西藏那曲地區(qū)西部色林錯的變化

1青海湖流域降水環(huán)境變化,生態(tài)環(huán)湖泊的擴(kuò)張和收縮以及生態(tài)環(huán)境的發(fā)展是世界、地區(qū)和局部結(jié)構(gòu)和氣候變化的結(jié)果。青藏高原分布著地球上海拔最高、數(shù)量最多、面積最大的高原湖泊群。由于青藏高原的湖泊面積巨大,湖水面積的改變以及湖水水化學(xué)的變化將極大地改變地表下墊面的條件,從而對大氣環(huán)流產(chǎn)生影響。溫度、降水變化通過影響地表水分循環(huán)和水的相變,使湖泊與冰川發(fā)生緊密聯(lián)系,并對氣候系統(tǒng)具有反饋?zhàn)饔?。如青海湖地區(qū)近40年來氣溫、地表蒸發(fā)等氣象要素向暖干化過渡的趨勢造成青海湖水位下降。近年來降水量增加、平均氣溫升高導(dǎo)致那曲地區(qū)中東部4個湖泊水位上漲。1970-2000年納木錯湖面的加速擴(kuò)張主要受冰川的加劇退縮(氣溫升高是其根本原因)及其引起的融水增加影響,與區(qū)域降水量略微增加和蒸發(fā)量顯著減少也具有密切聯(lián)系。青藏高原自然環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)在全球占有特殊地位,并且與全球氣候與環(huán)境變化息息相關(guān),區(qū)域響應(yīng)十分明顯。近年來由于湖水上漲致使西藏申扎、班戈、尼瑪三縣的牧民不同程度地受到湖水上漲帶來的災(zāi)害影響。因此,分析和研究色林錯湖面變化趨勢與氣候因子關(guān)系,找出湖面變化原因,將有利于認(rèn)識生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀與過去的差異,為合理利用水資源和開發(fā)鹽湖資源,以及研究青藏高原的湖泊演化和氣候、環(huán)境變遷都具有重要意義。2湖周湖流域內(nèi)湖泊群色林錯(圖1)又稱奇林湖,地處西藏自治區(qū)申扎、班戈、尼瑪三縣交界處,位于岡底斯山北麓,申扎縣以北,曾是西藏第二大咸水湖。湖面海拔高度為4530m,形狀不規(guī)則,長軸呈EW向延伸,長77.70km,最大寬45.5km,平均寬20.95km,面積1628.0km2。湖水性質(zhì)屬微咸水,成因類型為構(gòu)造湖。流域內(nèi)有眾多的河流和湖泊互相連接,組成一個封閉的內(nèi)陸湖泊群,主要湖泊除色林錯外,還有格仁錯、吳如錯、錯鄂、仁錯貢瑪、恰規(guī)錯、孜桂錯等23個小湖。主要入湖河流有扎加藏布、扎根藏布、波曲藏布等。扎加藏布全長409km,是西藏最長的內(nèi)流河,發(fā)源于唐古拉山(海拔6205m)、格拉丹東(海拔6621m)、吉熱格帕(海拔6070m)等雪山,于色林錯北岸入湖。扎根藏布發(fā)源于格仁錯東部的甲崗雪山(海拔6444m),于色林錯西岸入湖。波曲藏布發(fā)源于巴布日雪山(海拔5654m),于色林錯東岸入湖。據(jù)科學(xué)考證,古色林錯面積曾達(dá)1萬km2,后因氣候變干,湖泊退縮,從中分離出格仁錯、錯鄂、雅根錯、班戈錯、吳如錯、恰規(guī)錯、孜桂錯、越恰錯。湖周湖相臺地和湖積平原廣泛分布。湖積平原坡上砂礫堤發(fā)育,南岸最明顯,多達(dá)幾十條,最長可達(dá)40km。色林錯所處的青藏高原北部,山脊高度一般都在5000m以上,海拔5600m以上的山峰終年冰雪覆蓋,現(xiàn)代冰川發(fā)育,是眾多湖泊的重要水源。3數(shù)據(jù)來源和方法3.1遙感資料及地形該區(qū)域湖泊的陸地衛(wèi)星遙感資料分別從國際科學(xué)數(shù)據(jù)鏡像網(wǎng)站和NASALandsatProgram網(wǎng)站免費(fèi)下載;2008年的TM5數(shù)據(jù)從中國科學(xué)院對地觀測與數(shù)字地球科學(xué)中心購買;中巴資源衛(wèi)星(CBERS)資料,由中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心提供。遙感資料獲取時(shí)間均為相應(yīng)年份的9-11月份水位穩(wěn)定季節(jié)。地形圖為1975年出版的1:10萬電子版地圖。由于流域面積較大,氣象臺站稀少,所以氣象資料選取色林錯周圍的申扎、改則、那曲、安多、班戈和當(dāng)雄6個站1973-2008年的常規(guī)氣象要素,包括氣溫、降水量、蒸發(fā)量、積雪日數(shù)、凍土深度等與氣候變化密切相關(guān)的要素。3.2湖泊遙感影像的處理利用ENVI圖像處理軟件對1975年出版的1:10萬電子版地形圖進(jìn)行重采樣,輸出分辨率為30m的圖像作為底圖,對所用衛(wèi)星影像資料進(jìn)行了幾何精校正(TM、CBERS數(shù)據(jù)重采樣為30m),誤差控制在一個像元之內(nèi)。在處理過程中為了突出湖泊水體等地物的遙感影像信息,對經(jīng)過幾何糾正后的圖像進(jìn)行邊緣增強(qiáng)、灰度變換等處理。湖泊數(shù)據(jù)的數(shù)字化、編輯、量算距離和面積、制圖等工作用ArcMap和ArcCatelog軟件完成,對于有條帶的遙感資料采用相同年代的中巴資料和相鄰年代資料作為參考。坐標(biāo)統(tǒng)一采用ALBERS等角圓錐投影和相應(yīng)參數(shù)下的1954年北京坐標(biāo)系。氣象要素趨勢變化率用下式進(jìn)行估計(jì):式中:Y為氣象要素,t為時(shí)間(本文中所有氣象資料為1973-2008年;地圖和衛(wèi)星遙感影像資料為1975-2008年),a0為常數(shù)項(xiàng),a1為線性趨勢項(xiàng),把a(bǔ)1×10表示為氣象要素每10年的氣候傾向率(變化趨勢)。4色林錯面積變化呈顯著的上升趨勢通過衛(wèi)星遙感資料分析得出(表1),1975年色林錯、錯鄂、雅根錯的面積分別為1621.77km2、267.65km2和34.94km2,到2008年面積分別增加為2196.23km2、279.24km2、103.07km2,分別增長了574.46km2、11.59km2和68.13km2,增長速度分別為35.4%、4.3%和195%。色林錯面積變化呈顯著的上升趨勢(圖2),1975-2008年湖面面積擴(kuò)大了574.5km2,1999-2008年湖面面積擴(kuò)張了20%,平均上漲率為41km2/a;近10年來,色林錯向西擴(kuò)展了3.4km,向北擴(kuò)展了21.2km,向東擴(kuò)展了4km,2004年開始由于湖泊水面上漲,南面與雅根錯連在一起,而雅根錯又向西擴(kuò)展了3.4km(圖3)。錯鄂的水流向色林錯,所以其面積近年來有所上漲,但變化幅度不大?？傊?近年來色林錯一直處于擴(kuò)張狀態(tài),與文獻(xiàn)報(bào)道結(jié)論相一致。5綜合氣象資料分析5.1平均氣溫下降色林錯所在的藏北地區(qū)年平均氣溫變化同全球氣溫增暖的趨勢相一致,總體上呈較顯著的上升趨勢(通過99%顯著性檢驗(yàn)水平,圖4)。同時(shí)氣溫的年變化表現(xiàn)為從1974年到1983年年平均氣溫稍有下降;從1984年初開始?xì)鉁爻拭黠@的上升趨勢(除1997年外),2006年達(dá)到近36年來最高值,比多年平均值高1.45oC。總體上,該區(qū)域年平均氣溫呈顯著的升高趨勢,平均升高了0.38oC/10a。從湖泊周圍的申扎、改則、那曲、安多、班戈和當(dāng)雄6個站各站點(diǎn)年平均氣溫變化傾向率通過(1)式計(jì)算后,結(jié)果表明都呈上升趨勢,分別為0.28oC/10a、0.47oC/10a、0.49oC/10a、0.32oC/10a、0.40oC/10a和0.33oC/10a。5.2降水增加,降水增加該區(qū)域年平均降水量從1973年到2008年變化波動比較大(圖5),其中近36年最低值和最高值出現(xiàn)在這時(shí)期,1994年比常年減少107mm,而2008年比常年多147.5mm,從1994年以后降水逐漸增加,在2008年達(dá)到一個高值。從1973年到2008年平均每10a上升了23.65mm。從年平均積雪日數(shù)曲線(圖5)看,除1975年和1997年兩個最小最大峰值除外,其他年份變化波動不大,且1997年以后積雪日數(shù)呈減少的趨勢,表明隨著溫度的升高,該區(qū)域降水的季節(jié)分布有所變化,夏季降水所占比例越來越大。=5.3氣調(diào)貯藏時(shí)間及藏北高原蒸發(fā)量變化蒸發(fā)作為潛熱通量是決定天氣與氣候的重要因子,是水循環(huán)中最直接受土地利用和氣候變化影響的一項(xiàng),全球性陸面蒸發(fā)對大氣環(huán)流和降水均有重要意義杜軍等利用1971-2006年20cm口徑小型蒸發(fā)皿觀測資料,分析了藏北高原蒸發(fā)量的變化趨勢;認(rèn)為藏北高原不論是年蒸發(fā)量還是季蒸發(fā)量均呈現(xiàn)不同程度的減少趨勢,年蒸發(fā)量平均每10年減少61.7mm,各季節(jié)蒸發(fā)量以-10.2~-20.8mm/10a的變化速率減少,減幅夏季最大、冬季最小。就地域分布而言,藏北高原中西部年蒸發(fā)皿蒸發(fā)量減幅明顯,平均每10年減少80.0~111.0mm,以申扎減幅最突出。5.4近年度來青海高原凍土市場發(fā)展態(tài)勢金會軍等認(rèn)為青藏高原氣候變暖已導(dǎo)致季節(jié)凍結(jié)層變淺約10~40cm,融化層加深約5~30cm。青藏高原多年凍土面積縮小、凍土溫度升高,導(dǎo)致凍土層普遍減薄約5~7m,或者使部分地區(qū)凍土完全融化,多年凍土下界上升明顯;李林等認(rèn)為近幾十年來青海高原凍土表現(xiàn)為地溫顯著升高、凍結(jié)持續(xù)日數(shù)縮短、最大凍土深度和多年凍土面積減小、季節(jié)凍土面積增大以及凍土下界上升等總體退化的趨勢。根據(jù)凍土資料分析,近30年來藏北一線最大凍土深度以每年0.15~1.9cm的速度減少,如那曲最大凍土深度以每年1.9cm的速度減少。6湖泊水位變化的原因6.1拉拿冰川的工根據(jù)《中國冰川目錄》,色林錯流域(5Z2)包括可可西里山南坡、唐古拉山西段、念青唐古拉山西翼、岡底斯山東緣及部分羌塘高原的高山與湖盆區(qū),屬于青藏高原內(nèi)流區(qū)(5Z)。而色林錯流域有642條冰川、面積593.09km2、冰儲量36.37km3,冰川平均面積0.92km2。在全球氣候變暖的影響下,對氣候反應(yīng)敏感的青藏高原的冰川也在退縮和融化。張?zhí)锰玫?999和2003年在念青唐古拉山冰川考察期間,采用GPS對拉弄冰川末端位置進(jìn)行了測量,并將測量結(jié)果與1970年1:10萬地形圖繪制的冰川末端位置進(jìn)行對比分析表明,1970-1999年拉弄冰川末端退縮了285m,平均年退縮量9.8m;1999-2003年拉弄冰川退縮13m,平均年退縮量3.25m;近年來氣候持續(xù)變暖將使拉弄冰川繼續(xù)保持退縮狀態(tài)。吳艷紅認(rèn)為自1970-2000年期間,納木錯湖面面積從1941.64km2增加到1979.79km2,增加的速率為1.27km2/a;流域內(nèi)冰川的面積從167.62km2減少到141.88km2,退縮速率為0.86km2/a。對比該流域前后兩個時(shí)期的氣溫、降水和蒸發(fā)變化,發(fā)現(xiàn)升溫幅度的增加是冰川加速退縮的根本原因,而湖面的加速擴(kuò)張主要受冰川的加劇退縮及其引起的融水增加影響,但與區(qū)域降水量略微增加和蒸發(fā)量顯著減少也具有密切聯(lián)系。邊多等認(rèn)為冰雪融水量的增加成為近期內(nèi)一些以此為其水源之一的那曲地區(qū)部分湖泊水位上漲的重要原因。因眾多湖泊、河流的串連貫通,使色林錯擁有廣闊的流域和豐富水源補(bǔ)給。色林錯流域內(nèi)除色林錯外,較大的湖泊還有格仁錯、吳如錯、錯鄂、仁錯貢瑪、恰規(guī)錯、孜桂錯及越恰錯等。色林錯位于全流域最低洼的地區(qū),是水流匯集的中心。同時(shí)常年或季節(jié)性匯入色林錯的主要河流有扎根藏布(流域面積16675km2),扎加藏布(流域面積14850km2)和波曲藏布等,其中最主要的河流扎加藏布發(fā)育于唐古拉山主峰格拉丹東峰(海拔6621m)和唐古拉山吉熱格帕峰(6070m),伴隨著氣溫升高,冰川開始萎縮,融化的大部分雪水注入色林錯。2000年格拉丹冬冰川面積比1969年減少了1.7%。另外,色林錯附近地區(qū)系海拔超過4500m,在這一高度高原凍土相當(dāng)發(fā)育,如果溫度升高,凍土勢必開始解凍釋放水,大部分將流向色林錯流域,進(jìn)而對色林錯湖面水域變化產(chǎn)生影響。6.2色林錯對降水量的影響當(dāng)前全球變暖日益顯著,導(dǎo)致近30年來西北地區(qū)氣候環(huán)境發(fā)生重大變化,出現(xiàn)冰川消融加速、湖泊水位上升、大風(fēng)、沙塵暴日數(shù)減少,植被有所改善等現(xiàn)象。如文獻(xiàn)所述大規(guī)模冰川的退縮和湖面的增長,大大地改善了地表下墊面的條件,從而對大氣環(huán)流產(chǎn)生影響,造成降水量的持續(xù)增加。該區(qū)域年平均降水量呈不顯著增加趨勢,從1973年到2008年平均上升了23.65mm/10a,而蒸發(fā)量平均減少了61.7mm。從不同年份的色林錯面積與相應(yīng)年份的降水量之間的相關(guān)分析可以看出(圖6),二者呈顯著的線性關(guān)系,線性相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.98,表明以冰雪融水為主要水源的色林錯,不僅對氣溫的變化敏感,而且降水量的增加對其水位變化有響應(yīng)。所以,對于封閉的內(nèi)陸湖泊來說,由于其水源的輸出主要途徑是蒸發(fā),而降水量的增加和蒸發(fā)量的減少成為湖泊面積持續(xù)增長的主要原因。7色林錯在飲料和水質(zhì)方面的分布和作用(1)近30年來,西藏那曲地區(qū)西部的色林錯及其周圍的錯鄂、雅根錯的面積呈較顯著的擴(kuò)大趨勢,到2008年面積分別為2196.23km2、279.24km2、103.07km2,與1975年分別增長了574.46km2、11.59km2和68.13km2,增長速度分別為35.4%、4.3%和195%。色林錯從1999-2008年湖面擴(kuò)張速度為20%,湖面面積平均上漲率為41km2/a,超過納木錯面積,成為西藏第一大