全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 34 卷 第 2 期摇 摇 2014 年 1 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
连续免耕对不同质地稻田土壤理化性质的影响 龚冬琴,吕摇 军 (239)…………………………………………
下辽河平原景观格局脆弱性及空间关联格局 孙才志,闫晓露,钟敬秋 (247)……………………………………
完全水淹环境中光照和溶氧对喜旱莲子草表型可塑性的影响 许建平,张小萍,曾摇 波,等 (258)……………
赤潮过程中“藻鄄菌冶关系研究进展 周摇 进,陈国福,朱小山,等 (269)……………………………………………
盐湖微微型浮游植物多样性研究进展 王家利,王摇 芳 (282)……………………………………………………
臭氧胁迫对植物主要生理功能的影响 列淦文,叶龙华,薛摇 立 (294)……………………………………………
啮齿动物分子系统地理学研究进展 刘摇 铸,徐艳春,戎摇 可,等 (307)…………………………………………
生态系统服务制图研究进展 张立伟,傅伯杰 (316)………………………………………………………………
个体与基础生态
NaCl胁迫下沙枣幼苗生长和阳离子吸收、运输与分配特性 刘正祥,张华新,杨秀艳,等 (326)………………
不同生境吉首蒲儿根叶片形态和叶绿素荧光特征的比较 向摇 芬,周摇 强,田向荣,等 (337)…………………
小麦 LAI鄄2000 观测值对辐亮度变化的响应 王摇 龑,田庆久,孙绍杰,等 (345)…………………………………
K+、Cr6+对网纹藤壶幼虫发育和存活的影响 胡煜峰,严摇 涛,曹文浩,等 (353)…………………………………
马铃薯甲虫成虫田间扩散规律 李摇 超,彭摇 赫,程登发,等 (359)………………………………………………
种群、群落和生态系统
莱州湾及黄河口水域鱼类群落结构的季节变化 孙鹏飞,单秀娟,吴摇 强,等 (367)……………………………
黄海中南部不同断面鱼类群落结构及其多样性 单秀娟,陈云龙,戴芳群,等 (377)……………………………
苏南地区湖泊群的富营养化状态比较及指标阈值判定分析 陈小华,李小平,王菲菲,等 (390)………………
盐城淤泥质潮滩湿地潮沟发育及其对米草扩张的影响 侯明行,刘红玉,张华兵 (400)…………………………
江苏省农作物最大光能利用率时空特征及影响因子 康婷婷,高摇 苹,居为民,等 (410)………………………
1961—2010 年潜在干旱对我国夏玉米产量影响的模拟分析 曹摇 阳,杨摇 婕,熊摇 伟,等 (421)………………
黑龙江省 20 世纪森林变化及对氧气释放量的影响 张丽娟,姜春艳,马摇 骏,等 (430)…………………………
松嫩草原不同演替阶段大型土壤动物功能类群特征 李晓强,殷秀琴, 孙立娜 (442)…………………………
小兴安岭 6 种森林类型土壤微生物量的季节变化特征 刘摇 纯,刘延坤,金光泽 (451)…………………………
景观、区域和全球生态
黄淮海地区干旱变化特征及其对气候变化的响应 徐建文,居摇 辉,刘摇 勤,等 (460)…………………………
我国西南地区风速变化及其影响因素 张志斌,杨摇 莹,张小平,等 (471)………………………………………
青海湖流域矮嵩草草甸土壤有机碳密度分布特征 曹生奎,陈克龙,曹广超,等 (482)…………………………
基于生命周期评价的上海市水稻生产的碳足迹 曹黎明,李茂柏,王新其,等 (491)……………………………
研究简报
荒漠草原区柠条固沙人工林地表草本植被季节变化特征 刘任涛,柴永青,徐摇 坤,等 (500)…………………
跨地带土壤置换实验研究 靳英华,许嘉巍 ,秦丽杰 (509)………………………………………………………
SWAT模型对景观格局变化的敏感性分析———以丹江口库区老灌河流域为例
魏摇 冲,宋摇 轩,陈摇 杰 (517)
…………………………………
…………………………………………………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*288*zh*P* ￥ 90郾 00*1510*29*
室室室室室室室室室室室室室室
2014鄄01
封面图说: 高原盐湖———中国是世界上盐湖分布比较稠密的国家,主要分布在高寒的青藏高原以及干旱半干旱地区的新疆、内
蒙古一带。 尽管盐湖生态环境极端恶劣,但它们依然是陆地特别是高原生态系统中十分重要的组成部分。 微微型
浮游植物通常是指粒径在 0. 2—3 滋m之间的光合自养型浮游生物。 微微型浮游植物不仅是海洋生态系统中生物量
和生产力的最重要贡献者,也是盐湖生态系统最重要的组成部分。 研究显示,水体矿化度是影响微微型浮游植物平
面分布及群落结构组成的重要因子,光照、营养成分和温度等也会影响盐湖水体中微微型浮游植物平面分布及群落
结构组成(详见 P282)。
彩图提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 34 卷第 2 期
2014年 1月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.2
Jan.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家自然科学基金资助项目(41161028)
收稿日期:2013鄄05鄄14; 摇 摇 修订日期:2013鄄09鄄22
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: yangyingmail@ 163.com
DOI: 10.5846 / stxb201305141051
张志斌,杨莹,张小平,陈志杰.我国西南地区风速变化及其影响因素.生态学报,2014,34(2):471鄄481.
Zhang Z B,Yang Y,Zhang X P,Chen Z J.Wind speed changes and its influencing factors in Southwestern China.Acta Ecologica Sinica,2014,34(2):
471鄄481.
我国西南地区风速变化及其影响因素
张志斌,杨摇 莹*,张小平,陈志杰
(西北师范大学地理与环境科学学院,兰州摇 730070)
摘要:基于 110个台站日风速观测资料,对我国西南地区 1969—2009 年风速时空变化及其影响因素进行研究,结果表明:
1969—2009年西南地区平均风速以 0.24 m s-1 10a-1的速率显著降低,其中 1969—2000 年平均风速以 0.37 m s-1 10a-1速率降
低,而 2001—2009年却以 0.55 m s-1 10a-1的速率升高,各季节、非季风和季风期风速变化趋势与年序列相似。 空间分布上,
1969—2009年风速降低台站主要位于高海拔区,降低幅度呈现西高东低趋势。 1969—2000 年风速降低台站主要位于西藏高
原、横断山区和云南高原。 2001—2009年风速增加台站主要位于云南高原、横断山区和四川盆地。 风速这种变化趋势一方面
受大气环流影响,西风环流和季风环流风速的减弱可能是 2000年之前风速降低的重要原因,而纬向风的加强则对 2000年以来
风速增强有重要贡献。 另一方面,区域变暖是风速降低的关键诱因。
关键词:气候变化;风速;西南地区
Wind speed changes and its influencing factors in Southwestern China
ZHANG Zhibin,YANG Ying*,ZHANG Xiaoping,CHEN Zhijie
College of Geography and Environmental Science, Northwest Normal University, Lanzhou 730070, China
Abstract: Based on the daily wind speed observation data of 110 stations,this paper studies in temporal changes of wind
speed and its influencing factors in Southwest China from 1969 to 2009. The results show that there was a statistically
significant decrease of 0.24 m s-1 10a-1 in the annual mean wind speed in Southwestern China from 1969 to 2009. The
annual average wind speed of 0.37 m s-1 10a-1 rate decreased from 1969 to 2000,while the wind speed increased of 0.55
m s-1 10a-1 from 2001 to 2009. The pattern of seasonal changes of wind speed was similar. From 1969 to 2009,there was a
significant reduced in wind speed,the wind speed decreased from 1969 to 2000,while the wind speed increased from 2001
to 2009. On the spatial distribution of it,from 1969 to 2009 the annual wind speed reducing stations were mainly located in
high altitude area,reducing the magnitude of the performance gradually decreasing from west to east,reflecting the impact of
the terrain. From 1969 to 2000,the wind speed reducing stations were mainly located in the Tibetan Plateau,Hengduan
Mountains and the Yunnan Plateau,the wind speed increases stations were located in Guizhou Plateau and the Sichuan
Basin. From 2001 to 2009,the wind speed increases stations were mainly located in Yunnan Plateau,Hengduan Mountains
and the Sichuan Basin,reducing wind stations were mainly located in the Tibetan Plateau and Guizhou Plateau. On the one
hand,the analysis have confirmed that the decreasing wind speed was caused mainly by the decreasing monsoon circulation
and Westerlies from 1969 to 2000, and the strengthening latitudinal wind speed has made some contributions on the
increasing wind speed after 2000. And what忆s more,the strengthening Tibetan monsoon has also made some contributions to
wind change. On the other hand,regional warming was the key incentive for wind decreased. Warming temperatures rose,
especially the lowest temperature significantly warming was the main reason that results in the decrease of wind speed,and
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further analysis revealed that weaken of the pressure gradient between the different latitudes is the key factor of reducing the
wind speed.
Key Words: climate change; wind speed; Southwestern China
摇 摇 近年来世界大多数地区风速降低已经对风能资
源的开发利用带来了极大挑战,因此地面风速变化
受到社会各界的广泛关注。 Robert 等[1]利用 882 个
地表气象站风速观测资料对 1979—2008 年北半球
中纬度地区风速变化进行分析,研究表明研究区内
大多数区域该时段风速降低了 5%—15%,而且强风
降低的速率明显大于弱风。 20 世纪 40 年代末期至
90年代中期,加拿大西海岸地区年和冬季平均风速
也表现出减弱趋势[2],而且美国地区 1973—2005 年
风速变化也表现为降低趋势[3]。 澳大利亚 1975—
2006年风速以-0.009 m s-1 a-1的速率明显降低,全
境约 88%的气象站均显示风速减弱[4]。 Wang 和
Li[5]对我国 1951—2000 年的风速变化研究表明,我
国风速降低趋势普遍,最大降幅发生在西北地区,季
节最大降幅发生在冬季。 在此基础上 Xu 等[6]对我
国 1969—2000年的风速变化做进一步研究,发现年
均风速降低约 28%,平均降低速率为-0.021 m s-1 a-1,
最大降幅主要发生在冬季和夏季。 此外,黑龙江、重
庆、华北等地区近年来风速也显著降低[7鄄10]。 已有
研究表明,风速降低不仅是青藏高原及我国地表蒸发
量降低的重要因子[11],也是引起沙尘暴减少的关键因
素[12]。 本文选取 110个台站日风速观测数据为基础
数据,对我国西南地区 1969—2009年风速的时空变化
及其影响因素进行分析,从而揭示风速变化特征及其
内在规律,为更系统地认识气候变化及其对环境、生
态和社会经济的影响提供可参考依据。
1摇 研究区概况
我国西南地区包括四川省、云南省、贵州省、重
庆市和西藏自治区,其总面积为 2.333伊106km2,占我
国陆地国土面积的 24.5%(图 1)。 该区是我国地形
最复杂的区域之一,高原、山地、丘陵、盆地和平原五
种基本地貌类型齐全,地势从西到东、从北到南依次
降低,该区是亚洲重要的季风区之一,季风期主要受
南亚季风和东亚季风影响,非季风期主要受西风环
流影响,此外高原季风对其也有重要影响。
2摇 数据来源与研究方法
依据数据的连续性、完整性及站址的一致性等
标准,共选取符合条件的气象站 110 个,气象站具体
位置详见图 1。 地面气象站的每日风速和气温资料
来自于中国气象局国家气象信息中心的中国地面均
一化气象观测数据库( http: / / www. nmic. gov. cn / )。
但由于风速观测仪器在 20 世纪 60 年代做了更换,
为了尽可能保证所有气象站数据资料长度的均一和
稳定,因此,气象资料时间跨度取为 1969 年 1 月 1
日至 2009年 12 月 31 日。 此外,利用美国国家大气
研究中心 /国家环境预报中心(NCEP / NCAR)的大气
再分析资料,如 1969—2009 年经向风、纬向风、地面
气压和气温等数据分析影响风速变化的原因。 高原
季风指数数据由国家气候中心提供(http: / / ncc.cma.
gov.cn / cn / )。
图 1摇 我国西南地区及所选气象站点分布
Fig.1摇 Southwestern China and the distribution of the selected
meteorological stations
为了避免个别台站或个别年份异常高或低值对
整个区域序列的影响,首先,对各个台站的风速数据
进行均值化处理,利用公式(1)计算研究区风速的变
化序列。 按 12 月—翌年 2 月为冬季、3—5 月为春
季、6—8月为夏季、9—11月为秋季、5—10 月为季风
期、11月—翌年 4月为非季风期[13]生成各台站不同
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季节及非季风和季风期气候要素序列,计算区域的
年、季节及非季风和季风期风速序列。 然后,采用 9a
趋势滑动和线性倾向估计法分析气候变化趋势,计
算采取最小二乘法进行估计,用其线性倾向率分析
要素的年际变化率,研究显著性水平取 0.05,如果统
计量小于显著性水平,则认为趋势是显著的。 最后,
运用 ArcGIS 绘制风速倾向率变化空间分布图,进行
空间变化分析。
风速区域序列按照如下公式计算:
xr,t =移
nt
i = 1
(xi,t - 軃xi) / ni (1)
式中, xr,t为区域风速在 t年的年或季节均值,xi,t为 i
站某风速在 t 年的值, 軃x i为 i 站 1961—2009 年风速
均值,nt为 t年风速符合条件站数,为避免异常高值
影响,xi,t和 軃x在计算前均进行标准化处理。
3摇 结果分析
3.1摇 风速的年际变化
1969—2009 年我国西南地区年均风速为
1郾 75m / s,以 0. 24 m s-1 10a-1的速率显著降低 (表
1)。 年均最大风速 4.26m / s,出现在西藏自治区班戈
站,最小风速 0.54m / s,出现在四川省万县。 季节平
均风速春季最高 ( 2. 15m / s),余者依次为冬季
(1郾 78m / s)、夏季(1.61 m / s)和秋季(1.47m / s),春夏
秋冬四季的最小风速分别为 0.64、0.59、0.35、0郾 35
m / s,最大风速依次为 4.80、3.96、3.71、5.00 m / s。 季
风期和非季风期年均、最大和最小风速分别为 1郾 80、
0.55、3.61 和 1.51、0.59、2.87 m / s。 春、夏、秋、冬、非
季风期和季风期风速变化趋势与年序列相似(图
2),变化幅度依次为 - 0. 28、 - 0. 16、 - 0. 14、 - 0. 22、
-0.26和-0.18 m s-1 10a-1。
表 1摇 我国西南地区风速变化幅度(m s-1 10a-1)
Table 1摇 The variation of wind speed in Southwestern China
时段
Time interval
年
Year
春
Spring
夏
Summer
秋
Antumn
冬
Winter
非季风期
Winter
monsoon
季风期
Summer
monsoon
1969—2009 -0.24 -0.28 -0.16 -0.14 -0.22 -0.26 -0.18
1969—2000 -0.37 -0.35 -0.26 -0.30 -0.38 -0.39 -0.29
2001—2009 0.55 0.13 0.82 0.65 0.60 0.33 0.74
374摇 2期 摇 摇 摇 张志斌摇 等:我国西南地区风速变化及其影响因素 摇
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图 2摇 我国西南地区风速年际变化
Fig.2摇 The change of annual wind speed in Southwestern China
摇 摇 分时段分析,1969—2000 年平均风速以 0. 37
m s-1 10a-1的速率下降,2001—2009 年风速以 0. 55
m s-1 10a-1的速率上升,这与我国年均风速总体变化
趋势(1969—1990 年风速以 0.25 m s-1 10a-1速率显
著降低,1991—2005 年降低速率剧烈减小为 0. 06
m s-1 10a-1)相似[14]。 但研究区年均风速的降低幅
度高于我国平均水平及其他区域[7鄄10] 。春、夏、秋、
冬、非季风期和季风期,1969—2000 年风速下降,变
化幅度分别为-0.35、-0.26、-0.30、-0.38、-0.39 和
-0.29 m s-1 10a-1,均高于整个研究时段的降低幅
度,冬季降幅最大,秋季降幅最小。 2001—2009 年风
速变化转降为升,变化幅度分别为 0.13、0.82、0.65、
0郾 60、0.33和 0.74 m s-1 10a-1,只有春季未能通过显
著性水平检验,夏季增加幅度最大。 季节风速降低
幅度明显高于全国及华北平原地区,但低于东北及
青藏高原地区[7鄄10]。 总体而言,1969—2009 年的年、
季节、非季风期和季风期风速明显降低,其中 1969—
2000年风速下降,2000 年后风速上升,这一变化趋
势是否标志着风速的增加,仍有待后续观测数据的
证实。
3.2摇 风速变化幅度空间分布
1969—2009年 110 个台站中除了四川盆地、贵
州高原和云南高原西部的一些台站风速增加外(部
分台站表现为显著增加),77%的台站年均风速均以
较大幅度降低,66%台站通过显著性水平检验,主要
位于西藏高原、横断山区和云南高原(图 3)。 春季,
84%的台站风速降低,显著降低台站 67%,主要位于
西藏高原和横断山区,而位于低海拔区的台站降低
幅度明显较小。 夏季,75%的台站风速降低,显著降
低台站约 53%,主要位于西藏高原和横断山区,而云
贵高原和四川盆地的大多数台站表现为非显著降低
或增加,只有部分台站显著增加。 秋季,70%的台站
风速降低,但只有 48%的台站通过了显著性水平检
验,主要位于西藏高原东部和横断山区,而云贵高原
和四川盆地的大多数台站增加或非显著降低。 冬
季,76%台站风速降低,显著降低台站 57%,主要位
于西藏高原和横断山区,而云贵高原和四川盆地的
大多数台站表现为非显著降低或增加。 非季风期,
80%的台站风速降低,显著降低台站 65%,主要位于
西藏高原、横断山区和云南高原,而云南高原西南边
缘、贵州高原和四川盆地中部的少数台站风速增加。
季风期,71%台站风速降低,显著降低台站 56%,
主要位于西藏高原和横断山区,而分布在贵州高原、
474 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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图 3摇 我国西南地区风速变化幅度空间分布
Fig.3摇 Spatial distribution of variation in wind speed in Southwestern China
574摇 2期 摇 摇 摇 张志斌摇 等:我国西南地区风速变化及其影响因素 摇
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云南高原和四川盆地占总站数 29%的台站表现为增
加趋势。 总体而言,风速降低的台站主要位于高海
拔区,降低幅度表现为由西向东逐渐变小的规律,反
映了地形的影响(图 3)。
1969—2000年,82%的台站年均风速降低,显著
降低台站 69%,主要位于西藏高原、横断山区、云南
高原、贵州高原西部及四川盆地东部,而贵州高原中
部、四川盆地中部和云南高原西南边缘的少数台站
则呈增加势头。 春季,86%台站风速降低,显著降低
台站 63%,主要位于西藏高原、横断山区和云南高
原,而贵州高原和四川盆地的大多数台站为非显著
降低且部分台站有增加趋势。 夏季,79%台站风速
降低,61%的台站为显著降低,主要位于西藏高原、
横断山区和云南高原。 另外,贵州高原和四川盆地
较多台站呈增加趋势。 秋季,约 78%的台站风速降
低,但显著降低的台站只占 59%,主要位于西藏高
原、横断山区和云南高原,而非显著降低或增加的台
站主要位于云南高原边缘地带、贵州高原和四川盆
地。 冬季, 86%的台站风速降低,显著降低台站
73%,主要位于西藏高原、横断山区和云南高原,而
贵州高原和四川盆地的部分台站为非显著降低或增
加。 非季风期, 87%的台站降低,显著降低台站
76%,主要位于西藏高原、横断山区和云南高原,而
非显著降低的台站位于四川盆地和贵州高原。 季风
期,位于西藏高原、横断山区和云南高原占总站数
73%的台站风速降低,通过显著性水平检验的站数
约 65%,贵州高原增加趋势最为显著。
2001—2009年,只有 35%的台站年均风速降低,
主要位于西藏高原和贵州高原,幅度显著增加的台
站主要位于横断山区、云南高原和四川盆地西部。
春季,59%的台站风速增加,显著增加台站 42%,主
要位于横断山区、云南高原和四川盆地,而西藏高
原、贵州高原和横断山中部的部分台站表现降低趋
势(其中较多台站为显著降低)。 夏季,67%的台站
风速增加,显著增加台站 55%,主要位于横断山区、
云南高原和四川盆地西部,而西藏高原东部、贵州高
原和四川盆地东部的部分台站降低趋势显著。 秋
季,66%台站风速增加,显著增加台站 56%,主要位
于云南高原、横断山区及四川盆地西部,而贵州高原
和西藏高原东部的大多数台站仍然表现为显著降
低。 冬季, 65%的台站风速增加,显著增加台站
51%,主要位于横断山区、云南高原和四川盆地,而
西藏高原和贵州高原的较多台站呈降低趋势。 非季
风期,63%的台站风速增加,显著增加台站 51%,主
要位于横断山区、云南高原和四川盆地,而西藏高原
东部、贵州高原、横断山东南部及云南高原东南部风
速仍为降低趋势。 季风期,67%的台站风速增加,显
著性增加台站 58%,主要位于除西藏高原东部和贵
州高原以外的其他区域。
3.3摇 风速变化的影响因素
3.3.1摇 大尺度大气环流
为了探究大气环流变化对风速变化的影响,将
经向风和纬向风变化情况分 1969—2000 年和
2000—2009年两个时段进行分析,其中 1969—2000
年以 1985 年为界,绘制 500hPa 等压面经向风和纬
向风的差值图(以后一时段减去前一时段代表环流
变化情况),选定区域范围为 20毅—40毅 N 和 75毅—
115毅E。 比较明显的是,除西藏高原西部外,经向风
从 1969—1985年到 1986—2000年呈现降低趋势,而
纬向风后一时段比前一时段降低幅度更大,表明西
风环流和季风环流风速减弱可能是 2000 年之前风
速降低的主要原因(图 4)。 Dash等和吴绍洪等的研
究结果也证实印度季风近年来处于不稳定状态,且
图 4摇 我国西南地区从 1969—1985年到 1986—2000年纬向风与经向风变化量
Fig.4摇 The change of the altitudinal wind speed and the longitudinal wind speed from 1969—1985 to1986—2000 in Southwestern China
674 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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呈降低趋势[15鄄16]。 为进一步分析环流系统变化与
2001—2009年风速增加的关系,绘制 500 hPa 等压
面 1991—2000年和 2001—2009 年经向风和纬向风
差值图(图 5),总体上 2001—2009 年与 1991—2000
年相比,经向风明显降低,特别是西藏高原降低幅度
最大,而四川盆地和贵州高原呈增加趋势。 纬向风
除云南高原外,其他地区呈明显增加势头,表明 2000
年以来纬向风的加强可能对西南地区风速增大有重
要贡献,而且 IPCC第四次评估报告也证实近年来北
半球西风环流加强迹象明显[17]。
对经向风与纬向风在两个时段季节变化分析发
现,1986—2000年与 1969—1985年相比,春季,经向
风和纬向风略有增加,呈微弱增加趋势,但 1969—
2000 年风速降低趋势显著;夏季和秋季,纬向风增
加,经向风西藏高原地区相对增大,其他地区降低;
冬季,纬向风和经向风大幅降低,反映了环流系统的
减弱。 这些结果表明,从 1969—1985 年到 1986—
2000年,除春季外,其他季节风速变化均与经向风与
纬向风的减弱有关,也证实了大气环流系统变化影
响风速变化的普遍性。 2001—2009 年与 1991—
2000年相比,春季,纬向风风速降低趋势明显,高海
拔区降低幅度最大,除云南高原和贵州高原西部外,
经向风降低趋势也较明显,这在一定程度上解释了
春季风速相对较小的增加幅度;夏季,纬向风风速微
弱降低,经向风除高原西部地区略有降低外,大多数
地区增加,说明经向风增大可能是风速加大的原因
之一;秋季,纬向风风速增加幅度较大,除西藏高原
地区降低外,其余地区均呈增加趋势,表明秋季纬向
风增强影响风速变化;冬季,纬向风在西藏高原及四
川盆地北部显著降低,而南部特别是云贵高原增加
幅度显著,经向风也表现出类似的变化特征,这部分
地解释了冬季风速的增加。
图 5摇 我国西南地区从 1991—2000年到 2001—2009年纬向风与经向风变化量
Fig.5 摇 The change of the altitudinal wind speed and the longitudinal wind speed at 500 hPa from 1991—2000 to 2001—2009 in
Southwestern China
摇 摇 近年来大量研究证实季风环流减弱对我国风速
降低有重要贡献。 Xu等[6]研究发现过去 30 年东亚
季风减弱是我国地表平均风速降低的重要原因,而
且中国东部及其边缘海区域 850hPa 年均风速也表
现为降低趋势,反映了东亚季风的减弱[18],此外,海
陆气压差的降低也证实了季风环流系统近年来的减
弱[19],此类证据还包括我国中东部 850和 500hPa南
北方向平均风速的降低以及我国境内 500hPa 等压
面加强的位势高度等[20鄄21]。 而且,1961—2001 年亚
欧大陆和西太平洋 850 和 500 hPa 等压面位势高度
展现出相似的变化趋势[22],暗示了东亚季风强度的
减弱与影响亚太地区大尺度气候变化的相关因子之
间的关联,除全球变暖这一最明显的因子外,其他因
子还包括北半球环状模态正指数增加的频率[23]和
1976年左右北太平洋地区发生的年代际尺度的气候
机制转变等[5]。 张爱英等[24] 的研究结果也表明
1980—2006年我国境内对流层上、中和下部年均风
速均表现为降低趋势。 这些事实表明以季风环流减
弱为主要特征的大尺度大气环流系统变化是导致我
国西南地区地表风速降低的重要因素之一。
除西风和季风环流外,我国西南地区还受高原
季风的影响,因此对高原季风对风速变化的影响进
行分析。 高原季风变化通常用青藏高原指数来衡
量,其具体含义是指特定区域内各格点高度值减去
500位势米后的累计值,有两个指数:其中指数 A 计
算的区域为 25毅—35毅N,80毅—100毅E;指数 B 的计算
区域为 30毅—40毅N,75毅—105毅E。 本文采用的是青藏
高原指数 B。 如表 2 所示,年和季节青藏高原指数
774摇 2期 摇 摇 摇 张志斌摇 等:我国西南地区风速变化及其影响因素 摇
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1969—2009年呈增强趋势,变化幅度均通过显著性
水平检验,冬季增强幅度最大,达 7.38hPa / 10a。 更
重要的是,年均风速与高原指数显著负相关,相关系
数-0.56(P<0.01),季节变化也表现显著负相关,特
别是秋季相关系数达-0.67(P<0.05)。 由此证明,青
藏高原季风指数加强对我国西南地区风速降低具有
明显影响,因为它可通过改变区域大气环流模态进
而影响地面风速的变化。 众所周知,青藏高原通过
强大的热力和动力作用影响全球和区域大气环流系
统,如西风、亚洲季风的强度等,而高原指数的显著
增强势必对区域季风环流和西风环流产生影响,进
而导致地面风速发生改变,但其具体作用机制仍有
待进一步研究。
表 2摇 高原季风指数变化幅度及其与风速变化的相关性
Table 2摇 The variation of Tibetan monsoon index and its correlation with wind speed change
时段
Time
interval
年
Year
春
Spring
夏
Summer
秋
Antumn
冬
Winter
非季风期
Winter
monsoon
季风期
Summer
monsoon
1969—2009 变化幅度 variation / (hPa / 10a) 4.28 2.77 2.82 4.16 7.38 5.23 3.24
相关系数 correlation coefficient -0.56 -0.32 -0.49 -0.67 -0.55 -0.4 -0.62
1969—2000 相关系数 correlation coefficient -0.51 -0.15 -0.48 -0.7 -0.53 -0.3 -0.66
2001—2009 相关系数 correlation coefficient -0.37 -0.5 -0.57 -0.29
摇 摇 黑体标识通过显著性水平检验
3.3.2摇 区域变暖
大量研究证实[17,25鄄26],我国近几十年来风速降
低受大陆尺度气候变化的影响,特别是我国和亚欧
大陆近年来的气温上升。 例如,冬季较高的地面气
温可能降低地表气压,进而减弱陆地和邻近海洋之
间的气温和气压梯度,最终降低气压梯度力并导致
风速下降[14]。 Xu等[6]的研究也认为我国冬季风的
减弱主要与我国北方地区相对于南海地区较大幅度
的变暖有关,而夏季风的降低则与我国中南部的微
弱变冷和中国南海与北太平洋西部的显著变暖相
关,证实了气温不对称变化引起的气压梯度变化对
风速的显著影响。 如表 3 所示,总体上 1969—2009
年我国西南地区年、季节、非季风期和季风期平均气
温、平均最高和最低气温均呈显著上升趋势,最低气
温的升高幅度最大。 更重要的是,年均风速与年均
气温、平均最高气温和最低气温均表现为负相关,但
与最高气温的相关性未能通过显著性水平检验。 季
节、非季风期和季风期,年均风速只与秋季和非季风
期平均气温呈显著负相关,与夏季平均气温无明显
相关,与其他季节负相关未能通过显著性水平检验。
除夏季外,风速与平均最低气温均为显著负相关,但
与平均最高气温变化无明显相关。 由此表明气候变
暖特别是最低气温的显著升高是导致研究区风速降
低的又一关键因子,而且风速与气温反相的变化趋
势也支持了这一结论。
表 3摇 我国西南地区 1969—2009年气温变化幅度及其与风速的相关性
Table 3摇 The variation of temperature and its correlation with wind speed during 1969—2009 in Southwestern China
年
Year
春
Spring
夏
Summer
秋
Antumn
冬
Winter
非季风期
Winter
monsoon
季风期
Summer
monsoon
变化 Change 平均气温 Average temperature 0.41 0.24 0.23 0.34 0.25 0.32 0.28
幅度 Extent 平均最高气温Average maximum temperature 0.28 0.09 0.16 0.28 0.14 0.19 0.19
平均最低气温
Average minimum temperature 0.49 0.35 0.4 0.37 0.36 0.41 0.41
相关系数 平均气温 Average temperature -0.4 -0.22 0.03 -0.33 -0.26 -0.3 -0.15
Correlation 平均最高气温Average maximum temperature
-0.22 0.06 0.2 -0.22 -0.03 -0.07 0.03
coefficient 平均最低气温Average minimum temperature
-0.54 -0.45 -0.28 -0.33 -0.41 -0.53 -0.32
摇 摇 黑体标识通过显著性水平检验
874 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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摇 摇 水平气压梯度力是空气产生水平运动的直接原
因和动力,而水平气温梯度的变化是造成水平气压
梯度变化的主要因素,例如,气温不对称升高导致区
域水平气温梯度降低,进而引起水平气压梯度力减
弱,最终导致区域风速降低。 Zhang 等[27]研究发现
20世纪 80年代以来经向热力梯度在中、高海拔区的
降低导致高海拔区变暖幅度大于低海拔区,进而引
起风速的降低。 Klink[28]的研究也认为由热力差异
引起的风速变化,特别是在高海拔区,与地面气温梯
度引起的地表气压梯度变化有关。 为验证纬向气温
梯度是否存在减弱现象,在经度范围为 80毅—110毅E
的区域内选定了 3 个地区:低纬度地区(15毅N—25毅
N)、中纬度地区(35毅N—45毅N)和高纬度地区(55毅
N—65毅N)。 运用 NCEP / NCAR 再分析月平均气温
和气压数据计算了低、中和高纬度地区之间的地表
气温和气压梯度差异。
图 6摇 1969—2009年高、中、低纬度地区气温和气压的年际变化
Fig.6摇 The variation of annual temperature and pressure in lower, middle and higher altitude areas during 1969—2009
摇 摇 如图 6 所示,1969—2009 年,低、中和高纬度 3
个地区的气温显著上升,升高幅度分别为 0. 13益 /
10a、0.24益 / 10a 和 0.50益 / 10a,均通过显著性水平
检验,高纬度地区升高幅度最大,这种不同纬度之间
的不对称变暖将会减少纬向气温差异,进而导致纬
向气温梯度降低。 就气压变化而言,虽然 3 个纬度
地区的地表气压均在增加,但中纬度地区气压增加
幅度最大,高纬度地区增加幅度最小,也呈现不对称
变化。 更重要的是,不对称变暖背景下 1969—2009
年低鄄中纬度地区和中鄄高纬度地区年平均气压梯度
呈降低趋势(图 7),这将最终导致风速降低,因此变
暖背景下不同纬度之间气压梯度的减弱也是风速下
降的重要原因。
图 7摇 1969—2009年不同纬度之间气压梯度的年际变化
Fig.7摇 The variation of annual pressure gradient in different altitudes regions during 1969—2009
974摇 2期 摇 摇 摇 张志斌摇 等:我国西南地区风速变化及其影响因素 摇
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4摇 结论
(1)1969—2009年年均风速显著降低,季节、非
季风和季风期风速变化趋势与年序列相似。 其中
1969—2000年的年、季节、非季风和季风期风速均明
显降低,年均风速降低幅度高于全国平均水平及其
它区域。 季节风速降幅高于全国及华北平原地区,
但低于东北及青藏高原地区。 2001—2009 年的年、
季节、非季风和季风期风速均转降为升。
(2)1969—2009年的年、季节、非季风和季风期
风速降低台站主要位于高海拔地区,降低幅度表现
为由西向东逐渐递减,其中 1969—2000 年,风速降
低台站多位于西藏高原、横断山区、云南高原,风速
增加台站多位于贵州高原、四川盆地。 2001—2009
年,风速增加台站多分布于云南高原、横断山区和四
川盆地,风速降低台站主要位于西藏高原和贵州
高原。
(3)大尺度大气环流影响风速变化。 2000 年之
前风速降低的主要原因可能是西风环流和季风环流
风速的减弱,而纬向风的加强可能对 2000 年以来风
速增强有重要贡献。 此外,青藏高原季风加强对风
速降低作用明显。
(4)区域变暖是风速降低的另一因素。 年均气
温、平均最低气温与年均风速均显著负相关,年均风
速与秋季和非季风期的平均气温及平均最低气温显
著负相关,说明气温上升特别是最低气温的大幅变
暖是导致风速降低的一个关键因子。 进一步分析还
发现,不同纬度之间气压梯度的减弱也是风速降低
的主要因素。
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184摇 2期 摇 摇 摇 张志斌摇 等:我国西南地区风速变化及其影响因素 摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 34,No. 2 Jan. ,2014(Semimonthly)
CONTENTS
Frontiers and Comprehensive Review
Effects of soil texture on variations of paddy soil physical and chemical properties under continuous no tillage
GONG Dongqin,L譈 Jun (239)
………………………
………………………………………………………………………………………………………
Evaluation of the landscape patterns vulnerability and analysis of spatial correlation patterns in the lower reaches of Liaohe River
Plain SUN Caizhi, YAN Xiaolu,ZHONG Jingqiu (247)……………………………………………………………………………
Effects of light and dissolved oxygen on the phenotypic plasticity of Alternanthera philoxeroides in submergence conditions
XU Jianping, ZHANG Xiaoping, ZENG Bo, et al (258)
……………
……………………………………………………………………………
A review of the relationship between algae and bacteria in harmful algal blooms
ZHOU Jin, CHEN Guofu,ZHU Xiaoshan, et al (269)
………………………………………………………
………………………………………………………………………………
Biodiversity and research progress on picophytoplankton in saline lakes WANG Jiali, WANG Fang (282)……………………………
Effects of ozone stress on major plant physiological functions LIE Ganwen, YE Longhua, XUE Li (294)……………………………
The current progress in rodents molecular phylogeography LIU Zhu, XU Yanchun, RONG Ke, et al (307)…………………………
The progress in ecosystem services mapping: a review ZHANG Liwei, FU Bojie (316)………………………………………………
Autecology & Fundamentals
Growth, and cationic absorption, transportation and allocation of Elaeagnus angustifolia seedlings under NaCl stress
LIU Zhengxiang, ZHANG Huaxin, YANG Xiuyan, et al (326)
…………………
……………………………………………………………………
Leaf morphology and PS域chlorophyll fluorescence parameters in leaves of Sinosenecio jishouensis in Different Habitats
XIANG Fen, ZHOU Qiang,TIAN Xiangrong, et al (337)
………………
…………………………………………………………………………
Response of change of wheat LAI measured with LAI鄄2000 to the radiance
WANG Yan, TIAN Qingjiu, SUN Shaojie, et al (345)
……………………………………………………………
……………………………………………………………………………
Effects of K+ and Cr6+ on larval development and survival rate of the acorn barnacle Balanus reticulatus
HU Yufeng, YAN Tao, CAO Wenhao, et al (353)
………………………………
…………………………………………………………………………………
Diffusion of colorado potato beetle, Leptinotarsa decemlineata, adults in field LI Chao, PENG He, CHENG Dengfa, et al (359)……
Population, Community and Ecosystem
Seasonal variations in fish community structure in the Laizhou Bay and the Yellow River Estuary
SUN Pengfei, SHAN Xiujuan, WU Qiang, et al (367)
……………………………………
……………………………………………………………………………
Variations in fish community structure and diversity in the sections of the central and southern Yellow Sea
SHAN Xiujuan, CHEN Yunlong, DAI Fangqun, et al (377)
……………………………
………………………………………………………………………
Research on the difference in eutrophication state and indicator threshold value determination among lakes in the Southern Jiangsu
Province, China CHEN Xiaohua, LI Xiaoping, WANG Feifei,et al (390)………………………………………………………
Effection of tidal creek system on the expansion of the invasive Spartina in the coastal wetland of Yancheng
HOU Minghang, LIU Hongyu, ZHANG Huabing (400)
…………………………
……………………………………………………………………………
The spatial and temporal variations of maximum light use efficiency and possible driving factors of Croplands in Jiangsu Province
KANG Tingting, GAO Ping, JU Weimin, et al (410)
……
………………………………………………………………………………
Simulation of summer maize yield influenced by potential drought in China during 1961—2010
CAO Yang,YANG Jie, XIONG Wei,et al (421)
………………………………………
……………………………………………………………………………………
Forest change and its impact on the quantity of oxygen release in Heilongjiang Province during the Past Century
ZHANG Lijuan,JIANG Chunyan,MA Jun,et al (430)
……………………
………………………………………………………………………………
Soil macro鄄faunal guild characteristics at different successional stages in the Songnen grassland of China
LI Xiaoqiang, YIN Xiuqin, SUN Lina (442)
……………………………
………………………………………………………………………………………
Seasonal dynamics of soil microbial biomass in six forest types in Xiaoxing忆an Mountains, China
LIU Chun, LIU Yankun, JIN Guangze (451)
……………………………………
………………………………………………………………………………………
Landscape, Regional and Global Ecology
Variation of drought and regional response to climate change in Huang鄄Huai鄄Hai Plain XU Jianwen,JU Hui,LIU Qin,et al (460)…
Wind speed changes and its influencing factors in Southwestern China
ZHANG Zhibin,YANG Ying,ZHANG Xiaoping,et al (471)
…………………………………………………………………
………………………………………………………………………
Characteristics of soil carbon density distribution of the Kobresia humilis meadow in the Qinghai Lake basin
CAO Shengkui, CHEN Kelong, CAO Guangchao, et al (482)
…………………………
……………………………………………………………………
Life cycle assessment of carbon footprint for rice production in Shanghai CAO Liming, LI Maobai, WANG Xinqi, et al (491)………
Research Notes
Seasonal changes of ground vegetation characteristics under artificial Caragana intermedia plantations with age in desert steppe
LIU Rentao, CHAI Yongqing, XU Kun, et al (500)
……
………………………………………………………………………………
The experimental study on trans鄄regional soil replacement JIN Yinghua,XU Jiawei,QIN Lijie (509)…………………………………
Sensitivity analysis of swat model on changes of landscape pattern: a case study from Lao Guanhe Watershed in Danjiangkou
Reservoir Area WEI Chong, SONG Xuan, CHEN Jie (517)………………………………………………………………………
625 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34 卷摇
《生态学报》2014 年征订启事
《生态学报》是由中国科学技术协会主管,中国生态学学会、中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
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生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 34 卷摇 第 2 期摇 (2014 年 1 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
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(Semimonthly,Started in 1981)
摇
Vol郾 34摇 No郾 2 (January, 2014)
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