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祁連山作為我國重要的生態(tài)安全屏障，是我國重點生態(tài)功能區(qū)中的“水源涵養(yǎng)區(qū)”，是石羊河、黑河、疏勒河三大內(nèi)陸河流域發(fā)源地。然而，氣候變暖導(dǎo)致祁連山冰凍圈持續(xù)退縮，過去10多年濫牧、濫伐、采礦等人類活動更加劇了祁連山生態(tài)的惡化，祁連山水源涵養(yǎng)功能退化，局部生態(tài)環(huán)境問題十分突出，嚴(yán)重影響了祁連山整體、長期的生態(tài)服務(wù)功能和生態(tài)屏障作用，其中下游區(qū)域面臨著社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展受到水資源稟賦不足的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在此背景下，對祁連山未來氣候變化進(jìn)行預(yù)估具有重要意義。然而，過去的氣候模擬預(yù)估往往聚焦中國地區(qū)、中國西部和青藏高原，大空間尺度的模擬分析對祁連山復(fù)雜地區(qū)的氣候狀況描述簡略，針對整個祁連山的詳細(xì)預(yù)估尚且缺乏。
基于此，蘭州大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，西部教育部重點實驗室勾曉華教授團(tuán)隊利用“協(xié)調(diào)區(qū)域氣候降尺度試驗”CORDEX-CORE框架中使用的德國區(qū)域氣候模式REMO在三個不同CMIP5全球氣候模式驅(qū)動下生成的25km分辨率的模擬數(shù)據(jù)集，基于觀測資料對區(qū)域氣候模式在歷史時期1971—2000年的模擬性能進(jìn)行評估的基礎(chǔ)上，預(yù)估了祁連山地區(qū)2011—2100年在RCP2.6和RCP8.5情景下年平均和季節(jié)氣溫和降水的變化。研究結(jié)果表明，REMO模式能夠較好地模擬出祁連山氣溫和降水的空間分布及季節(jié)性變化，氣溫模擬存在冷偏差，降水模擬表現(xiàn)為濕偏差，在湖泊周圍呈現(xiàn)暖濕中心。預(yù)估結(jié)果表明祁連山地區(qū)氣溫在未來將明顯升高，在RCP2.6情景下，2011-2100年升溫幅度呈先上升再下降的變化趨勢，2071-2100年相對于1971-2000年參考時段平均升溫1.74°C(圖1);在RCP8.5情景下，氣溫在2011-2100年呈持續(xù)增加趨勢，2071-2100年平均升溫達(dá)到5.36°C。未來變暖存在季節(jié)性差異，三個時段內(nèi)不同情景下升溫幅度最大都發(fā)生在冬季，中期和遠(yuǎn)期在夏季升溫幅度最小。區(qū)域年降水的增加并不明顯，只在幾個年份出現(xiàn)明顯增加或減少。該研究認(rèn)為在本世紀(jì)末(2071-2100年)，兩種情景下祁連山冬、春季的降水明顯增加，而在祁連山東部夏、秋季降水將明顯減少(圖2)，該區(qū)出現(xiàn)極端氣候(干旱)的機(jī)率將增加，對該地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)系統(tǒng)可能會產(chǎn)生較大影響。該研究為氣候變暖背景下祁連山的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展等提供了參考。
圖1. 三個CMIP5全球氣候模式驅(qū)動REMO模擬及其集合平均(ENS)的祁連山地區(qū)2011-2100年相對于1971-2000年年平均氣溫變化
圖2. 三個CMIP5全球模式驅(qū)動REMO模擬及其集合平均(ENS)的祁連山地區(qū)2071—2100年相對于1971—2000年季節(jié)降水變化的空間分布
本研究以“Projections of surface air temperature and precipitation in the 21st century in the Qilian Mountains, Northwest China, using REMO in the CORDEX”為題，于2022年4月8日在Advances in Climate Change Research雜志在線發(fā)表。蘭州大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院研究生劉蘭婭為論文第一作者，勾曉華教授和王學(xué)佳教授為共同通訊作者。研究工作得到中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(XDA20100102)、國家重點研發(fā)計劃項目(2019YFC0507401)、第二次青藏高原科學(xué)考察與研究計劃項目(2019QZKK0208)、國家自然科學(xué)基金(41771068)、生態(tài)水文與內(nèi)陸河流域重點實驗室(KLEIRB-ZS-20-04)、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(2018460)項目的資助。