研荸通扳2015年11月第60卷第32期 植被因升温而被森林入侵,或者因干旱而被草地或表4在多种未来人类活动的可能情景下青藏高原区域气候与 者荒漠所取代.基于现状植被分布与关键生物气候环境要素在21世纪中期(2030-2050年)和后期(2080-2100年) 指标定量关系所建立的统计模型模拟发现,青藏 变化的综合集成结果 高原北部和南部的高寒植被将随温度升高而被温带 Figure 4 Comprehensive integration of changes of climate and environmental factors in the middle(2030-2050) and late 草原所取代,在东部被温带落叶林、寒温带针叶林和=2080-2100 ms in the2 Ist century under various scenarios 亚高山森林灌丛所取代;CO2浓度升高有利于提升木 本植物的竞争力,将进一步加剧高寒植被被亚高山 温增加幅度(℃) 1.1-2.2 1.5-4.6 降水增加率(%) 6.0-12.0 森林和灌丛所替代的趋势.基于7个气候模式的预测 白天极端高温日数年增加天数(d)0.6-27.21.4-61.3 也进一步证实⑤,到21世纪末期,青藏高原南部地 区的高寒植被将被具有更高生产力的寒温带针叶林、积雪深度减小幅度(mm) 12-3.0 2.7-10.5 亚高山森林灌丛所取代,西部的高寒稀疏植被将从冰川面积退缩率(%) 2.0-14.0 8.0-60.0 高原面上消失,温带草原仅零星、局限分布在高原的 边缘地区 是因为气温增高时,对径流起主要贡献的降水、积雪 和冰川融化在不同流域存在显著差异 9结论和讨论 模式预估结果依赖于气候模式对地球气候描述 根据气候模式在SRES和RCP情景下的预估结果的可靠性以及未来人类活动情景的设计.虽然目前 以及物理统计模型的预估结果,以当前气候状态气候模式的性能在不断完善,但由于气候变化的复 (1961-1990年或1971-2000年或21世纪前10年中的某杂性,目前的气候模式还存在着许多不足,如对云物 一时段的气候平均值)作为参考,21世纪未来年份中理化学过程、气溶胶-云-辐射的相互作用过程、地球 青藏高原区域的气温、降水呈增加趋势,而积雪和冻气候系统各圈层的相互作用过程等的描述尚不完善. 土呈减少趋势;与高温有关的极端事件增加,而与低气候模式的不完善以及未来情景的差异对气候变化 温有关的极端事件减少,与降水有关的极端事件增的预估带来了较大的不确定性,如表4所示,预估结 多.各要素的变化幅度与未来人类活动的可能情景果的变化幅度很大.目前青藏高原有关气候系统各 有关,与RCP4.5的情景相比,在RCP8.5的情景下变圈层观测资料的匮乏,也是影响高原气候与环境未 化幅度更大.青藏高原的径流变化较复杂,不同流域来预估的一个重要因素.要认识高原气候变化及其 径流变化存在较大的差异.总体来说,青藏高原植被强迫因素、预测未来气候和环境变化,一个最基础的 对气候变化的响应敏感而脆弱,其在未来气候变化工作是在青藏高原建立多学科的、规范的、并且具有 情景将会发生较大变化,表现为生长季长度将会变代表性的涉及到气候系统各圈层的综合气候观测系 东部和南部被温带落叶林、寒温带针叶林和亚髙统,以获取所需的髙质量资料和相关产品,提供气候 山森林灌丛所取代,灌丛植被类型将会扩展并入侵系统变化的详细信息.另外,青藏高原大气成分 高寒草原,使得当地牧草的营养价值下降,这很可能的变化对高原气候和环境也具有重要的影响.如随 对传统的农牧业构成一定的威胁.作为总结,表4给大气环流输送到高原上空的黑碳气溶胶沉降到冰川 出了在多种未来人类活动的可能情景下,青藏高原和积雪表面后,由于降低反照率导致增温,加剧了冰 区域不同气候与环境要素在21世纪中期(2030-2050川和积雪的融化的.青藏高原上空为一显著的臭氧 年)和后期(2080-2100年)变化的综合集成结果.应当低谷区阿,臭氧的持续减少也是大气对流层中下层 指出的是,由于不同流域之间径流的变化存在着较增温趋势产生的一个重要原因6.因此,对青藏高 大的差异,表4中没有给出青藏高原径流在21世纪预原未来气候与环境变化的预估,高原上空大气成分 估的综合集成结果.不同流域之间径流差异的产生的变化也是需要考虑的一个重要因素 30442015 年 11 月 第 60 卷 第 32 期 3044 植被因升温而被森林入侵, 或者因干旱而被草地或 者荒漠所取代. 基于现状植被分布与关键生物气候 指标定量关系所建立的统计模型模拟发现[55], 青藏 高原北部和南部的高寒植被将随温度升高而被温带 草原所取代, 在东部被温带落叶林、寒温带针叶林和 亚高山森林灌丛所取代; CO2浓度升高有利于提升木 本植物的竞争力, 将进一步加剧高寒植被被亚高山 森林和灌丛所替代的趋势. 基于7个气候模式的预测 也进一步证实[56], 到21世纪末期, 青藏高原南部地 区的高寒植被将被具有更高生产力的寒温带针叶林、 亚高山森林灌丛所取代, 西部的高寒稀疏植被将从 高原面上消失, 温带草原仅零星、局限分布在高原的 边缘地区. 9 结论和讨论 根据气候模式在SRES和RCP情景下的预估结果 以及物理统计模型的预估结果, 以当前气候状态 (1961~1990年或1971~2000年或21世纪前10年中的某 一时段的气候平均值)作为参考, 21世纪未来年份中 青藏高原区域的气温、降水呈增加趋势, 而积雪和冻 土呈减少趋势; 与高温有关的极端事件增加, 而与低 温有关的极端事件减少, 与降水有关的极端事件增 多. 各要素的变化幅度与未来人类活动的可能情景 有关, 与RCP4.5的情景相比, 在RCP8.5的情景下变 化幅度更大. 青藏高原的径流变化较复杂, 不同流域 径流变化存在较大的差异. 总体来说, 青藏高原植被 对气候变化的响应敏感而脆弱, 其在未来气候变化 情景将会发生较大变化, 表现为生长季长度将会变 长, 东部和南部被温带落叶林、寒温带针叶林和亚高 山森林灌丛所取代, 灌丛植被类型将会扩展并入侵 高寒草原, 使得当地牧草的营养价值下降, 这很可能 对传统的农牧业构成一定的威胁. 作为总结, 表4给 出了在多种未来人类活动的可能情景下, 青藏高原 区域不同气候与环境要素在21世纪中期(2030~2050 年)和后期(2080~2100年)变化的综合集成结果. 应当 指出的是, 由于不同流域之间径流的变化存在着较 大的差异, 表4中没有给出青藏高原径流在21世纪预 估的综合集成结果. 不同流域之间径流差异的产生 表 4 在多种未来人类活动的可能情景下青藏高原区域气候与 环境要素在 21 世纪中期(2030~2050 年)和后期(2080~2100 年) 变化的综合集成结果 Figure 4 Comprehensive integration of changes of climate and environmental factors in the middle (2030–2050) and late (2080–2100) terms in the 21st century under various scenarios 气候与环境要素 21世纪中期 21世纪后期 气温增加幅度(℃) 1.1~2.2 1.5~4.6 降水增加率(%) 3.2~5.0 6.0~12.0 白天极端高温日数年增加天数(d) 0.6~27.2 1.4~61.3 多年冻土面积减少率(%) 8.8~39.0 46.0~81.0 积雪深度减小幅度(mm) 1.2~3.0 2.7~10.5 冰川面积退缩率(%) 2.0~14.0 8.0~60.0 是因为气温增高时, 对径流起主要贡献的降水、积雪 和冰川融化在不同流域存在显著差异. 模式预估结果依赖于气候模式对地球气候描述 的可靠性以及未来人类活动情景的设计. 虽然目前 气候模式的性能在不断完善, 但由于气候变化的复 杂性, 目前的气候模式还存在着许多不足, 如对云物 理化学过程、气溶胶-云-辐射的相互作用过程、地球 气候系统各圈层的相互作用过程等的描述尚不完善. 气候模式的不完善以及未来情景的差异对气候变化 的预估带来了较大的不确定性, 如表4所示, 预估结 果的变化幅度很大. 目前青藏高原有关气候系统各 圈层观测资料的匮乏, 也是影响高原气候与环境未 来预估的一个重要因素. 要认识高原气候变化及其 强迫因素、预测未来气候和环境变化, 一个最基础的 工作是在青藏高原建立多学科的、规范的、并且具有 代表性的涉及到气候系统各圈层的综合气候观测系 统, 以获取所需的高质量资料和相关产品, 提供气候 系统变化的详细信息[57]. 另外, 青藏高原大气成分 的变化对高原气候和环境也具有重要的影响. 如随 大气环流输送到高原上空的黑碳气溶胶沉降到冰川 和积雪表面后, 由于降低反照率导致增温, 加剧了冰 川和积雪的融化[58]. 青藏高原上空为一显著的臭氧 低谷区[59], 臭氧的持续减少也是大气对流层中下层 增温趋势产生的一个重要原因[4,6]. 因此, 对青藏高 原未来气候与环境变化的预估, 高原上空大气成分 的变化也是需要考虑的一个重要因素