西風與印度季風相互作用對現代冰川和湖泊的影響

現代印度季風和西風變化會導致它們各自控制區域的降水量發生改變，進而影響青藏高原冰川和湖泊變化。我們綜合分析了青藏高原地區?7?個代表性區域內?7?090?條冰川過去?30?年的遙感面積變化，同時結合?82?條冰川的末端變化及?15?條典型冰川的物質平衡實地觀測數據，從冰川面積變化、末端進退、冰量損失?3?個角度分析了青藏高原冰川變化的時空變化格局（圖?5）。研究結果顯示：受印度季風影響的喜馬拉雅山脈及青藏高原東南部呈現最強烈冰川萎縮，其特點是冰川末端強烈退縮、冰川面積急劇縮小、冰川物質平衡呈強烈負平衡。冰川萎縮程度從喜馬拉雅山向西風季風相互作用過渡的高原內部遞減，在西風控制的帕米爾高原萎縮程度最小，其特點是冰川長度退縮較少、冰川面積減少幅度較小、冰川物質呈微弱正平衡。從時間尺度來看，青藏高原冰川呈現?20?世紀?90?年代以來加速虧損的趨勢（圖?5d?和?e）。青藏高原監測時間最長和最連續的小冬克瑪底冰川1989—2010?年平均物質平衡為?_0.24?米/年，2000—2010?年平均物質虧損量為?1989—1999?年平均值的?3?倍。

青藏高原另外一個突出的特點是其上廣泛分布著數量眾多、面積廣闊的內陸湖。這些內陸湖泊的水量平衡涉及復雜的水文過程；這些湖泊過去幾十年的動態可以較好地反映全球變暖條件下的水循環變化。結合衛星圖像和實地調查，我們證實?1976—1999?年青藏高原內陸封閉湖泊變化多樣，但?1999—2010?年這些湖泊的面積和深度均明顯增大。如圖?6?所示，我們選取的?99?個青藏高原湖泊總面積在?1976—1990?年略微減少了?2.3%，1990—1999?年增加了5.7%；1999?年以來，湖泊則呈現總體擴張，總面積增幅達到?18.2%。1999—2010?年湖面面積平均增長率是?1990—1999?年期間的?3?倍。空間上，青藏高原內陸湖泊和喜馬拉雅山地區湖泊呈現近期南北反相變化狀態：印度季風影響下的高原南部雅魯藏布江流域湖泊面積普遍縮減，而西風控制區的北部羌塘高原湖泊普遍強烈擴張（圖?6）。

      西風與印度季風之間相互作用對現代生態系統的影響

物候變化是生態系統對氣候變化響應的最敏感的指示器。國內外大量研究表明，全球變暖，尤其是春季氣溫升高，會令溫帶與寒帶返青始期顯著提前。在青藏高原，植被返青變化會影響牧草產量，從而影響畜牧生產。目前青藏高原的物候變化信息主要從遙感技術獲取的植被指數中提取。近十余年，青藏高原春季溫度出現大范圍上升，但是，該區域廣泛存在春季雪、冰等不利因素，極易影響該植被指數的數據質量。因此，學界對于青藏高原植被返青始期有沒有提前存在爭議。

我們收集了?4?套遙感數據，嚴格地校正了雪、冰、云等不利因素對數據的影響，利用目前國際上常用的?5種方法，從遙感數據中提取出返青始期，結合氣象觀測資料，系統分析了青藏高原近十年返青始期變化。結果表明，2000—2011?年青藏高原春季溫度上升達?0.10?攝氏度/年，但是在區域尺度上植被返青始期并沒有顯著變化趨勢（圖?7）。進一步研究表明，出現這種現象是因為青藏高原西南部返青始期推遲，而東北部的返青始期提前，二者相互抵消了影響（圖?8）。返青始期的空間差異與降水變化一致，表明降水在調控青藏高原春季物候中發揮著重要作用。整體上，近年來青藏高原西南部春季降水量下降，而東北部降水量上升。

除了青藏高原植被物候對溫度變化響應不顯著，進一步分析北半球溫度與植被生長的關系還發現，1982—2011?年北半球植被生產力與溫度的相關關系顯著地降低，表現為?20?世紀?80?年代和?90?年代中期氣候變暖顯著促進北半球植被生產力，但最近?15?年其關系并不顯著（圖?9）。模型模擬結果表明，氣候變化是導致植被生產力與溫度關系下降的主要原因，而大氣?CO₂?濃度上升等因素的貢獻相對較少。然而，在地球“第三極”的青藏高原地區，過去30年來，植被生長對溫度變化的響應并沒有顯現出明顯的動態變化規律，與北半球高緯地區植被并不一致。我們基于青藏高原實地觀測資料、衛星測量的植被綠度數據以及網格蒸散量，結合區域氣候模式展開研究，發現與北極地區相反，青藏高原的植被活動增強，對生長季白天變暖有削弱作用（圖?10）。出現這樣的負反饋，主要是由于植被綠度增加，導致具有降溫作用的植被蒸騰增強。這些研究為我們理解該青藏高原地表對氣候的生物物理反饋提供了新視角。

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