近30年,青藏高原南緣地表特徵、氣候、人類活動發生了哪些變化?

近30年,青藏高原南緣地表特徵、氣候、人類活動發生了哪些變化?

劉榮高(研究員)

中國科學院地理科學與資源研究所

青藏高原南緣位於青藏高原與南亞次大陸的過渡地帶,是西風帶、南亞季風的交匯區域,對於氣候和環境變化十分敏感。

青藏高原是全球海拔最高的巨型構造地貌單元

被譽為“世界第三極”

具有獨特的自然和人文環境

其劇烈隆起改變了亞洲的大氣環流形勢

促成了地球上最強大的亞洲季風系統

並對北半球的環流產生重要影響

近30年,青藏高原南緣地表特徵、氣候、人類活動發生了哪些變化?

青藏高原特殊的下墊面和大氣過程

使其成為全球氣候與環境變化的敏感區

在氣候變化和人類活動影響下

高原的冰川、凍土、積雪等冰凍圈劇烈變化

生態系統的結構和功能

以及重要物種的種群數量和結構也發生了深刻的變化

對區域水循環、生態條件產生了巨大的影響

也給社會經濟和防災減災帶來了新挑戰

地表特徵

地形

青藏高原南緣為高山平原過渡帶

地勢北高南低

高程落差大

從南北向來說

區域北部為高聳的喜馬拉雅山脈

海拔多在4000米以上

世界最高峰珠穆朗瑪峰

即位於該區中部中國和尼泊爾交界處

南部為南亞次大陸

地勢平坦

海拔多在200米以下

南北不到200公里的寬度

海拔落差卻高達4000米甚至6000米以上

北部有眾多5000米甚至7000米以上的高山

山高谷深坡度大

地形十分複雜

從東西向來說

區域西部和中部喜馬拉雅山橫亙

東部位於喜馬拉雅山末端

分佈著雅魯藏布江大峽谷

海拔相對西部較低

多在4000米以下

近30年,青藏高原南緣地表特徵、氣候、人類活動發生了哪些變化?

區域數字高程模型(DEM)分佈圖,不同顏色代表不同高度

土地利用/覆蓋

青藏高原南緣土地利用/覆蓋類型以森林為主

森林總面積為21.18萬平方公里

佔南緣總土地面積的48.62%

其次為耕地,總面積為8.24萬平方公里

佔南緣總土地面積的比例分別18.92%

草地面積為7.56萬平方公里

佔南緣總土地面積的比例為17.35%

青藏高原南緣裸土地和永久性冰雪的面積也比較多

裸土地為3.75萬平方公里

佔南緣總面積的比例為8.62%

永久性冰雪的面積為2.41萬平方公里

佔南緣總面積的比例為5.52%

該地人口較少

居民地的面積僅為0.2萬平方公里

僅佔南緣總面積的0.46%

近30年,青藏高原南緣地表特徵、氣候、人類活動發生了哪些變化?

青藏高原南緣土地利用/覆蓋狀況

處於研究區域最東部的中國藏南地區

居民地主要沿河谷分佈

1990年居民地面積約為70.63平方公里

2015年居民地的面積達到了133.42平方公里

佔藏南總面積的0.16%

該比例遠遠超過不丹境內的居民地佔比

此外,我國藏南地區已建成機場9處

最北段的機場距離西藏米林縣和墨脫縣縣城

分別為71公里和56公里

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1990年中國藏南地區居民地和機場分部狀況

近30年,青藏高原南緣地表特徵、氣候、人類活動發生了哪些變化?

2015年中國藏南地區居民地和機場分部狀況

植被

青藏高原南緣東部的植被狀況明顯好於中西部地區

中西部雖然植被狀況較東部較差

但2016年較之1982年有一定變好的趨勢

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1982年青藏高原南緣最大葉面積指數

近30年,青藏高原南緣地表特徵、氣候、人類活動發生了哪些變化?

2016年青藏高原南緣最大葉面積指數

氣候

青藏高原南緣

位於西風帶、南亞季風和東亞季風的交匯地帶

西部主要受西風帶影響

中東部則主要由南亞季風控制

區域降水和溫度呈現顯著的空間和季節分異

由於全球變暖、亞洲季風減弱和西風帶增強等

大氣候系統的變化

近30年該區域降水和溫度也呈現了相應的變化

降水

1998—2016年TRMM平均年降水量分佈圖

青藏高原南緣的降水量呈現

南部多、北部少、東部多、西部少的特徵

近30年,青藏高原南緣地表特徵、氣候、人類活動發生了哪些變化?

青藏高原南緣1998—2016 年平均TRMM 年降水量

高大的喜馬拉雅山

迎接了南亞夏季風帶來的印度洋的豐沛水汽

在區域的中部及東部形成了強降雨中心

TRMM年降水量在東經88-97度區域

可高達2000毫米以上

區域西側受到西風帶和南亞季風的雙重作用

TRMM年降水量也可達1000毫米以上

區域南側為迎風坡

攔截了來自印度洋的豐沛水汽

年降水量多在1500毫米以上

而北側海拔多在3000米以上

降水量多在800毫米以下

小於南部

溫度

由於青藏高原南緣海拔的巨大落差

溫度北低南高

呈現出巨大的空間差異

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白天平均地表溫度,青藏高原南緣 2000—2016 年

近30年,青藏高原南緣地表特徵、氣候、人類活動發生了哪些變化?

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夜間平均地表溫度,青藏高原南緣 2000—2016 年

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日夜平均溫差,青藏高原南緣 2000—2016 年

近30年,青藏高原南緣地表特徵、氣候、人類活動發生了哪些變化?

青藏高原南緣北部海拔高於3500米的站點

夏季(每年6—8月)平均氣溫在10℃左右

而南部海拔低於1500米的區域

夏季月平均氣溫在25℃以上

區域內氣溫顯著升高

高海拔區域、夜間的溫度升高更快

人類活動

人口

除南部邊緣平原區域外

人口密度整體較低

北部高山區人口密度最低

普遍低於100人/平方公里

中部山區人口密度升高到100—200人/平方公里

在研究區中部的尼泊爾境內

出現數個人口聚居(密度>300人/平方公里)的居民點

南部邊緣位於平原區域

人口密度顯著增高

大多高於400人/平方公里

位於西部的印度境內某些區域

可達1 000人/平方公里以上

近30年,青藏高原南緣地表特徵、氣候、人類活動發生了哪些變化?

2005年青藏高原南緣人口密度分佈圖

近30年,青藏高原南緣地表特徵、氣候、人類活動發生了哪些變化?

近30年,青藏高原南緣地表特徵、氣候、人類活動發生了哪些變化?

2015年青藏高原南緣人口密度分佈圖

近30年,青藏高原南緣地表特徵、氣候、人類活動發生了哪些變化?

從整個大區域來說

青藏高原人口密度也顯著低於南部平原區域

普遍在50人/平方公里以下

北部甚至存在大面積無人區

而南部平原印度和孟加拉國境內人口密集

印度北部本身也是印度人口高密度區域之一

從2005年與2015年對比來看,這11年期間

北部青藏高原區域內人口密度並未發生明顯變化

不丹人口變化也不大

印度、尼泊爾境內,人口密度有所增大

特別是印度和尼泊爾的一些大城市人口密度上升

如尼泊爾首都加德滿都

人口密度由2005年的8000人/平方公里左右

升高到30000人/平方公里以上

說明研究區域的南部人類活動加強

夜間燈光

1992年

青藏高原南緣整個區域的燈光覆蓋率僅為3.1%

絕大部分燈光覆蓋分佈在印度(81.02%)

少部分分佈在尼泊爾(17.59%)主要城市

不丹的燈光覆蓋佔1.23%

孟加拉佔0.17%

中國在該區域內無燈光覆蓋

1992年青藏高原南緣夜間燈光分佈

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2013年

青藏高原南緣整個區域的燈光覆蓋率為10.8%

相當於1992年的3.5倍

其中,84.84%的燈光覆蓋分佈在印度

12.46%分佈在尼泊爾

2.27%分佈在不丹

0.28%分佈在孟加拉

0.13%分佈在中國

2013年青藏高原南緣夜間燈光分佈

近30年,青藏高原南緣地表特徵、氣候、人類活動發生了哪些變化?

青藏高原南緣沿喜馬拉雅山南麓延伸,位於南亞次大陸與青藏高原的交接過渡地帶,是西風帶、南亞季風和東亞季風的交匯地帶。該區域地形、氣候和生態環境十分複雜,海拔從4500米以上的喜馬拉雅山脈迅速降低到200米左右的平原地帶,氣候也涵蓋了高山的高寒氣候和平原的熱帶季風氣候,地表覆蓋具有森林、農田、草地和冰雪等顯著的垂直地帶性。

研究青藏高原南緣的地理環境和人文狀況及其變遷,有助於認識高原及鄰近區域對於氣候變化,特別是西風帶、亞洲季風變化的響應和適應狀況。

該區域(特別是西部)的地面站點十分稀疏,衛星遙感為這種難抵達區域的空間連續監測提供了可能。綜合利用地面觀測和衛星遙感等技術手段,分析近30年青藏高原南緣的土地利用/覆蓋、植被、溫度、降水、人口和夜間燈光等自然和人文狀況,刻畫該區域的地理環境狀況及其變遷。(微信號:中國科學院院刊)

劉榮高 中科院地理科學與資源研究所研究員, 博士生導師。中科院資源環境科學數據中心主任、資源與環境信息系統國家重點實驗室副主任, 中國自然資源學會常務理事暨自然資源信息系統研究專業委員會主任。主要研究領域包括:全球遙感參數產品、資源環境遙感分析以及定量遙感反演關鍵基礎問題。


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