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喜马拉雅山和青藏高原拥有其极复杂的地形地势。众多研究显示:高原的动力和热力作用影响着亚洲季风的开始时间及强度。大气是众多环境过程中一个关键的控制因素,而地表大气温度则是大气最重要表征。所以,不同高度气温变化研究对于了解气候变化具有重要的意义。定量分析气温递减率的时空分布对研究复杂地形条件下青藏高原环境变化具有重要的作用。同时也有助于理解地形影响、局部或区域气候系统、云量-地表温度的反馈作用。世界许多山区已经开展了地表温度递减率变化及其机制的研究。这些研究结果揭示了气温递减率的普遍特征:冬季逆温效应导致气温递减率较小,而夏季干对流则使得递减率较大。但是,到目前为止,喜马拉雅山地区还缺少类似的研究,特别是喜马拉雅山南坡(尼泊尔),并且还缺少南北坡气温递减率的对比研究。因此,本研究的研究有助于理解南北坡气温递减率的季节变化特征。 为了揭示海拔高度、地形、纬度、经度、大尺度天气系统以及水汽对于气温递减率变化的影响作用,我们通过综合比较研究确立了区域气温递减率与降水量、相对湿度、云量、饱和水气压和实际水汽压递度的关系。 利用中喜马拉雅山南坡56个气象站和东喜马拉雅山北坡的藏东南16个气象站20年的地表气温资料(1985-2004),本研究分析了月、季、年气温递减率的变化特征。同时与东喜马拉雅山南坡(不丹)19个站点21年地表气温资料计算的气温递减率进行了对比。在本研究中,我们利用喜马拉雅山北坡13个气象站点2011年地表气温资料用于揭示南北坡气温递减率的异同。由于缺少长期的连续数据及北坡观测点的稀少(特别是高原西南及中部),我们仅对高原西南部进行了详细的研究以分析季风对于气温递减率的影响。此外,由于数据获取的困难,本研究没有覆盖西喜马拉雅山南坡(特别是印度和巴基斯坦)。南坡气象站海拔高度范围从72到3920米,北坡气象站海拔区间为3553米至4801米,不丹地区气象站区间为300米至2720米。气温与海拔之间的经验公式用于定量气温递减率。建立的经验公式的斜率用于分析评估精度及其环境控制因子。气温与海拔的相关程度利用Pearson相关系数进行检验。多元线性回归分析用于分析纬度和经度对于气温递减率的影响。中喜马拉雅山南坡气温递减率的年内变化显示出双峰型:两个最高值出现在季风前和季风后,两个最低值出现在冬季和夏季。这一模式不同于其他山区的结果,特别是不同于其它中纬度地区的结果。季风前出现的最大的气温递减率与强的干对流相联系(如对应晴的天气季节和大的感热通量)。季风后则出现次强的气温递减率,其原因与季风前相似,但是季风后期热力驱动因素相对较小。由于强的辐射冷却和低海拔区域和山谷冷空气流作用,最小的递减率出现在冬季。夏季气温递减率低主要由于较高海拔的潜热释放及低海拔地区的太阳辐射减弱。 东喜马拉雅山北侧的藏东南地区气温递减率值要大于中喜马拉雅山南坡和东喜马拉雅。不丹明显较小的气温递减率幅度可能与湿润的气候环境相关。因此,东喜马拉雅北坡较大的气温递减率可能主要与藏东南地区较大太阳辐射,低大气质量,低气压系统及相对较干气候等诸多因素有关。藏东南地区气温递减率呈现出明显的季节性:最小值出现在夏季,最大值出现在冬季。这一模式也不同区其他山区的研究结果。这一结果与东喜马拉雅山南坡有较强的一致性,与喜马拉雅山南坡有一定的相似性。在所有的区域内都表现为印度夏季风期间气温递减率下降的特征。但是,藏东南在冬季这一结果与喜马拉雅山南坡有很明显的不一致性(最大值在藏东南和不丹,而最小值在尼泊尔喜马拉雅山南坡),可能主要由于海拔、地形及气候方面大的差异及西风带的影响。气温递减率的年内变化与降水量、相对湿度、云量及水气压递度存在很显著统计负相关性。研究显示冬季出现的最大气温递减率可能是由于高海拔地区的强干绝热冷却、高雪面反照率及干燥气候条件相关。相对而言,中喜马拉雅山地区夏季出现的最小气温递减率则一方面可能与高海拔地区潜热释放有关,另一方面由于水气及云量的影响导致的低海拔地区太阳辐射加热作用减弱有联系。 这就意味着在东喜马拉雅南北坡地形对气温递减率的影响在夏季季风期非常明显,而在非季风期则相对较弱。这种效应对于最高气温的影响最大。但是中喜马拉雅山南坡地区则出现相反的结果。地形对于气温递减率的影响作用最强发生在冬季,而在其它季风则较弱。这种效应对于最低气温的影响最大。 因此,通过与其他山区资料对比,我们得到了喜马拉雅山地区的气温递减率变化的整体特征,在本区存在双峰的季风变化模式(尼泊尔)和冬高夏低模式(藏东南及不丹地区)。此外,本研究还分析了近期中喜马拉雅山南坡地区气温变化趋势。在第五章中,我们对南坡13个气象站点近30年(1980-2009)的年最高,最低和平均气温变化趋势进行了研究。这些气象站的海拔区间分布在1304至2566米范围内,地形变化复杂。气温变化趋势分析表明大部份气象站都呈现升温趋势。最高气温的升温趋势最明显,而最低气温的变化趋势拥有较大的变率。这些结果与印度次大陆一些地区及印度河流域上游的变化模式相似,但不同于中国境内青藏高原地区的变化趋势(最低气温的升温趋势相对最高气温更为明显)。从时间序列上来看,最近十年来气温急剧升高,特别是均温和最高气温。气温累积图显示这一突变过程发生在1997年左右。但是,在西喜马拉雅山和印度河上游地区则显示出气温变化趋势的不一致性,特别是最低气温。这种区域差异性可能与不同区域气象观测站的地形及微气候环境有一定关系。