喜马拉雅山脉及青藏高原受印度季风影响致冰川萎缩

西风与印度季风相互作用对现代冰川和湖泊的影响

现代印度季风和西风变化会导致它们各自控制区域的降水量发生改变，进而影响青藏高原冰川和湖泊变化。我们综合分析了青藏高原地区 7 个代表性区域内 7 090 条冰川过去 30 年的遥感面积变化，同时结合 82 条冰川的末端变化及 15 条典型冰川的物质平衡实地观测数据，从冰川面积变化、末端进退、冰量损失 3 个角度分析了青藏高原冰川变化的时空变化格局（图 5）。研究结果显示：受印度季风影响的喜马拉雅山脉及青藏高原东南部呈现最强烈冰川萎缩，其特点是冰川末端强烈退缩、冰川面积急剧缩小、冰川物质平衡呈强烈负平衡。冰川萎缩程度从喜马拉雅山向西风季风相互作用过渡的高原内部递减，在西风控制的帕米尔高原萎缩程度最小，其特点是冰川长度退缩较少、冰川面积减少幅度较小、冰川物质呈微弱正平衡。从时间尺度来看，青藏高原冰川呈现 20 世纪 90 年代以来加速亏损的趋势（图 5d 和 e）。青藏高原监测时间最长和最连续的小冬克玛底冰川1989—2010 年平均物质平衡为 _0.24 米/年，2000—2010 年平均物质亏损量为 1989—1999 年平均值的 3 倍。

青藏高原另外一个突出的特点是其上广泛分布着数量众多、面积广阔的内陆湖。这些内陆湖泊的水量平衡涉及复杂的水文过程；这些湖泊过去几十年的动态可以较好地反映全球变暖条件下的水循环变化。结合卫星图像和实地调查，我们证实 1976—1999 年青藏高原内陆封闭湖泊变化多样，但 1999—2010 年这些湖泊的面积和深度均明显增大。如图 6 所示，我们选取的 99 个青藏高原湖泊总面积在 1976—1990 年略微减少了 2.3%，1990—1999 年增加了5.7%；1999 年以来，湖泊则呈现总体扩张，总面积增幅达到 18.2%。1999—2010 年湖面面积平均增长率是 1990—1999 年期间的 3 倍。空间上，青藏高原内陆湖泊和喜马拉雅山地区湖泊呈现近期南北反相变化状态：印度季风影响下的高原南部雅鲁藏布江流域湖泊面积普遍缩减，而西风控制区的北部羌塘高原湖泊普遍强烈扩张（图 6）。

      西风与印度季风之间相互作用对现代生态系统的影响

物候变化是生态系统对气候变化响应的最敏感的指示器。国内外大量研究表明，全球变暖，尤其是春季气温升高，会令温带与寒带返青始期显著提前。在青藏高原，植被返青变化会影响牧草产量，从而影响畜牧生产。目前青藏高原的物候变化信息主要从遥感技术获取的植被指数中提取。近十余年，青藏高原春季温度出现大范围上升，但是，该区域广泛存在春季雪、冰等不利因素，极易影响该植被指数的数据质量。因此，学界对于青藏高原植被返青始期有没有提前存在争议。

我们收集了 4 套遥感数据，严格地校正了雪、冰、云等不利因素对数据的影响，利用目前国际上常用的 5种方法，从遥感数据中提取出返青始期，结合气象观测资料，系统分析了青藏高原近十年返青始期变化。结果表明，2000—2011 年青藏高原春季温度上升达 0.10 摄氏度/年，但是在区域尺度上植被返青始期并没有显著变化趋势（图 7）。进一步研究表明，出现这种现象是因为青藏高原西南部返青始期推迟，而东北部的返青始期提前，二者相互抵消了影响（图 8）。返青始期的空间差异与降水变化一致，表明降水在调控青藏高原春季物候中发挥着重要作用。整体上，近年来青藏高原西南部春季降水量下降，而东北部降水量上升。

除了青藏高原植被物候对温度变化响应不显著，进一步分析北半球温度与植被生长的关系还发现，1982—2011 年北半球植被生产力与温度的相关关系显著地降低，表现为 20 世纪 80 年代和 90 年代中期气候变暖显著促进北半球植被生产力，但最近 15 年其关系并不显著（图 9）。模型模拟结果表明，气候变化是导致植被生产力与温度关系下降的主要原因，而大气 CO₂ 浓度上升等因素的贡献相对较少。然而，在地球“第三极”的青藏高原地区，过去30年来，植被生长对温度变化的响应并没有显现出明显的动态变化规律，与北半球高纬地区植被并不一致。我们基于青藏高原实地观测资料、卫星测量的植被绿度数据以及网格蒸散量，结合区域气候模式展开研究，发现与北极地区相反，青藏高原的植被活动增强，对生长季白天变暖有削弱作用（图 10）。出现这样的负反馈，主要是由于植被绿度增加，导致具有降温作用的植被蒸腾增强。这些研究为我们理解该青藏高原地表对气候的生物物理反馈提供了新视角。

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