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本文利用青藏高原地区近20年来(1982~2001)植被归一化指数(NDVI)和气象台站观测的气温以及NCEP/NCAR再分析资料,通过统计分析和数值模拟方法,分析了高原植被变化特征及其对气候变化的影响。结果表明:
(1)近20年来高原NDVI呈增加的趋势,其中90年代中期以后增加趋势更为明显,其中除中东部和南侧边界外都增加明显。冬季、春季和夏季都以增加为主,增加地区主要集中在高原中西部,其中春季增加最明显。
(2)高原NDVI与季节同期和滞后的气温以正相关为主。春季NDVI与滞后0~3季气温都表现为正相关,尤以滞后1季的相关更为显著。高原春季NDVI对夏季平均气温和最高气温的影响有较好的一致性。高原春季NDVI如果处于异常偏小(或偏大)状态,同时高原的北部和中西部是较明显的NDVI负距平(或正距平)分布时,则高原地区夏季平均气温和最高气温整体上(或大部分地区)偏低(或偏高)的倾向,尤其是高原西部和北部更加明显。高原春季NDVI对夏季最低气温的影响也表现为全区较为一致的正相关,但关键区域位于高原的中南部和东南部。
(3)高原冬、春季NDVI高低值差异对夏季海平面气压场,850hPa和200hPa风场,副热带高压和南亚高压以及印度低压的强度和中心位置都有明显的影响。
(4)青藏高原植被变化对地-气水分和能量平衡有重要的影响。青藏整体高原植被改善以后,东亚夏季风加强;副热带高压偏弱;南亚高压加强;我国北方上升运动加强,长江中下游减弱。大气环流形势的改变使得我国夏季气温变化表现为由北向南“+-+”的带状分布,东北和西北北部温度升高,青藏高原和华北地区温度降低,长江中下游、华南和青藏高原东南部升高;降水在东北-黄土高原-青藏高原一线增加,青藏高原东南部和长江中下游地区降水减少,华南部分地区降水增加。
(5)高原植被的不同分布对大气环流、温度和降水等的分布存在不同影响。青藏高原东部植被改善以后,长江以南内陆地区夏季风减弱;副热带高压西伸北抬;南亚高压强度偏弱,青藏高压位置偏南;我国黄淮流域上升运动加强,华南地区和华北以北上升运动减弱。对应的地表气温在长江以南和东北以及西北北部有所升高,西部大部分地区和华北降低,其中青藏高原地区降温显著;青藏高原中西部和华北降水增加,我国其它地区减少。高原西部变为沙漠以后,夏季风偏弱;副热带高压位置偏南,略有东退,印度低压较弱;南亚高压强度偏弱,位置偏西,青藏高压位置偏北;云贵高原、华南、东北以及河套和华北北部地区上升气流减弱,江淮和华北南部地区上升气流明显增强。我国华南和内蒙古中北部以及青藏高原东南部地区地表气温略有升高,其它地区气温降低,青藏高原西部降温最明显;河套地区、华北和青藏高原南部降水减少;青藏高原中西部至秦岭至江淮一线以及东北地区降水增加,其中东北和秦岭、大巴山附近地区增加明显。
(6)高原下垫面植被变化引起气候响应的初步探讨表明:高原植被类型改变以后,地表反照率改变,吸收的太阳短波辐射和地表热源(尤以感热贡献最大)变化,引起地面温度的改变。土壤蒸发和植被蒸腾等的共同作用改变地表潜热,大气湿度随之改变。同时,高原热源的变化导致垂直运动的变化。因此,高原地面和大气的温、湿变化将影响地表气压场、高度场和流场等,进而对区域温度、降水等产生一定的影响。