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青藏高原积雪变化的气候效应
相比高纬度地区,青藏高原的积雪覆盖率和积雪日数相对较小,但由于处于低纬度高海拔区域,接收的太阳辐射很强。因此,青藏高原的积雪变化会强烈地改变局地和区域的能量平衡,对气候系统产生重要的影响。
洁净新雪的反照率可超过 0.9,而裸地反照率一般小于 0.3。因此,气候变暖引起的积雪面积和积雪日数减少会导致地表反照率降低,地面吸收更多的太阳辐射,地面温度进一步升高,导致积雪进一步消融。这一过程被定义为积雪反照率反馈,积雪在单位面积上对辐射平衡的改变量被称为积雪辐射强迫。积雪的正反馈作用可以放大积雪对气候系统的响应,加速气候变暖的进程。有研究表明,北半球中、高纬度地区的升温幅度大于热带地区的一个可能原因就是雪冰反照率反馈。
通过积雪覆盖率数据、气温、大气层顶的短波辐射、积雪反照率与地表反照率数据对青藏高原 2001—2010 年的积雪辐射强迫进行估算(图 7)。结果发现,青藏高原内积雪较多的山脉地区对应着较大的积雪辐射强迫。其中喀喇昆仑山、喜马拉雅山脉附近地区的积雪辐射强迫可超过 15 W m-2;青藏高原北部的昆仑山、可可西里山脉,中部的唐古拉山脉,南部的念青唐古拉山脉,以及东北边缘的祁连山脉的积雪辐射强迫介于 10—15 W m-2。整个青藏高原的年平均辐射强迫为 4.21 W m-2。也就是说,2001—2010 年,积雪的存在使青藏高原在每平方米面积上吸收的太阳辐射平均减少了 4.21 W。
图 7 青藏高原 2001 — 2010 年平均积雪辐射强迫
基于青藏高原 2001—2010 年积雪辐射强迫及 10 年来的升温情况,计算得到了青藏高原的积雪反照率反馈为 9.35 W m-2℃-1。意思是平均地表温度每上升 1℃,积雪消融会导致每平方米多吸收 9.35 W 的能量。这一数值远高于北半球平均积雪反照率反馈(约0.18±0.08 W m-2℃-1)。从而也说明青藏高原的积雪对气候系统的影响不容小觑,对青藏高原积雪的动态监测及其对气候系统的响应与反馈研究具有重要的意义。