气候变化对长江源高寒区域气温影响分析#
梁川，潘妮，刘睿*
基金项目：教育部博士点基金（JS200806100032）
作者简介：梁川，（1957-），男，教授，水文学及水资源. E-mail: lchester@sohu.com
（四川大学水利水电学院，成都 610065）
5 摘要：长江源高寒区域位于川西北高原东北部，过去50 多年来，在全球变暖背景下，该区
域冻土－生态环境系统发生了显著变化，尤其是径流过程的变化影响到了长江源高寒区域的
水源涵养功能。文中根据长江源区的沱沱河、五道梁、曲麻莱和玉树4 个水文气象代表站的
相关数据，采用数理统计分析方法，对长江源区气温的年内、年际和年代际的多尺度时间变
化规律进行了分析，并从距平值上探讨了温度的空间分布。计算结果表明：长江源区各站点
10 的温度年内分布很不均匀，且随季节变化明显；年际变化较大，呈上升趋势；二十世纪60
年代末期西北部温度变化出现一个转折点，而80 年代中期在整个长江源区的温度变化出现
一个明显的转折点，近三十年升温变化趋势具有从西向东逐渐增大的特征。这对于进一步研
究长江源区流域水资源安全和生态环境问题，以及深入开展长江中下游水资源的可持续利用
和保障三峡库区的生态安全有着十分重要的科学价值和现实意义。
15 关键词：气候变暖；长江源高寒区域；气温变化；时空分布
中图分类号：P334.92 文献标识码：A
 45 0 引言
我国也和全球一样，青藏高原和江河源区的气候变化备受国际学术界关注，其中高海拔
青藏高原变暖尤其令人注目。半个多世纪以来，在全球变暖背景下，长江源高寒区域冻土环
 境已发生了显著变化[5-7]。2005 年，康世昌等人通过冰芯记录评估了人类活动对大气环境的
影响，认为1940s 气温较低，1950s~1960s 中期气温较高，1970s 中期气温下降到近70a 来的
50 最低值，1980s 仍然处在一个低温期，而1990s 以来气温急剧升高的趋势延续到了21 世纪初
期；同时，还指出各拉丹冬冰芯恢复的气温记录在1970s 以来的增温率(0.5℃/10a)要明显的高
于各拉丹冬地区和北半球，而1990s 以来的增温率(1.1℃/10a)约为1970s 以来的2 倍，表明近
期的增温有加速趋势且高海拔区域对全球变暖的响应更为敏感[8]。我国西部环境演变评估报
告预测青藏高原到2050 年气温可能上升2.2~2.6℃[9]，气候变化对长江和黄河乃至全国的水
55 资源影响，成为一个热点问题[10]。在这种情况下，人们所关注的一个核心科学问题是该区域
冻土－生态系统变化对其重要的水源涵养功能有何影响，气候、冻土以及植被覆盖如何共同
作用来驱动长江源区水文循环尤其是径流过程的变化[11]。为此，本文采用统计分析方法，针
对长江源高寒区域的气温变化展开了多尺度时空分析，初步探讨了该区域气温的年内、年际、
年代际变化规律和空间水平分布规律，进而为揭示气候变化条件下水文循环和径流的变化过
60 程、对水资源量的影响及其未来演变趋势提供科学参考。
1 研究区概况
长江江源地区位于川西北高原东北部的东经90°33′～95°20′、北纬32°26′～35°45′之间，
属世界屋脊——青藏高原的腹地。北靠昆仑山脉，南界唐古拉山脉，西邻可可西里、乌兰乌
拉、祖尔肯乌拉诸山，东至楚玛尔河口。东西长约400 公里，南北最宽处约300 余公里，总
65 面积约10.27 万km2，平均海拔达4500m。其地势西高东低，是一个比较平缓、向东倾斜的
波状高平原。
长江源地区水系呈扇形分布，河流有40 余条，楚玛尔河与通天河汇口以上为长江江源区，
由正源沱沱河、南源当曲、北源楚玛尔河三大源流组成。三源汇集200 余条支流注入通天河
下段。通天河是长江上游中的一段，上起囊极巴陇与长江正源沱沱河接壤，下至玉树藏族附
70 近的巴塘河口同金沙江相连，横贯青海省玉树藏族自治州全境，河长813 公里。除在唐古拉
山麓海拔4700 多米处的水文气象观测基本站――沱沱河站外，本河段干流无控制站，仅能以
通天河下段控制站直门达的数据作参考[12,13]。长江源区的气象站及水文站点分布见图1.1。
长江源区位于青藏高原腹地，地势高亢，平均海拔在4500～5000m，终年气候寒冷，属
高原亚寒带半湿润、半干旱区。该区年平均气温在0℃以下，最暖月气温也只为4~10℃，年
75 均气温一般只有-5.5℃~4℃；大部分地区月均正温期只有5 个月（5~9 月），楚玛尔河流域五
道梁一带仅6~9 月份为正温期，曲麻莱以东玉树地区正温期达到7 个月。长江源区唐古拉山
脉西部以格拉丹冬为中心，是现代冰川集中作用区，也是区域内温度最低的地区，格拉丹冬
冰川区雪线处温度约为-11℃。随着过去50 年来全球变暖趋势的加强，青藏高原温度的升高
已是不争的事实，温度的升幅也显著大于全国平均水平。1990s 以来气温急剧升高的趋势延
80 续到了21 世纪初期。位于青藏高原腹地的江河源区气温由于受海拔高度和地形地貌等因素的
影响，不同地区变化幅度不尽相同。
 图1.1 长江源区水文气象站分布
Figure 1.1 The hydrologic and meteorological station in the cold source regions of the Yangtze River
85
2 时空变化规律分析与计算
文中采用年内分配不均匀系数Cty、年际变差系数Ctj 和差积曲线方法分析研究区气象要
素的时间和空间变化规律。
（1）Cty和Ctj 的计算
90 年内分配不均匀系数Cty表示随机变量年内分配的不均匀程度，计算公式为
( )
12
1
1 Σ=
= .
k
t
ty t T KT
T
C 多
多
（1）
年际变差系数Ctj 表示随机变量相对的离散程度，用系列均方差与其均值来表征，即
2
1 1
1 1 （ ） 多
多
Σ=
.
.
=
n
t
tj t T T
T n
C （2）
上两式中，Tt 为月平均气温值；K 为月平均气温值超过年平均气温值的月份数； 多T 为
95 多年平均气温值；t 表示年数；n 为资料统计的总年数。
一般地，Cty 值越大年内分配越不均匀，Ctj 越大表明年径流量的年际变幅越大，反之亦
然。
（2）差积曲线
差积曲线又称为距平累积曲线，将随机变量值Tt 与其平均值多T 的差值逐年依次累加，
100 所得过程线为差积曲线。即
T T t
n
t
( t ) ~
1 Σ=
. 多 （3）
差积曲线上升表示增温，下降表示降温，差积曲线的斜率反映温度变化程度。
3 温度的时空变化规律
3.1 年内变化
105 长江源区各站点1960-2009 年温度特征值统计见表3.1 中所示。图3.1 为长江源区各气象
站点多年月平均气温的时间序列变化情况。
 表3.1 长江源区温度特征值统计表
Table 3.1 The statistical characteristics of temperature in the cold source regions of the Yangtze Rive
站名 纬度
/o.’
经度
/o.’
海拔
/m
最高温度
7 月/℃
最低温度
1 月/℃
4~10 月
温度/℃
11~3 月温
度/℃
年平均
气温/℃
冷暖两季
温差/℃
五道梁 35.13 93.05 4612.2 5.5 -16.9 1.5 -12.5 -5.5 14.0
沱沱河 34.13 92.26 4533.1 7.5 -16.6 3.5 -11.9 -4.2 15.4
曲麻莱 34.08 95.47 4175.0 8.6 -14.2 4.8 -9.4 -2.3 14.2
玉树 33.01 97.01 3681.2 12.6 -7.7 9.3 -3.1 3.1 12.4
110
图3.1 多年的月平均气温变化关系
Figure 3.1 The changes of monthly mean air temperature for overyear temperature
从表3.1 中可知，五道梁、沱沱河、曲麻莱和玉树四个气象站点上的最高温度均出现在7
115 月，分别为5.5℃、7.5℃、8.6℃和2.6℃；最低温度出现在1 月，分别为-16.9℃、-16.6℃、-14.2
℃和玉树-7.7℃，而且年内最高温度和最低温度的差值都在20℃左右。较高温度出现在5~10
月，较低温度出现在11~翌年3 月，这两季的平均温度的差值在12~16℃之间。由图3.1 可知，
各站点的温度年内分配很不均匀，温度随季节变化明显。从1 月到7 月温度逐步上升，7 月
达到顶峰，之后气温逐步下降。
120 3.2 年际变化
长江源区各站点1960-2009 年各月和年际气温变化趋势见表3.2 中所示。图3.2 为长江源
区各气象站点年平均气温的时间序列变化情况。
表3.2 长江源区各月和年际的气温变化趋势(℃/a)
125 Table 3.2 The change trend of monthly and annual temperature in the cold source regions of the Yangtze Rive(℃/a)
时间
站点 1 月 2月 3月 4月5 月6 月7 月8 月9 月10 月11 月 12 月 年平均
五道梁 0.025 0.015 0.026 0.017 0.026 0.033 0.013 0.011 0.005 0.018 0.028 0.035 0.020
沱沱河 0.015 0.002 0.026 0.008 0.030 0.034 0.010 0.009 0.003 0.012 0.060 -0.017 0.008
曲麻莱 0.001 0.033 0.047 0.001 0.036 0.053 0.019 0.008 0.018 0.010 0.038 0.009 0.023
玉 树 0.017 0.026 0.040 0.004 0.023 0.042 0.016 0.021 0.019 0.027 0.049 0.021 0.025
注：正数表示温度的升高趋势，负数表示温度的降低趋势。
图3.2 长江源区年平均温度变化关系
130 Figure 3.2 The change of annual mean temperature in the cold source regions of the Yangtze Rive
 从表3.2 的统计数据可以看出，五道梁、沱沱河、曲麻莱和玉树四个气象站点年均温度
分别以0.02℃/a、0.008℃/a、0.023℃/a 和0.025℃/a 的速度升高，长江源区气温平均每年上升
了0.019℃，其中带下划线的数据表示对应站点温度年际变化较快的3 个月份。从每个月的升
温情况来看，升温最快的时段是春末夏初的3、5、6 月份和下半年的11、12 月份，年内温度
135 相对最高的7~10 月升温并不大，表明在长江源区冬半年气温升高幅度最大，即呈现出暖冬现
象，这与我国北方大部分地区近百年以来出现的暖冬现象基本一致[14,15]。同时，由图3.2 也
能够直观地看到，长江源区各站点的温度年际变化较大，总体呈上升趋势。
3.3 年代际变化
长江源区各站点1960-2009 年各年代际温度的平均值、最大值和最小值的统计量见表3.3
140 中所示。图3.3 为长江源区各气象站点温度的差积曲线图。
表3.3 长江源区温度年代际统计表（℃/10a）
Table 3.3 The decadal variation of temperature in the cold source regions of the Yangtze Rive（℃/10a）
时间 1960~1969 1970~1979 1980~1989 1990~1999 2000~2009
站名 max min mean max min mean max min mean max min mean max min mean
五道梁 -4.8 -6.5 -5.9 -4.8 -5.8 -5.4 -4.7 -6.4 -5.5 -4.3 -6.2 -5.2 -4.5 -5.9 -5.2
沱沱河 -3.4 -5.1 -4.4 -3.3 -4.4 -4.0 -3.6 -7.3 -4.5 -3.0 -5.0 -3.9 -3.3 -6.0 -4.5
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