1960-2007年锡林郭勒盟气候变化的区域对比分析

1960-2007年锡林郭勒盟气候变化的区域对比分析

草地是中国北方最常见的自然生态系统。这是亚洲牧场的重要组成部分，也是中国北方生态安全的有力屏障。锡林郭勒地区是我国最典型的草原分布区,是环北京生态防护圈的重要组成部分,也是《全国生态环境建设规划》与西部大开发中的重点治理与保护建设区域。由于锡林郭勒草原地处大陆性干旱半干旱季风气候区,气候条件脆弱,在全球气候变化背景与人类活动干扰的作用下,草原区的气候很容易发生波动变化,并因此而影响到草原区的植被覆盖状况及其生态服务功能。气候变化是指气候平均状态和离差(距平)两者中的一个或两者一起出现了统计意义上的显著变化。我国20世纪80年代中期开始气候变化方面的研究,最近十几年,气候变化问题也受到越来越多的关注。因此,对草原不同生态地理区的气候特点以及变化规律进行深入研究具有及其主要的理论意义与实践价值。1不同生态地理区气候变化的同步性锡林郭勒盟东西跨度大,自然地理条件的区域差异导致锡林郭勒盟由东向西分布了3个地带性植被类型区(草甸草原区、典型草原区、荒漠草原区)和一个隐域性沙地植被类型区(浑善达克沙地)。为了分析不同生态地理区气候变化的异同点,参照内蒙古自治区资源系列地图—草场类型图中对内蒙古自治区生态分区的结果,并综合考虑气象站点的具体分布情况等,将锡林郭勒盟及其附近的站点归为三个生态地理区—荒漠草原区、典型草原区、草甸草原区和一个农牧交错区。文中在以上分区的基础上,以锡林郭勒盟及其周边17个气象观测站点(表1)1960年以来的气象数据为基础,利用SPSS等统计分析软件,对锡林郭勒盟四个区的气象要素数据进行了详尽的对比分析,以掌握全球气候变化在锡林郭勒草原区的具体表现及气候变化的区域差异。2分析年度降雨量变化规律2.1降水的年代际变化由表2的数据分析可见,锡林郭勒盟四个生态地理区48年的年平均降水量存在显著差异,从高到低依次为农牧交错区-草甸草原区-典型草原区-荒漠草原区,分别为370.30、355.86、260.87和175.05mm。数据分析表明,从1960-2007年间,各生态地理区以20世纪90年代降水最为丰沛,除荒漠草原区80年代降水量最低外,其它几个地区均以2000年以后年平均降水量最低,其中,以典型草原区的差别最为突出,21世纪初期的年平均降雨量仅为20世纪90年代的72%。锡林郭勒盟四个生态地理区年降水量年代之间的变化幅度也存在较大的差异,典型草原区年平均降水不同年代变化幅度最大,其次是草甸草原区,再次为荒漠草原区,而农牧交错区年降水量的年代变化幅度最小。从总体的变化趋势来看,除了草甸草原区70年代年降水量比60年代略有下降、80年代年降水量比70年代略有增加以外,其它生态地理区的年降水量均随年代的推移呈现升高-下降-升高-下降的趋势。除了荒漠草原区以外,其它生态地理区年降水量变化的幅度均以21世纪初与90年代相差最大,说明锡林郭勒地区21世纪以来年降水量变化最为剧烈。由图1年降水量的5年滑动平均线分析可见,四个区年降水量的年际变化总体上呈现阶段性波动变化的特点。四个生态地理区年降水量最低的是荒漠草原区,其次是典型草原区,而农牧交错区和草甸草原区的降水量大致相当。荒漠草原区1970-1980年和1994-2000年两个时段的降水量较大,而1982-1992年降水量较低,进入2001年以后降水又出现显著的下降;典型草原区1970-1980年和1992-2000年两个时段的降水量较大,而1982-1992年降水量较低,进入2001年以后降水又出现显著的下降;草甸草原区1985-2000年时段的降水量较大,其它时段的年降水量均较低,尤其是进入2001年以后,降水呈现特别显著的下降态势;农牧交错区年降水量年际变化与其它三个区不同,呈波动变化,无降水量明显偏多或明显偏少的时段。2.2生长季降水对年降水量的影响在四季分明的北方地区,生长季的气候状况对植被覆盖与草原区生态环境等影响极为重要。四个生态地理区的年降水量与生长季降水量相关显著,相关系数较高,荒漠草原区、典型草原区、草甸草原区和农牧交错区依次为:0.944、0.966、0.976、0.948,均通过显著性相关检验(在显著度水平0.01下),说明在四个草原生态地理区范围内,生长季降水量对年降水量的贡献极为突出,这为草原群落的良好发育提供了有利条件。从表3的数据分析可知,四个生态地理区的年降水量和四个季节降水量的相关性各不相同,四个生态地理区的年降水量与各自夏季降水量的相关性最为显著,相关系数在0.845-0.930之间,且通过显著性相关检验(在显著度水平0.05下);其次是春季降水量,相关系数在0.280-0.543之间,除了草甸草原区以外,均通过显著性相关检验(在显著度水平0.05下)。因此,年降水量的多寡,主要取决于夏季降水量的多少,除草甸草原区以外,春季降水量对年降水量也有一定的决定作用。四个区冬季降水量与年降水量之间均无显著的相关性;除了农牧交错区以外,其它区秋季降水量与年降水量无明显相关性。3温暖年度变化规律分析3.1锡林郭勒盟生态地理区年平均气温特征从图2可以看出,锡盟四个生态地理区年平均气温由低到高依次为:典型草原区-农牧交错区-草甸草原区-荒漠草原区。四个生态地理区内年平均气温的年际变化比较一致,均呈波动上升的趋势。在整个研究时段内,1968-1974年为四个生态地理区年平均气温的低值区,构成年均温的低谷,1985-1990年时段气温也相对较低,1975-1984年温度相对较高,1991年以后气温波动中呈明显的上升趋势。从表4数据分析可见,锡林郭勒盟四个生态地理区47年年平均气温存在显著差异,从低到高依次为典型草原区-农牧交错区-草甸草原区-荒漠草原区,分别为1.93℃、2.20℃、2.64℃和4.38℃。20世纪60年代,荒漠草原区年平均气温为3.72℃,70年代年平均气温升高到3.91℃,80年代年平均气温和70年代相当,90年代以后年平均气温急剧升高,年均温高达4.95℃,进入21世纪以后,年平均气温更是升高到5.39℃,比60年代升高了1.67℃。其它几个生态地理区,除草甸草原区70年代年平均气温略有下降以外,基本上具有与荒漠草原区相似的变化规律,其中,从20世纪60年代到21世纪初,典型草原区年平均气温升高了1.72℃,草甸草原升高了0.97℃,而农牧交错区的年平均气温升高了1.57℃。锡林郭勒盟四个生态地理区年平均气温年代之间的变化幅度也存在较大的差异,典型草原区年平均气温的年代变化幅度最大,其次是荒漠草原区,再次为农牧交错区,而草甸草原区年平均气温的年代变化幅度最小,仅为其它生态地理区变化幅度的一半左右。从总体的变化趋势来看,除了草甸草原区70年代年平均气温比60年代略有下降以外,其它生态地理区的气温均呈现逐年升高的趋势。四个生态地理区的升高幅度均以80年代为最低,90年代为最高,说明在气温升高的总体趋势下,锡林郭勒地区90年代升温最为剧烈。3.2冬季平均气温变化特征从表5的数据分析可知,四个生态地理区的年平均气温和四个季节平均气温的相关性各不相同,荒漠草原区和农牧交错区的年平均气温与冬季平均气温的相关性最为显著,相关系数为0.729和0.739,且通过显著性相关检验(在显著度水平0.01下),说明在以上两个生态地理区,冬季平均气温的变化对年平均气温变化的贡献最大;典型草原区和草甸草原区的年平均气温与春季平均气温的相关性最为显著,相关系数为0.693和0.682,且通过显著性相关检验(在显著度水平0.01下),说明在以上两个生态地理区,春季平均气温的变化对年平均气温变化的贡献最大;除了农牧交错区以外,其它生态地理区的年平均气温与夏季平均气温的相关性最差,说明夏季平均气温的变化对年平均气温变化的贡献最小。4锡林郭勒地区2年平均气温时空分布通过对四个生态地理区气象要素降水量和气温的详尽分析表明,锡林郭勒地区降水与温度在年际及年内存在明显的规律性变化,主要结论如下:(1)四个生态地理区多年平均年降水量从高到低依次为农牧交错区-草甸草原区-典型草原区-荒漠草原区;多年年平均气温由高到低依次为:荒漠草原区-草甸草原区-农牧交错区-典型草