氣候變化對(duì)黃河徑流以及源區(qū)生態(tài)和凍土環(huán)境的影響＊

黃榮輝 周德剛

①中國(guó)科學(xué)院院士，②助理研究員，中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所季風(fēng)系統(tǒng)研究中心，北京 100190

本文綜述了關(guān)于黃河源區(qū)和上游地區(qū)氣候變化及其對(duì)黃河徑流影響的研究及其他有關(guān)研究，并進(jìn)一步討論了氣候變化對(duì)黃河源區(qū)和上游徑流以及源區(qū)生態(tài)和環(huán)境的影響。研究表明：從20世紀(jì)90年代初起黃河源區(qū)和上游年徑流量銳減，它嚴(yán)重影響了黃河中、下游年徑流量，并引起黃河下游在20世紀(jì)90年代斷流天數(shù)的增加；并且還指出，黃河上游和源區(qū)從20世紀(jì)90年代初到新世紀(jì)初降水的減少可能是導(dǎo)致黃河源區(qū)和上游徑流銳減的主要原因，而黃河源區(qū)降水強(qiáng)度的減弱對(duì)于黃河源區(qū)徑流在20世紀(jì)90年代的銳減也有一定影響；此外，本文還表明了從20世紀(jì)80～90年代到新世紀(jì)初黃河源區(qū)氣溫的明顯上升并沒有導(dǎo)致此區(qū)域蒸發(fā)量的太大變化，它對(duì)徑流變化影響不大，但對(duì)此地區(qū)植被和凍土退化有重要影響。

1 引言

黃河流域是中華民族的搖籃地，黃河是中華民族的母親河。黃河流經(jīng)青海、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙、陜西、山西、河南、河北和山東等九省。她不僅灌溉著這九省的農(nóng)田，而且供給這九省和北京、天津兩市部分城鄉(xiāng)居民的用水。雖然黃河年總徑流量不大，大約只有580億m3，只相當(dāng)于長(zhǎng)江年流量的1／16，但她的流程很長(zhǎng)，達(dá)5486 km。承擔(dān)著全國(guó)15%耕地面積和12%人口的供水任務(wù)（引自人民政協(xié)報(bào)，2010）。由于黃河又長(zhǎng)，水流又細(xì)，故她受降水的影響很大。

受全球氣候變暖的影響，從20世紀(jì)80年代以后中國(guó)東北、華北、西北氣溫普遍升高。黃榮輝等［1－4］的研究表明：中國(guó)西北自從20世紀(jì)70年代中后期到21世紀(jì)初夏季降水增加，氣溫升高，而華北地區(qū)降水減少，氣溫升高。并且，施雅風(fēng)［5］的研究也表明了從20世紀(jì)80年代起中國(guó)西北氣候從暖干變暖濕。由于氣候的年代際變化，從20世紀(jì)70年代中后期開始西北地區(qū)夏季降水增加，氣溫升高。

與西北地區(qū)氣候變化相關(guān)聯(lián)，黃河上游氣候也發(fā)生很明顯的年代際變化，這導(dǎo)致了從20世紀(jì)90年代起黃河源區(qū)和上游的徑流量大幅減少［6－10］，嚴(yán)重影響著黃河中、下游的徑流量，致使在90年代黃河下游發(fā)生斷流（圖1），從而嚴(yán)重影響華北地區(qū)的水資源。華北水資源缺乏不僅影響著此地區(qū)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，而且也影響此地區(qū)的城鄉(xiāng)人民用水。為此，國(guó)家不得不花費(fèi)巨資實(shí)施南水北調(diào)工程，從長(zhǎng)江調(diào)水到華北地區(qū)，以緩和華北地區(qū)水資源的缺乏。

圖1 黃河下游利津站黃河斷流天數(shù)的年際變化（資料來源于黃河水利委員會(huì)）

上述的研究中有兩個(gè)問題值得進(jìn)一步關(guān)注：一是從20世紀(jì)90年代初以來黃河上游（特別是源區(qū)）徑流大幅度減少的原因是什么，關(guān)于這個(gè)問題，有的學(xué)者認(rèn)為黃河上游徑流的減少可能是由于上游氣溫上升所導(dǎo)致的蒸發(fā)增強(qiáng)而引起的［11］；而有的學(xué)者認(rèn)為，黃河上游降水減少是導(dǎo)致黃河徑流減少的直接原因［6－8，12］，因此，黃河源區(qū)和上游流域夏季降水和氣溫的變化如何影響此河段的徑流，這是值得進(jìn)一步關(guān)注的科學(xué)問題；二是黃河源區(qū)和上游不僅徑流銳減，而且源區(qū)生態(tài)和凍土退化嚴(yán)重，這與此區(qū)域的氣候變化有何聯(lián)系？為此，在以前研究的基礎(chǔ)上，本文進(jìn)一步討論中國(guó)黃河源區(qū)和上游地區(qū)降水和氣溫的年代際變化對(duì)黃河源區(qū)和上游徑流量以及源區(qū)的生態(tài)和環(huán)境的影響，并且還探討了黃河源區(qū)和上游徑流量的年代際變化對(duì)黃河下游徑流量和華北水資源的影響。

2 黃河上游地區(qū)和源區(qū)氣候的年代際變化特征及其與西北地區(qū)氣候變化的差異

如圖2所示，黃河上游地區(qū)系指蘭州以上的黃河流域，此流域涉及范圍廣，它包括了半干旱區(qū)和高原的高寒半濕潤(rùn)地區(qū)，年均降水量200～600mm；并且，此流域處于高海拔地區(qū)，氣溫偏低，年平均氣溫只有2.6℃。由于此流域處于高海拔地區(qū)，氣溫又低，故蒸發(fā)量不大，加上降水又不算太少，這為黃河提供了比較穩(wěn)定的基流。本節(jié)利用黃河上游和源區(qū)氣象觀測(cè)站1960～2008年的觀測(cè)資料的分析結(jié)果，討論黃河上游地區(qū)和源區(qū)降水和氣溫的年代際變化。

圖2 黃河上游地區(qū)氣象觀測(cè)站分布圖

2.1 黃河上游地區(qū)降水的年代際變化特征及其與西北地區(qū)降水變化的差異

黃榮輝等［8］利用中國(guó)各測(cè)站1951～2000年降水和氣溫的月平均資料分析了中國(guó)各區(qū)域年平均和夏季降水和氣溫各年代的變化特征。結(jié)果表明：中國(guó)西北地區(qū)夏季降水量有很明顯的年代際變化，它經(jīng)歷了20世紀(jì)60～70年代的降水偏少期之后，從80年代起到90年代末降水量增加，在新世紀(jì)初北疆地區(qū)降水繼續(xù)增加，但西北東部降水開始減少。

黃河上游地區(qū)雖處于中國(guó)西北地區(qū)，但此地區(qū)降水的年代際變化特征與西北地區(qū)降水變化有一些不同。為了更好地討論黃河上游地區(qū)降水的變化特征，本文利用黃河上游地區(qū)紅原、若爾蓋、瑪多、達(dá)日、興海、貴德和蘭州等測(cè)站1960～2008年的降水觀測(cè)資料，分析了黃河上游地區(qū)平均的年降水量年際和年代際變化，見圖3（a）。從圖3（a）可以看到：黃河上游地區(qū)氣候平均的年降水量約490mm，大約與現(xiàn)在華北平原北部的年降水量相當(dāng)；并且，它有一定的年際和年代際變化，年際變率可達(dá)±100mm，大約為年降水量的±20%左右，比中國(guó)東部年降水量的年際變率略小。此外，從圖3（a）還可以看到，黃河上游1960～2008年期間降水經(jīng)歷了3個(gè)年代際變化階段，這3個(gè)階段是：從20世紀(jì)60年代初經(jīng)70年代初到80年代后期是降水相對(duì)偏多期，此時(shí)期平均年降水量可達(dá)495.5 mm；從90年代到2002年此地區(qū)的降水又變?yōu)橄鄬?duì)偏少，平均年降水量只有462.5 mm，約減少了33.00mm；從2003年到2008年黃河上游年降水量又呈增多趨勢(shì)，平均年降水量可達(dá)514.9 mm。

圖3 1960～2008年黃河上游地區(qū)平均的年降水量（a）和年平均氣溫（b）的年際變化（（b）中虛線表示變化趨勢(shì)）

上述結(jié)果表明了黃河上游地區(qū)降水的年代際變化不同于西北地區(qū)，西北地區(qū)的北部無論年降水量或者夏季降水量在20世紀(jì)90年代仍繼續(xù)偏多，而黃河上游地區(qū)從90年代到新世紀(jì)初降水量偏少；并且，黃河上游地區(qū)降水的年代際變化不是很明顯，降水量的年代際變率大約為±30mm左右，相當(dāng)于氣候平均值的6.1%，它比華北地區(qū)降水的年代際變率小得多。并且，如圖3（a）所示，黃河上游地區(qū)從20世紀(jì)90年代到2002年平均的年降水量相對(duì)于20世紀(jì)80年代平均的降水量也僅減少了7%左右。因此可以說，黃河上游年降水量的年代際變率不是太明顯。

2.2 黃河上游地區(qū)氣溫的年代際變化特征及其與西北地區(qū)氣溫變化的差異

黃榮輝等［8］的研究表明了西北和華北地區(qū)從20世紀(jì)80年代起到2008年氣溫呈明顯的上升趨勢(shì)，氣溫的升高對(duì)此兩地區(qū)的蒸發(fā)量會(huì)產(chǎn)生影響。

由于黃河上游處于高原的高寒地區(qū)，這里氣溫終年很低，但它也有明顯的年際和年代際變化。黃河上游地區(qū)氣溫的年代際變化可以從紅原、若爾蓋、瑪多、達(dá)日、興海、貴德和蘭州等黃河上游測(cè)站的年平均氣溫變化看出［8］。為了更好地分析黃河上游地區(qū)平均氣溫的變化特征，本文利用上述測(cè)站1960～2008年的氣溫觀測(cè)資料，分析了黃河上游地區(qū)年平均氣溫的年際和年代際變化，見圖3（b）。從圖3（b）可以看到：黃河上游地區(qū)年平均氣溫不僅有較明顯的年際變化，而且有很明顯的年代際變化。在1960～2008年期間，黃河上游地區(qū)氣溫的年代際變化經(jīng)歷了3個(gè)階段：20世紀(jì)60～70年代為相對(duì)偏冷期；從70年代末到80年代中后期為正常期；從80年代中后期到2008年為相對(duì)偏暖期，此地區(qū)的氣溫從80年代后期之后上升非常明顯，相對(duì)于60年代約上升了1.0℃以上。并且，正如圖3（b）中虛線所示，黃河上游地區(qū)年平均氣溫從20世紀(jì)60年代起到新世紀(jì)初一直呈上升趨勢(shì)，每10年此區(qū)域氣溫大約上升了0.24℃。氣溫明顯上升有可能使該地區(qū)的蒸發(fā)量加大，這不利于此流域徑流的產(chǎn)生。

上述結(jié)果表明了黃河上游地區(qū)氣溫的年代際變化趨勢(shì)與西北地區(qū)氣溫的變化趨勢(shì)一致，都經(jīng)歷了20世紀(jì)60～70年代的偏冷期，80～90年代和新世紀(jì)初的偏暖期。然而，黃河上游地區(qū)氣溫偏暖要晚于西北地區(qū)氣溫的變暖，西北地區(qū)的部分地區(qū)在80年代氣溫已偏暖，90年代已明顯偏暖，而黃河上游地區(qū)到80年代后期才開始偏暖。

2.3 黃河源區(qū)降水和氣溫的年代際變化特征

黃河源區(qū)處于高寒的半濕潤(rùn)區(qū)，這里海拔高、降水較多、氣溫低。圖4（a）和圖4（b）分別利用黃河源區(qū)的紅原、若爾蓋、瑪多、達(dá)日和興海五個(gè)測(cè)站的1960～2008年月降水和氣溫資料所計(jì)算的此區(qū)域平均的年降水量和年平均氣溫的年際和年代際變化。如圖4（a）和圖4（b）所示，黃河源區(qū)無論年降水或是年平均氣溫的年代際變化特征基本上與黃河上游地區(qū)平均的年降水和年平均氣溫的年代際變化相一致。從圖4（a）可以看到，黃河源區(qū)在1960～2008年期間降水也經(jīng)歷了三個(gè)年代際變化階段：從20世紀(jì)60年代經(jīng)70年代到80年代末為降水相對(duì)偏多期，此時(shí)期黃河源區(qū)平均年降水量大約可達(dá)524.5 mm；但從20世紀(jì)90年代初到2002年，黃河源區(qū)平均年降水量只有491.5 mm，相對(duì)于80年代，此時(shí)期降水大約減少了33.0mm；從2003年到2008年黃河源區(qū)年降水量又呈增多趨勢(shì)，平均年降水量達(dá)538.3 mm。并且，從圖4b可以看到，在1960～2008年期間，黃河源區(qū)的氣溫也經(jīng)歷了三個(gè)階段：在20世紀(jì)60～70年代為相對(duì)偏冷期；從70年代末到80年代中后期為正常期；80年代中后期到2008年為相對(duì)偏暖期。正如圖4（b）中虛線所示，黃河源區(qū)年平均氣溫從20世紀(jì)60年代起到新世紀(jì)一直呈上升趨勢(shì)，每10年此區(qū)域氣溫大約上升0.31℃。黃河源區(qū)氣溫明顯上升將對(duì)此區(qū)域的生態(tài)和凍土帶來影響。

比較圖4（a）與圖3（a），可以看到，黃河源區(qū)年降水量與上游地區(qū)年降水量的年代際變化趨勢(shì)相一致，都經(jīng)歷了三個(gè)階段，無論是黃河上游地區(qū)或是黃河源區(qū)年降水量在20世紀(jì)90年代均呈減少趨勢(shì)。比較圖4（b）與圖3（b），同樣可以看到，黃河源區(qū)平均氣溫的年代際變化與上游地區(qū)平均氣溫的變化趨勢(shì)相一致，都從20世紀(jì)60年代起到新世紀(jì)初一直呈上升趨勢(shì)，特別從80年代中后期開始?xì)鉁囟汲拭黠@變暖趨勢(shì)。

圖4 1960～2008年黃河源區(qū)平均的年降水量（a）和年平均氣溫（b）的年際變化（（b）中虛線表示變化趨勢(shì)）

3 黃河源區(qū)和上游徑流量年際和年代際變化及其對(duì)下游和華北平原水資源的影響

根據(jù)劉昌明等［13］的研究，黃河源區(qū)年平均流量大約為204.7億m3，可占到黃河多年平均徑流量的35.3%，因此，黃河源區(qū)是黃河重要的產(chǎn)流區(qū)，并為黃河中、下游提供了較穩(wěn)定的徑流量。

3.1 黃河源區(qū)年徑流量的變化

受氣候變化的影響，黃河上游及源區(qū)的徑流有很大的年際和年代際變化。圖5是1960～2003年期間表征黃河源區(qū)徑流量的唐乃亥水文站年徑流量的年際變化。從圖5可以看到：黃河源區(qū)的年徑流量不僅有很大的年際變化，它大約為準(zhǔn)6a周期，而且它有很大的年代際變化。從20世紀(jì)60年代到新世紀(jì)初，黃河源區(qū)年徑流量經(jīng)歷了兩個(gè)階段的年代際變化：從20世紀(jì)60年代中期到80年代后期的相對(duì)偏豐期，平均年徑流量達(dá)220.5億m3；從90年代初到2008年的相對(duì)偏枯期，平均年徑流量只有170.6億m3，比80年代減少了近50億m3，即減少了23%。

圖5 黃河源區(qū)出水口唐乃亥水文站觀測(cè)的黃河年徑流量的年際和年代際變化

3.2 黃河上游年徑流量的變化

圖6是表征黃河上游徑流量的蘭州水文站年徑流量的年際變化。比較圖6與圖5，可以看到，黃河上游的年徑流量與源區(qū)的年徑流量變化趨勢(shì)基本相同，它不僅有很大的年際變化，而且有很大的年代際變化。黃河上游年徑流量也同樣經(jīng)歷了兩個(gè)階段的年代際變化：從20世紀(jì)60年代初期到80年代后期的相對(duì)偏豐期，平均年徑流量達(dá)到357.7億m3；從90年代初到新世紀(jì)初的相對(duì)偏枯期，平均年徑流量只有256.0億m3，比80年代大約減少了100億m3，即減少了近30%。

圖6 黃河上游出水口蘭州水文站觀測(cè)的年徑流量的年際變化

從上面的分析結(jié)果可以看到，無論是黃河源區(qū)或是上游地區(qū)，在20世紀(jì)90年代和新世紀(jì)初徑流量銳減，大約比80年代減少了20%～30%，這勢(shì)必對(duì)黃河中、下游徑流產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

3.3 黃河上游徑流變化對(duì)黃河下游和華北水資源的影響

黃河從上游流經(jīng)甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西等省，從花園口經(jīng)河南、河北、山東流到渤海，是華北地區(qū)重要的水資源來源。黃河河水不僅是位于華北地區(qū)的內(nèi)蒙、山西、河北、河南和山東等省部分地區(qū)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)用水的主要來源，也是上述這些省份部分城鄉(xiāng)居民日常生活用水的來源；并且，由于近年來天津和北京兩市水資源缺乏，也從黃河調(diào)水來補(bǔ)充。因此，從黃河上游來水量的變化將直接影響黃河中游地區(qū)以及下游的華北地區(qū)水資源的變化。圖7是表征黃河中游流量的鄭州花園口水文站實(shí)測(cè)的各年代平均年徑流量的變化。從圖7可以看到，在20世紀(jì)50年代花園口平均天然徑流量大約是484億m3，而60年代上升到506.0億m3，70年代又下降到380億 m3，80年代又上升到425.1億 m3［14］。然而，根據(jù)統(tǒng)計(jì)［14］，花園口1990～1996年平均的黃河年徑流量只有287.2億m3，比起80年代黃河徑流量大約減少了32.4%，這與黃河上游徑流量在90年代的變化率大約一致。這表明了在90年代，從花園口流到黃河下游的徑流量比80年代減少了32.4%。

圖7 花園口水文站實(shí)測(cè)黃河年徑流量的年代際變化

黃河中游徑流量在20世紀(jì)90年代的銳減引起了黃河下游在90年代流量的銳減，從而導(dǎo)致黃河下游斷流的天數(shù)增多，最多在1997年黃河利津站斷流達(dá)226天（圖1），而且斷流河段變長(zhǎng)，達(dá)700km之長(zhǎng)。黃河下游斷流一方面是由于花園口以下的黃河下游地區(qū)工農(nóng)業(yè)用水量增加所致，另一方面也是由于上游來水量減少所致。

從上面的分析可以看到，黃河中、下游徑流量在20世紀(jì)90年代也呈明顯銳減趨勢(shì)，這與上游來水量的銳減有密切關(guān)系。因此，黃河源區(qū)和上游徑流量的變化對(duì)于黃河中、下游徑流量的變化有直接影響，特別對(duì)于華北地區(qū)水資源的變化有著重要影響。黃河下游徑流量的銳減以及黃河斷流不僅嚴(yán)重影響了華北地區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)用水，而且嚴(yán)重影響華北地區(qū)部分城鄉(xiāng)居民的用水。

4 黃河源區(qū)和上游地區(qū)氣候變化對(duì)黃河源區(qū)和上游年徑流量的影響

上述分析結(jié)果表明了黃河無論源區(qū)或是上游年徑流量在20世紀(jì)90年代發(fā)生了銳減現(xiàn)象，這種現(xiàn)象肯定是與此區(qū)域的氣候變化密切相關(guān)的。正如張士鋒等［11］的研究，黃河源區(qū)的水循環(huán)變化是與此區(qū)域的氣候變化密切相關(guān)的。然而，到底是黃河源區(qū)和上游地區(qū)的降水變化引起的徑流量變化大，還是由于氣溫變化通過蒸發(fā)影響徑流量的變化大，這是值得進(jìn)一步探討的問題。

4.1 黃河源區(qū)和上游地區(qū)降水量變化對(duì)年徑流量的影響

圖8是唐乃亥測(cè)站所觀測(cè)的1960～2008年年徑流量標(biāo)準(zhǔn)化距平與黃河源區(qū)年降水量標(biāo)準(zhǔn)化距平的年際變化曲線。把圖8虛線所表示的黃河源區(qū)年徑流量標(biāo)準(zhǔn)化距平與圖8中實(shí)線所表示的黃河源區(qū)年平均降水標(biāo)準(zhǔn)化距平的變化相比較，可以看到，黃河源區(qū)的年徑流距平的年際變化與此區(qū)域年降水距平的年際變化有很好的相關(guān)性，它們之間的相關(guān)度可達(dá)0.804，通過99%的顯著性檢驗(yàn)。這正如張國(guó)勝等［12］和藍(lán)永超等［6－7］所指出的黃河上游降水與徑流有較好的關(guān)系。并且，從圖8還可以看到，從20世紀(jì)90年代初一直到2008年黃河源區(qū)的年徑流量有顯著的減少，相對(duì)于80年代徑流的偏豐期，從90年代到2008年（除2005年外）黃河源區(qū)的徑流大約減少了23%。然而，如圖3（a）所示，相對(duì)于60～80年代的年降水量，在90年代到新世紀(jì)初黃河源區(qū)的年降水量減少才不到10%。這表明了從20世紀(jì)90年代到新世紀(jì)初黃河源區(qū)的降水變化對(duì)徑流的變化產(chǎn)生一定的影響，但不能簡(jiǎn)單地只從降水量多少來解釋黃河源區(qū)徑流的變化。

圖8 唐乃亥水文觀測(cè)站實(shí)測(cè)1960～2008年黃河源區(qū)年徑流標(biāo)準(zhǔn)化距平（虛線）與黃河源區(qū)年降水標(biāo)準(zhǔn)化距平（實(shí)線）的年際變化曲線

圖9是1960～2008年表征黃河上游徑流量的蘭州水文站年徑流量標(biāo)準(zhǔn)化距平（虛線）與年降水量標(biāo)準(zhǔn)化距平（實(shí)線）的年際變化。把圖9中的虛線與實(shí)線相比較，可以看到，與源區(qū)徑流和降水之間的關(guān)系一樣，黃河上游地區(qū)的年徑流距平變化與年降水距平也有顯著的相關(guān)，它們之間的相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.64，通過了99%顯著性檢驗(yàn)；并且，從圖9還可以看到，從20世紀(jì)90年代初到2008年黃河上游年徑流量也銳減，當(dāng)然，黃河上游徑流銳減與源區(qū)徑流銳減有直接關(guān)系。雖然從2003年黃河上游年降水量已有增多，但年徑流量沒有顯著增加。

圖9 蘭州水文觀測(cè)站測(cè)得1960～2008年黃河上游年徑流標(biāo)準(zhǔn)化距平（虛線）和年降水量的標(biāo)準(zhǔn)化距平（實(shí)線）

從以上分析可以看到，在20世紀(jì)90年代無論是黃河源區(qū)或是黃河上游徑流量都出現(xiàn)銳減，為何造成黃河源區(qū)徑流在90年代到21世紀(jì)初出現(xiàn)如此大的銳減？這是一個(gè)值得進(jìn)一步深入探討的問題。

4.2 黃河源區(qū)降水強(qiáng)度變化對(duì)徑流的影響

在4.1部分中已分析了黃河源區(qū)和上游地區(qū)降水對(duì)徑流的影響，表明了黃河源區(qū)和上游的徑流很大程度依賴于源區(qū)和上游地區(qū)的降水。但是，從20世紀(jì)90年代初到2002年，無論黃河源區(qū)或是上游地區(qū)年降水量減少不到10%，為何卻造成源區(qū)和上游徑流量減少了20%～30%之多，它是否與降水強(qiáng)度的變化有一定關(guān)系？為此，本小節(jié)進(jìn)一步討論黃河源區(qū)降水強(qiáng)度的變化。

由于考慮到黃河源區(qū)冬季降水較少，大部分降水集中在3～10月，故把降水的時(shí)間選取在每年的3～10月，并參照降雨強(qiáng)度的定義，把區(qū)域平均降水的強(qiáng)度分為弱降水（日降水量小于10mm）、中等強(qiáng)度降水（日降水量在10～25 mm之間）和強(qiáng)降水（日降水量大于25 mm）類。圖10是1960～2008年黃河源區(qū)上述三類不同強(qiáng)度降水發(fā)生天數(shù)的年際變化。從圖10可以看到，與80年代相比，弱降水的天數(shù)在90年代沒有明顯的變化，但中等強(qiáng)度降水和強(qiáng)降水的天數(shù)從80年代后期起均有較大程度的減少，特別是強(qiáng)降水減少更為明顯。如果把降水時(shí)間選取在6～9月，中等強(qiáng)度和強(qiáng)降水的天數(shù)從80年代后期呈現(xiàn)出更明顯減弱的趨勢(shì)（圖略）。因此，無論在夏季或是3～10月份，黃河源區(qū)降水的強(qiáng)度均有明顯的減弱趨勢(shì)，特別是強(qiáng)降水的發(fā)生次數(shù)明顯減少，這對(duì)該區(qū)域徑流產(chǎn)生不利的影響。

圖10 1960～2008年黃河源區(qū)弱降水（a）、中等強(qiáng)度降水（b）和強(qiáng)降水（c）年發(fā)生次數(shù)的年際變化（圖中虛線表示7年滑動(dòng)平均）

一般來說，在降水過程中，當(dāng)降水強(qiáng)度減弱時(shí)，地表直接徑流出現(xiàn)的時(shí)間變長(zhǎng)，形成地表直接徑流的比例也減少，甚至不會(huì)形成地表徑流，更多的降水將入滲到土壤中去，因此，黃河源區(qū)降水強(qiáng)度的減弱對(duì)于徑流的產(chǎn)生會(huì)造成不利的影響。

從以上分析可以看到，黃河源區(qū)降水在90年代的減少是黃河源區(qū)從90年代初到2008年年徑流量明顯減少的重要原因，但降水強(qiáng)度的減弱對(duì)于徑流的減少也有一定的影響。

4.3 黃河源區(qū)氣溫和蒸發(fā)變化對(duì)年徑流量的影響

上述表明了黃河源區(qū)和上游地區(qū)的年平均氣溫從20世紀(jì)60年代到2008年呈明顯上升趨勢(shì)，相對(duì)于20世紀(jì)60年代，在新世紀(jì)初黃河源區(qū)的年平均氣溫約上升了1.0℃。黃榮輝等［8］的研究表明了黃河源區(qū)的徑流變化與年平均氣溫的年際變化沒有顯著的相關(guān)，它們之間的相關(guān)系數(shù)僅為－0.16。因此，黃河源區(qū)的徑流受降水變化的影響要比受氣溫變化的影響更為顯著。

區(qū)域氣溫一般要通過蒸發(fā)對(duì)區(qū)域徑流產(chǎn)生影響。蒸發(fā)既是水力平衡的重要變量，又是地面能量交換過程中的重要環(huán)節(jié)，它受氣象條件以及下墊面條件的綜合作用，是一個(gè)復(fù)雜的過程。黃河源區(qū)氣溫的變化影響徑流也主要通過蒸發(fā)作用，但與源區(qū)氣候和徑流變化的研究相比，對(duì)源區(qū)蒸發(fā)的研究相對(duì)較少，并且氣候變暖對(duì)源區(qū)蒸散發(fā)影響的研究也還存在著較大的分歧，如李林等［15］和張士鋒等［11］認(rèn)為隨著黃河源區(qū)氣候的變化，蒸散量呈現(xiàn)逐年增加的趨勢(shì)。但根據(jù)邱新法等［16］對(duì)黃河流域近40年蒸發(fā)皿的蒸發(fā)量（潛在蒸發(fā)能力）分析結(jié)果，區(qū)域蒸發(fā)皿蒸發(fā)量卻呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。由于這兩種觀點(diǎn)存在著明顯的差別，為此，周德剛和黃榮輝［17］利用黃河源區(qū)觀測(cè)的氣溫、風(fēng)速、濕度和日照等觀測(cè)資料，不僅采用FAO Penman－Monteith方法對(duì)黃河源區(qū)的蒸發(fā)進(jìn)行估算，而且還依據(jù)黃河源區(qū)長(zhǎng)波輻射的觀測(cè)資料對(duì)FAO Penman－Monteith公式中的長(zhǎng)波輻射進(jìn)行訂正，再對(duì)黃河源區(qū)的蒸發(fā)進(jìn)行計(jì)算。雖然利用這兩種方法所計(jì)算黃河源區(qū)蒸發(fā)量在年代際變化趨勢(shì)上有較好的一致性，但它們都比實(shí)際蒸發(fā)量偏大。最近，Yang等［18］對(duì)SiB2陸面過程模式進(jìn)行改進(jìn)，并利用此改進(jìn)模式對(duì)青藏高原的蒸發(fā)進(jìn)行計(jì)算，利用此模式所計(jì)算的青藏高原的蒸發(fā)與實(shí)際蒸發(fā)比較接近，為此，本文采用Yang等［18］改進(jìn)的SiB2陸面過程模式（即ITPSiB2模式）對(duì)黃河源區(qū)各氣象站點(diǎn)蒸發(fā)進(jìn)行模擬，并對(duì)各站點(diǎn)進(jìn)行加權(quán)平均得到黃河源區(qū)的蒸發(fā)距平。

圖11是利用ITPSiB2陸面過程模式計(jì)算所得到的1960～2006年黃河源區(qū)蒸發(fā)距平的年際變化。從圖11可以看到：黃河源區(qū)的蒸發(fā)在20世紀(jì)60～70年代還比較??；在80年代此區(qū)域蒸發(fā)處于相對(duì)平穩(wěn)的變化；從90年代初到21世紀(jì)初黃河源區(qū)蒸發(fā)有所增加，但不太明顯。并且，從圖11中虛線可以看到，黃河源區(qū)蒸發(fā)從20世紀(jì)60年代起隨著氣溫的上升而有所增加，但增加不是很明顯，區(qū)域平均的蒸發(fā)量每年大約只增加了0.75 mm。雖然黃河源區(qū)氣溫在20世紀(jì)90年代明顯上升，這利于蒸發(fā)的增加，但源區(qū)的風(fēng)速在減弱，它又不利于蒸發(fā)，這兩者變化的抵消作用使得此區(qū)域的蒸發(fā)變化不大，因而徑流變化與氣溫變化之間的關(guān)系并不是很好，而是主要依賴于降水量和降水強(qiáng)度的變化。

圖11 利用ITPSiB2陸面過程模式所估算的1960～2006年黃河源區(qū)平均的年蒸發(fā)量距平的年際變化（圖中虛線為變化趨勢(shì)）

以上分析可以看到，黃河源區(qū)的蒸發(fā)從20世紀(jì)90年代到21世紀(jì)初并沒有明顯增強(qiáng)，因此，氣溫上升所導(dǎo)致的蒸發(fā)變化并不是黃河源區(qū)徑流減少的重要原因。

5 黃河源區(qū)氣候變化對(duì)源區(qū)生態(tài)和凍土環(huán)境的影響

上述分析表明了黃河源區(qū)氣溫從20世紀(jì)60年代到21世紀(jì)初一直呈上升趨勢(shì)，雖然它對(duì)此區(qū)域的蒸發(fā)影響不大，但氣溫上升勢(shì)必影響此區(qū)域的植被和凍土。為此，本節(jié)討論黃河源區(qū)氣候變化對(duì)植被和凍土環(huán)境的影響。

5.1 氣候變化對(duì)黃河源區(qū)植被變化的影響

黃河源區(qū)氣候變化對(duì)此區(qū)域的植被有重要影響，近幾年通過衛(wèi)星遙感影像資料對(duì)比研究，表明了近十多年來黃河源區(qū)高寒草地生態(tài)系統(tǒng)已嚴(yán)重退化［19］。NDVI是表征植被生長(zhǎng)狀態(tài)和植被空間分布密度的指示因子，楊建平等［20］利用歸一化植被指數(shù)（NDVI）資料分析了達(dá)日以上黃河源區(qū)的區(qū)域植被變化，指出在源區(qū)NDVI也顯著減小，在達(dá)日植被活動(dòng)性增加明顯。為了分析植被在時(shí)間上的連續(xù)變化，周德剛和黃榮輝［17］選取1982～2001年期間8 km分辨率Pathfinder NOAA2AVHRR／NDVI數(shù)據(jù)，對(duì)20世紀(jì)80～90年代黃河源區(qū)植被的變化進(jìn)行分析。

根據(jù)牧業(yè)氣象觀測(cè)和NDVI數(shù)值變化，把植被的生長(zhǎng)期定義在每年的5～10月，對(duì)于1994年9～10月缺損的數(shù)據(jù)用前后兩年的值平均來代替，這樣可得20年來NDVI平均值的分布。如圖12（a）所示，近20年黃河源區(qū)NDVI在東南方向值較大，最大值在瑪曲、若爾蓋和久治一帶，而在源頭區(qū)NDVI值很小。如果用1997～2001年的NDVI平均值減去1982～1986年的NDVI的平均值來表示植被的變化狀況，則可得黃河源區(qū)植被的變化趨勢(shì)，如圖12（b）所示，在黃河源頭區(qū)以及在源區(qū)的東北方向興海和唐乃亥一帶植被呈退化趨勢(shì)，而在達(dá)日以下的東南大部分區(qū)域植被活動(dòng)性有增加的趨勢(shì)。由于在黃河源區(qū)NDVI值很小，NDVI的減小意味著在黃河源區(qū)植被呈現(xiàn)明顯的退化趨勢(shì)，在達(dá)日以下的區(qū)域NDVI值較大，但此區(qū)域NDVI增加的趨勢(shì)相對(duì)來說沒有源區(qū)植被退化的速度明顯。此外，圖12（c）表示黃河源區(qū)平均NDVI的年際變化，從圖12（c）同樣可以看到，黃河源區(qū)NDVI除在1993和1994年較大外，在1994年之后呈現(xiàn)出減小的趨勢(shì)，這表明黃河源區(qū)的植被從區(qū)域平均看呈現(xiàn)退化趨勢(shì)。

上述結(jié)果表明黃河源區(qū)從20世紀(jì)90年代初起呈現(xiàn)出明顯退化的趨勢(shì)，這一方面可能是由于源區(qū)降水減少，另一方面也可能是由于過度放牧和氣溫上升所導(dǎo)致的鼢鼠大量增加所致。

5.2 氣候變化對(duì)黃河源區(qū)凍土層變化的影響

上面分析已表明黃河源區(qū)氣溫的明顯上升對(duì)此區(qū)域植被退化有重要影響，同樣，氣溫上升對(duì)區(qū)域的凍土層也會(huì)產(chǎn)生重要影響。為此，本小節(jié)討論黃河源區(qū)增暖對(duì)源區(qū)凍土層變化的影響。圖13（a）和圖13（b）分別表示黃河源區(qū)達(dá)日和瑪曲站凍土層上下限的年際變化及年代際變化趨勢(shì)。從圖13（a）和圖13（b）可以看到：自20世紀(jì)80年代以來，達(dá)日和瑪曲最大凍土層深度正在不斷變淺，其中以1～3月的變化最為明顯，平均凍土層深度每10年變淺了11 cm左右；并且，在4月份，瑪曲站的凍土上層的位置也存在明顯下移的趨勢(shì)，見圖13（c），此站周圍凍土上層每10年下移6.7 cm。由于黃河源區(qū)的氣溫明顯上升，使得凍土深度的不斷變淺和凍土上層位置的下移，從而導(dǎo)致了多年凍土層變薄，甚至個(gè)別小范圍的多年凍土層消失，而季節(jié)性凍土層變厚。由于凍土層上層位置的下移，這就使得凍結(jié)層上方的水位也下移。

圖12 黃河源區(qū)近20年平均的NDVI分布（a）和1997～2001年平均的NDVI相對(duì)1982～1986年平均的變化（b）以及區(qū)域平均的NDVI近20年的變化（c），其中（c）中虛線表示3次樣條擬合

上述分析結(jié)果表明了由于黃河源區(qū)氣溫升高，使得此區(qū)域冬春季凍土層明顯變薄，凍土層上層下移。凍土層變薄的結(jié)果是：一方面可以造成土壤水從上層向土壤深處滲漏，從而導(dǎo)致徑流減弱；另一方面，原來凍結(jié)層之上埋藏較淺的沼澤草甸區(qū)由于水位的下移而露現(xiàn)，造成了土壤蒸發(fā)能力的增加，這種變化也可以導(dǎo)致徑流減少。

圖13 黃河源區(qū)達(dá)日（a）和瑪曲（b）站凍土下限的變化趨勢(shì)以及瑪曲在4月凍土上限的變化趨勢(shì)（c）（圖中粗斜線表示變化趨勢(shì)）

6 結(jié)論和討論

本文綜述了我們最近關(guān)于黃河源區(qū)和上游地區(qū)的氣候變化對(duì)黃河源區(qū)和上游徑流以及源區(qū)植被和凍土環(huán)境影響的研究及其他有關(guān)研究，表明了無論黃河源區(qū)或是黃河上游徑流從20世紀(jì)90年代初到新世紀(jì)初發(fā)生了明顯減少的現(xiàn)象，黃河上游徑流的銳減嚴(yán)重影響了黃河中、下游的徑流量，并引起了90年代黃河下游斷流天數(shù)的增加和華北水資源的缺乏。并且，研究還進(jìn)一步表明了黃河源區(qū)和上游地區(qū)徑流量從90年代起到21世紀(jì)初的銳減不僅與此流域在90年代降水量減少密切相關(guān)，而且與此流域降水強(qiáng)度減弱也有一定關(guān)系。此外，研究還表明了黃河源區(qū)氣候變化也嚴(yán)重影響了源區(qū)的植被和凍土層，從90年代起黃河源區(qū)的明顯升溫使得此地區(qū)的植被和凍土層發(fā)生了明顯退化。

最近，夏軍等［21］分析了黃河流域氣候變化對(duì)黃河流域水資源的變化，指出了降水和氣溫是影響黃河流域徑流量的重要?dú)夂蛞蜃?。然而，依?jù)我們的研究結(jié)果，黃河源區(qū)和上游流域降水從20世紀(jì)90年代初到新世紀(jì)初雖有一定減少，但不太明顯，相對(duì)于80年代降水減少不到10%左右，而在此時(shí)期黃河源區(qū)和上游徑流減少了近30%，這是一個(gè)值得深入探討的問題。降水減少無疑是黃河源區(qū)和上游徑流銳減的一個(gè)很重要原因，但從我們的研究結(jié)果看：黃河源區(qū)和上游在90年代年降水量的減少只能說明黃河源區(qū)和上游在90年代年徑流減少的一部分，還不能完全說明此流域徑流的減少；并且，黃河源區(qū)和上游從80年代到新世紀(jì)初雖氣溫明顯上升，但由于黃河源區(qū)處于高寒地區(qū)，蒸發(fā)量不大，氣溫的上升沒有導(dǎo)致蒸發(fā)量太大的改變。因此，黃河源區(qū)和上游地區(qū)的年徑流量在90年代銳減原因是多方面的，如本文所指出的黃河源區(qū)降水強(qiáng)度的減弱也對(duì)此區(qū)域徑流的銳減有一定作用。因此，關(guān)于黃河源區(qū)年徑流量在20世紀(jì)90年代銳減的成因中許多問題值得進(jìn)一步深入探討。

（2012年1月5日收到）

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因此，在缺乏領(lǐng)軍型企業(yè)的產(chǎn)業(yè)環(huán)境中，中小跨境電商出口企業(yè)要做大做強(qiáng)需要解決以下三個(gè)問題：一是如何加快人才引進(jìn)與培養(yǎng)，優(yōu)化人力資源配置，提高中小跨境電商企業(yè)實(shí)力，促進(jìn)企業(yè)規(guī)模擴(kuò)張；二是如何大力引進(jìn)和培育包括跨境電商平臺(tái)型企業(yè)、運(yùn)營(yíng)型企業(yè)和服務(wù)型企業(yè)在內(nèi)的領(lǐng)軍型跨境電商企業(yè)，激活大企業(yè)人力資本在吸引力、社交輻射力、保留能力上的稟賦優(yōu)勢(shì)，破解人才緊缺和結(jié)構(gòu)不合理的難題，促進(jìn)中小企業(yè)開拓海外市場(chǎng)；三是如何構(gòu)建領(lǐng)軍型跨境電商企業(yè)與中小企業(yè)健康發(fā)展的互動(dòng)機(jī)制，發(fā)揮其在協(xié)作引領(lǐng)、營(yíng)銷網(wǎng)絡(luò)、產(chǎn)品輻射、資源渠道和知識(shí)輸出等方面的示范作用，為中小企業(yè)健康良好發(fā)展提供有力支撐。

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