑河来自祁连山的北翼。这些湖泊在1961年和1994年干涸。然而，近年来，由于河流流量的增加，马纳斯湖和太铁马湖已经部分恢复。2002年7月，黑河上游发生特大洪水，山口流量达到931 m3/s，中上游的额外引水又受到行政的限制，因此也有助于河流的恢复。现在，水流经以前下游干涸的河道，最后到达东巨堰湖。

位于西部天山的塞兰湖地区(西元2072年,44°40′N, 87°E)和位于祁连山的哈尔湖( 西元4078年，38°10′N, 98°E)显示只有微小的变化原因是海拔高以及湖水的蒸发率低。然而，近年来，水位上升，湖泊面积增大。美国NOAA图像的分析显示，2001年哈尔湖的面积为630平方公里，比1994年增加了40平方公里(Guo et al.， 2003)。

图4 1950 - 1990年新疆26条河流的特大洪水和洪水频率(1)年排放频率，20年回收期

另一方面，著名的青海湖在2001年以前的水位记录上仍然是下降的，因为它位于气候变化区域之外，属于暖湿型。然而，2002年夏季观测到水位上升了30厘米(Xu and Wang, 2002)。

6. 洪涝灾害频发

新疆在1950年代到1970年代洪水受灾地区只有4.28times;10三次方到5.22times;10三次方公顷,但它突然增加到1987年的36.47times;10四次方公顷(江et al .,2002)。这可能是气候变化的结果。在高温气候条件下，暴雨引起的大洪水、冰川快速融化和融雪是气候极端事件。洪水分类根据其重现期:Pge;50年是“特大洪水”,20 le;Ple;50被定义为洪水。由图4可知，1956 - 2000年45年间，洪涝灾害56次，1987 - 2000年14年间洪涝灾害27次，1956 - 2000年28次特大洪涝灾害中有21次发生在1987 - 2000年(Wu et al.， 2003)。正如IPCC报告(IPCC 2001)所指出的，各地区的总降水量增加，而大型或极端降水事件的增加更为明显。在新疆发生的洪灾中，最严重的是1996年，有8条河流达到最高水位，5条河流达到第二高水位。(张、石，2002)。直接经济损失是新疆当年GDP的7%。1999年，新疆24条河流达到最高水位，7条河流达到第二高水位。冰川筑坝期间，在20世纪80年代末和90年代，喀喇昆仑山雅康河爆发的洪水消失了，但它在1999年再次出现。第二高水位桥墩水文站洪峰流量达到6070 m3/s (Wu, 2002)。2002年，天山南侧的渭干河发生了百年一遇的特大洪水。7月19日至23日，持续的强降水和冰川快速融化形成并加剧了洪水，摧毁了两个大型水库。洪水流量达到3540 m3/s，在白城、沙雅、新河、库车等县造成严重灾害(Huang et al.， 2003)。

7. 植被覆盖增加

利用1981 - 2001年西北地区NOAA/AVHRR图像的归一化植被指数(NDVI)对植被覆盖度的变化进行了研究。退化植被(NDVI 0.225sim;minus;0.02)覆盖56%,相对稳定的植被(minus;0.02 - -0.02)覆盖31%,13%的前不久发现未覆盖地区现在被植被覆盖改善(NDVI 0.02 - -0.339)。主要区域另有植被分布在新疆西部和新疆北部。这与该地区降雨量的增加相对应。在新疆南部和田等绿洲地区;甘肃省河西地区;宁夏银川平原的植被覆盖度也因供水和管理的改善而得到改善(Ma et al.， 2003)。

图5 1954 - 2001年中国北方沙尘暴年日变化

8. 减少沙尘暴日数

沙尘暴是指能见度小于1公里的沙尘天气。如果最低能见度le;200米,最大风速ge;20 m / s,它被定义为强沙尘暴;如果最低能见度le;50米,最大风速ge;25米/秒,沙尘天气的定义是超强沙尘暴。图5为1954 - 2001年中国北方地区沙尘暴总日数的年际变化。结果表明，20世纪60年代至70年代沙尘暴最为频繁;它在1980年代中期减少，在1990年代达到最低限度。1997年以后，沙尘暴日数略有增加，尤其是在我国北方东部地区(Qian et al.， 2002)。

50年代、60年代、70年代和80年代强沙尘暴和超强沙尘暴的数量分别为48、68、89和47。在20世纪90年代，这一数字下降到36 (Qian et al.， 2002)。沙尘暴减少的部分原因可能是上述降水量的增加和植被覆盖的改善。当植被覆盖度大于60%时，只有低风蚀。只有植被覆盖度小于20%时才出现大风磨损(Wang et al.， 2001)。大风日数的减少是沙尘暴减少的重要原因。根据新疆的统计资料，北疆大风日数由20世纪60 - 70年代的14.3天减少到20世纪80 - 90年代的11.2天。平均风速由16.90米/秒减至14.11米/秒。根据新疆地区不同地区、不同年代的数据统计，沙尘暴日数与

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