0引言

氣候變化已成為當(dāng)前全球關(guān)注的熱點問題。監(jiān)測數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示，在全球范圍氣候變化呈現(xiàn)出溫度升高（1906—2005年溫度升高0.74℃）、降水時空異質(zhì)性增強和氣候災(zāi)害事件頻繁發(fā)生的特征[1-2]，且有研究[3]預(yù)估，2010—2060年，平均氣溫可能升高1.3℃(1.1~1.4℃)。中國氣候變化與全球氣候變化保持基本一致的特征，主要指標的變化幅度較全球平均水平略強[4]。陸地是人類賴以生存的環(huán)境主體，以“氣候變暖”為標志的全球氣候變化對陸地生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了強烈影響[5]，森林、農(nóng)田、草原作為3大陸地生態(tài)系統(tǒng)極易受到氣候變化的沖擊。目前，國內(nèi)外有關(guān)氣候變化對陸地生態(tài)系統(tǒng)影響與系統(tǒng)響應(yīng)的研究主要集中于森林和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)[6-15]。對于中國而言，草原是面積最大的綠色生態(tài)屏障，堅守著森林、農(nóng)田等其他植被難以延伸的干旱、高寒等自然環(huán)境最為嚴酷、生態(tài)環(huán)境最為脆弱的廣闊地域，中國草原占國土面積的比重和其特殊的地理分布，彰顯了其極其重要的國家生態(tài)安全戰(zhàn)略地位[16]，同時也賦予草原在應(yīng)對氣候變化作用方面的重要性和不可替代性。但是，關(guān)于草原生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化響應(yīng)的研究還較少，近年來才開始受到研究者們的重視，雖然相繼有一些探索性的研究成果[17-26]，但與農(nóng)田、森林生態(tài)系統(tǒng)相比，在研究的深度和廣度上都略顯遜色，亟待進行階段性總結(jié)，以提出未來研究方向。

1溫帶草原區(qū)氣候變化趨勢、特征及預(yù)測研究

1.1溫帶草原區(qū)氣候核心要素變化趨勢的研究

1.1.1溫度升高明顯

溫度升高是氣候變化的主要表征之一，無論在全球還是國家尺度，都有大量的數(shù)據(jù)可以證明。內(nèi)蒙古草原區(qū)地處北半球，是溫度變化最為明顯的地帶之一，近年來大量的以點代區(qū)的研究結(jié)果不斷支持氣溫升高的結(jié)論。從內(nèi)蒙古大尺度空間區(qū)域來看，吳學(xué)宏等[27]選用內(nèi)蒙古各盟市2~3個記錄年代較長的代表性站點，用多年平均氣溫反映氣候冷暖變化的情況，其研究結(jié)果顯示，20世紀70年代中期以前，氣溫為負距平較多；70年代后期，氣溫為正距平偏多，特別是80年代中后期，全部為正距平。這表明20世紀70年代以后，內(nèi)蒙古地區(qū)出現(xiàn)了持續(xù)性增暖，80年代以后，增暖趨勢明顯增強，到90年代，氣溫呈現(xiàn)加速上升趨勢。從局地區(qū)域來看，不同生態(tài)類型草原區(qū)溫度也朝著增加趨勢發(fā)生變化。劉及東等[28]利用呼倫貝爾鄂溫克自治旗中心氣象站數(shù)據(jù)代表草甸草原區(qū)分析了1959—2006年間的氣候變化，結(jié)果表明，期間該地區(qū)的平均氣溫總體變化趨勢先降后升，1959—1970年平均氣溫-2.15℃，1971—1980年10年平均溫度為-2.28℃，1981—1990年升高到-1.55℃，1991—2000年為-0.74℃，2001—2006年升至0.47℃?？梢?，從20世紀70年代初開始，該區(qū)域的升溫趨勢非常明顯。云文麗等[29]以錫林浩特站為典型草原區(qū)代表性氣象站，分析了1953—2003年區(qū)域平均氣溫的變化，研究結(jié)果表明，期間平均溫度在波動中逐漸升高，上升趨勢和全球變暖的趨勢相一致，50年來氣溫累計上升大約3.4℃，特別是近20年平均氣溫累計上升4℃，另對季節(jié)變化的分析顯示，4個季度的氣溫都有不同程度的升高，但是冬季和春季氣溫增加趨勢較夏秋季明顯。韓芳等[30]利用11個氣象站點1961—2007年的氣象資料分析了中溫性荒漠草原溫度的變化情況，研究結(jié)果顯示，50年來區(qū)域年平均氣溫呈極顯著上升趨勢，每10年上升0.49℃（50年累積達2.45℃），特別是近20年，是升溫最為明顯的時段。

1.1.2降水量變化區(qū)域差異顯著

從大區(qū)域尺度有研究表明，在北半球溫暖時期，中國東南沿海降水量偏多，西北降水量將減少。溫帶草原主要分布在中國東北、中北和西北地區(qū)，東西和南北跨度較大，降水時空不均勻性明顯。從海拉爾氣象站數(shù)據(jù)資料分析來看，草甸草原區(qū)降水主要在250~400mm之間波動，降水年際變率很大，多雨年份可以達到少雨年份的2~3倍，其中各年份間春季的變率要明顯大于其他季節(jié)，從1959—2006年的年降水量變化趨勢來看，20世紀60—80年代降水量呈增加趨勢，90年代后期呈下降[31]。閆偉兄等[32]對內(nèi)蒙古典型草原1960—2004年降水量變化的分析結(jié)果表明，20世紀70年代末以前，處于正常偏少階段，80—90年代降水偏多，1998年降水量異常偏多，之后降水明顯偏少。但是，從1960—2004年間，典型草原區(qū)的年降水量線性變化趨勢并不明顯。李曉兵等[33]利用荒漠草原區(qū)二連浩特、朱日和和蘇尼特左旗1961—2000年氣象數(shù)據(jù)分析獲知，40年間，年降水量均表現(xiàn)出波動性變化，1961—1982年多數(shù)年份的降水量大于多年平均值，而1983—2000年小于和大于多年平均降水量的年份基本持平，總體分析研究的40年中，后20年較前20年相比降水量略有下降，但是總體趨勢不明顯。

1.2溫帶草原區(qū)主要氣象旱災(zāi)發(fā)生與變化的研究

多年來，干旱一直是制約中國北方地區(qū)農(nóng)牧業(yè)發(fā)展的主要氣象災(zāi)害。有研究[34]證實，近50年來中國北方一些地區(qū)降水量明顯減少，這將預(yù)示著干旱的加重，這一趨勢和結(jié)果必將對農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)造成日益嚴重的影響[35]。當(dāng)前，干旱已經(jīng)成為危及人類生存環(huán)境的嚴重問題，人類可利用水資源的嚴重匱乏及荒漠化、沙漠化的加劇都是干旱發(fā)展的具體表現(xiàn)[36]。關(guān)于氣象干旱災(zāi)害的評估研究方法已有不少報道，如美國廣泛應(yīng)用的Palmer干旱指數(shù)[37]、加拿大常用的標準化降水指數(shù)(SPI)[38]、中國國家氣象中心在旱澇監(jiān)測中使用的Z指數(shù)[39]以及各種模型或集成模型[40]等。需要注意的是，在2006年中國發(fā)布了《氣象干旱等級》國家標準，列舉并推薦了一系列干旱監(jiān)測評價的單項指標和綜合指標，為中國各地區(qū)的干旱等級評價提供了重要的依據(jù)和方法。雖然評估氣象干旱的指標很多，但是，每種評估方法在應(yīng)用的過程中都會有區(qū)域局限性，對于不同時空尺度的評價，往往需要研究修正模型參數(shù)。

旱災(zāi)是溫帶草原地區(qū)次數(shù)最多、分布范圍最廣、影響程度最烈的一種氣象災(zāi)害[38]，對草原牧區(qū)的生產(chǎn)和人民群眾的生活帶來了嚴重影響。馬宗普等[41]從第4紀氣候變化和發(fā)展規(guī)律出發(fā)，據(jù)此認為21世紀初雖然可能降水量有所增加，但是該時期仍屬于干旱期，特別是中國北方將受到干旱災(zāi)害的嚴重威脅，并將誘發(fā)或伴生一系列其他自然災(zāi)害。另據(jù)劉志剛等[42]對錫林郭勒草原氣候變化與干旱特征的分析結(jié)果表明，1953—2005年的53年中，荒漠草原區(qū)氣候干旱發(fā)生頻率占62%，典型草原氣候區(qū)干旱發(fā)生頻率達60%，草甸草原氣候區(qū)干旱發(fā)生頻率也達51%。大旱年景典型草原氣候區(qū)發(fā)生率最高，53年中出現(xiàn)了13次，占比25%，荒漠草原和草甸草原也都達到11次，占比達21%；與此同時，研究還分析了錫林郭勒草原氣候干旱發(fā)生的時間分布特征，結(jié)果顯示，50年代干旱發(fā)生較少，各氣候區(qū)發(fā)生頻率在30%左右，20世紀60—70年發(fā)表生頻率都較高，荒漠草原發(fā)生頻率最高達80%，90年發(fā)表生頻率明顯減少，但是，進入2000年以后，干旱又明顯增多，達80%。目前，錫林郭勒地區(qū)正處在連續(xù)干旱時期，自1999—2007年已經(jīng)連續(xù)7年發(fā)生不同程度的干旱，其中6年為嚴重干旱。