青海高原典型生态区域未来气候变化趋势预估

韩有香，刘彩红，李国山

（1.青海省果洛州久治县气象局，青海 果洛 814499；2.青海省防灾减灾重点实验室，青海 西宁 810001；3.青海省气候中心，青海 西宁 810001；4.青海省果洛州达日县气象局，青海 果洛 814299）

近50年全球变暖已经是不争的事实[1-4]，而人类活动很可能是近50年全球气候系统变暖的主要原因[1-2]。政府间IPCC第5次评估报告指出：自1950年以来，全球几乎所有地区都经历了升温过程，体现在地球表面气温、海洋温度和海平面的上升，冰盖消融和冰川退缩、极端气候事件频率的增加等方面。未来除了低排放情景下，全球地表温度变化到21世纪末相对于1850-1900年可能升高1.5 ℃，在中排放和高排放情景下，可能超过2 ℃[5]。张英娟等[6]预测中国西部地区未来气候变化趋势结果表明，到2050年全球温度相对于现在增加1.5 ℃，而我国西部地区温度升高1.2～2.2 ℃，其中最大增温区出现在青藏高原附近；西南地区降水将增加200 mm以上。未来除了低排放情景下，全球地表温度变化到21世纪末相对于的1850-1900年可能超过1.5 ℃，在中排放和高排放情景下，可能超过2 ℃；在21世纪，潮湿和干旱地区之间、雨季与旱季之间的降水对比度会更强烈[5]。江志红等[7]、陈活泼[8]均对21世纪末中国极端降水事件的变化进行了探讨。以变暖为主要特征的全球气候变化已经对青海高原脆弱的生态系统和社会系统造成了严重影响[9]。显然，全球气候变化问题已经超出一般的环境或气候领域，而且涉及能源、经济和政治等方面[10-11]。

青海省是中国重要的畜牧业生产基地，是全国五大牧区之一。青藏高原是气候变化的敏感和脆弱区域，它通过动力强迫和热力作用影响着东亚和全球大气环流，并由此影响全球气候[12]。青藏高原作为气候变化的敏感区，增暖现象更为明显，是全球气候系统的重要组成部分，对我国乃至北半球大气环流及气候系统都有重要影响[13]。未来青藏高原的气候变化是气候变化领域的一个热点问题。青藏高原的草地生态系统是发展当地畜牧业、提高牧民生活水平的重要基础，在维护生态安全方面有着重要意义。

因此，在这全球变暖的大背景下，研究全球、青藏高原未来气候变化的研究较多，但未见对青海高原生态功能区的研究，因此，本研究用RCPs情景预测青海高原典型生态区域未来气温和降水的变化的趋势，以及在未来气温和降水变化情况下牧草的生长情况，探讨未来气候变化亦或气候持续变暖是否会对生态系统和人类社会造成比现在更为严重的后果，为青海高原典型生态区域未来气候变化、开展牧草预测研究和服务，对于提早确定牲畜承载量、合理安排畜牧业生产、风险预估等提供气候变化背景和科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

青海位于我国西部，雄踞世界屋脊青藏高原的东北部，全省均属青藏高原范围内，地理位置为89°24′03″－103°04′10″ E，31°36′02″－39°12′45″ N，同甘肃省、新疆维吾尔自治区、西藏自治区和四川省接壤。青海是长江、黄河、澜沧江的发源地，故被称为“江河源头”，又称“三江源”，素有“中华水塔”之美誉。青海省属于高原大陆性气候，总面积 72.23 万 km2。

1.2 资料来源

取青海高原46个气象观测站1971-2000年的气温和降水量观测场作为用来检验的实况气候场，按照生态功能区的划分法，把46个气象观测站划分成5个生态功能区(表1)。对于模式对气候场模拟能力的评估已由刘彩红等[14]做了详细的描述。

1.3 分析方法

用1971-2000年的气温和降水量观测场作为用来检验的实况气候场，计算相同时段气温、降水模拟数据的平均值，在RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5 3种排放情景下，预测青海高原未来32年的气候变化趋势。采用线性倾向估计法[15]来描述5个生态功能区的气候变化趋势，且对趋势系数进行了显著性检验。采用Mann-Kendall法[15]，检验未来气候变化的突变，对检验中出现的多交叉突变点，结合累计距平检验法[15]进行再次验证确定。

2 1971-2000年气温和降水变化特征分析

1971-2000年呈升温趋势，柴达木盆地地区的增温最快，速率为0.27 ℃·10 a-1；三江源地区增温速率次之，增温速率为0.25 ℃·10 a-1；祁连山地区和河湟地区增温速率相同，为0.23 ℃·10 a-1；青海湖地区增温最慢，增温速率仅为0.21 ℃·10 a-1(表2)。结合表3可以看出，低排放情景下，柴达木盆地低气温的增温速率小于气候基准年的增温速率，青海湖地区的增温速率大于气候基准年的增温速率，祁连山地区的增温速率和气候基准年的增温速率一致，河湟地区和三江源地区的增温速率小于气候基准年的增温速率；中、高排放情景下的5个生态功能区的增温速率均大于气候基准年的增温速率。由此可见，在未来30多年中，排放量越高，气温上升的越快。

1971-2000年5个生态功能区的降水量均呈增加的趋势，祁连山地区的降水量以0.01 mm·10 a-1的速率增加，均小于2019-2050年在RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5情景下的降水量增加速率；柴达木盆地地区和青海湖地区的降水量以0.01 mm·10 a-1的速率增加，增加速率均比在RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5情景下的降水量增加速率小；河湟地区的降水量以0.01 mm·10 a-1的速率增加，比在RCP 2.6和RCP 4.5情景下降水量的增加速率大，比RCP 8.5情景下降水量的增加速率小；三江源地区的降水量以0.02 mm·10 a-1的速率增加，比在RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5情景下的降水量增加速率都小。由此可见，未来的30多年的降水量增加速率远大于1971-2000年的降水增加速率。

3 青海高原典型生态区域未来气候变化特征分析

3.1 气温

3.1.1 气温变化趋势

由青海高原生态功能区2019-2050年气温的气候变化倾向率和气温距平值的变化曲线图可知(表3、图1)，2019-2050 年在 RCP 2.6、RCP 4.5 和RCP 8.5 3种排放情景下，青海高原5个生态功能区的气温均呈上升趋势，而且气候倾向率随着排放量的增加而增大。

表1 五大生态功能区的划分表Table 1 Distribution of the five ecological functional zones

表2 1971-2000年气温和降水变化倾向率Table 2 Prevalence of changes in temperature and precipitation,1971-2000

在RCP 2.6排放情景下柴达木盆地地区升温最快，其气候倾向率0.25 ℃·10 a-1，2019-2050年柴达木盆地年平均气温较 1971-2000年升高1.0～1.9 ℃，在2048、2049年气温变化达到峰值(表3和图1)。青海湖地区年平均气温以0.24 ℃·10 a-1的速率上升，2019-2050年青海湖地区的年平均气温较1971-2000年升高1.0～1.8 ℃，在2046-2049年气温变化达到高峰。祁连山地区以0.23 ℃·10 a-1的速率上升，2019-2050年平均气温较1971-2000年上升1.0～1.8 ℃，在2048年气温变化达到峰值。河湟地区是5个生态功能区中升温最慢的地区，增温速率只有0.21 ℃·10 a-1，较1970-2000年平均气温上升1.0～1.9 ℃，气温变化在2048年达到高峰。河湟地区的增温幅度与青海湖地区、柴达木盆地地区和祁连山地区的增温幅度相近。三江源地区以0.23 ℃·10 a-1的速率增温，较1971-2000年年平均气温上升1.1～2.0 ℃，气温变化在2048年达到峰值2.0 ℃。

在RCP 4.5排放情景下，三江源地区和河湟地区的温度上升速率一样，柴达木盆地地区、青海湖地区和祁连山地区的温度升高速率一样。柴达木盆地地区、青海湖地区和祁连山地区的年平均气温以0.38 ℃·10 a-1的速率上升，较1971-2000年分别升高 0.9～2.2 ℃、1.0～2.2 ℃ 和 1.0～2.2 ℃，气温变化分别在2046年、2048年和2048年达到峰值2.2 ℃。河湟地区和三江源地区均以0.39 ℃·10 a-1的速率上升，2019-2050年较1971-2000年均升高1.1～2.4 ℃，气温变化在2049年达到峰值2.4 ℃(表3 和图1)。

表3 2019-2050年5个生态区气温气候倾向率Table 3 Temperatures and climate predisposition rates by ecological region,2019 - 2050℃·10 a-1

图1 2019-2050年RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5情景下气温距平变化曲线图Figure 1 Chart of changes in temperature margins in the scenarios of RCP 2.6,RCP 4.5 and RCP 8.5 from 2019 to 2050

在RCP 8.5排放情景下，柴达木盆地地区、青海湖地区和祁连山地区的增温速率相同，但增温幅度不同。柴达木盆地地区、青海湖地区和祁连山地区均以0.52 ℃·10 a-1的速率呈上升趋势，2019-2050年平均气温较1971-2000年分别升高1.1～2.9、1.1～2.7和1.1～2.8 ℃，气温变化均在2050年达到峰值2.9、2.7和2.8 ℃。河湟地区的年平均气温以0.53 ℃·10 a-1的速率上升，2019-2050年平均气温较1971-2000年升高了1.2～2.9 ℃，气温变化在2050年达到峰值2.9 ℃。三江源地区是温度上升最快的地区，增温速率为0.54 ℃·10 a-1，2019-2050年较1971-2000年上升了1.3～3.0 ℃，气温变化在2050年达到峰值3.0 ℃(表3和图1)。

在RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5 3种排放情景下各生态功能区的气温以不同的速率呈显著的上升趋势，增加幅度分别为1.0～2.0、0.9～2.4和1.1～3.0 ℃，峰值出现的时间大致一致，均出现在21世纪上半叶末，5个生态功能区均通过α = 0.001的显著性检验，这与张英娟等[6]认为到2050年全球温度相对于现在增加1.5 ℃，而中国西部地区温度升高在1.2～2.2 ℃，其中最大增温区出现在青藏高原附近一致。

3.1.2 气温年代际变化

2019-2050年在RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5排放情景下，5个生态功能区均呈增温趋势(表4)。

在RCP 2.6情景下，2020-2029年是柴达木盆地地区、青海湖地区、祁连山地区、河湟地区和三江源地区5个生态功能区年平均气温相对较低的时期，比平均值(2019-2050年)均偏低，分别偏低 0.2、0.3、0.3、0.2和 0.2 ℃；2030-2039年和平均值一致，到2040-2049年平均气温达到高峰，比平均值(2019-2050年)均偏高，柴达木盆地地区偏高0.3 ℃，其余4个地区均偏高0.2 ℃(表4)。由此可见2040-2049年是5个生态功能区的高温期。

在RCP 4.5情景下，2020-2029年是5个生态功能区年平均气温相对较低的时期，都比平均值(2019-2050年)偏低，柴达木盆地地区偏低0.3 ℃，其他地区均偏低0.4 ℃；2030-2039年柴达木盆地地区和三江源地区比平均值偏高0.1 ℃，其他3个地区和平均值持平；2040-2049年5个生态功能区气温达到高峰，柴达木盆地地区、青海湖地区和祁连山地区的气温升高至2.0 ℃，较平均值偏高0.4 ℃，河湟地区和三江源地区的气温上升至2.1 ℃，较平均值偏高0.4 ℃(表4)。

表4 2019-2050年气温变化年代际Table 4 Intergenerational changes in temperature from 2019 to 2050℃

在RCP 8.5情景下，2020-2029年也是5个生态功能区年平均气温相对较低的时期，都比平均值(2019-2050年)偏低，分别偏低0.5、0.6、0.6、0.5和0.6 ℃；2030-2039年5个生态功能区的气温和平均值一致，到2040-2049年5个生态功能区的气温上升至峰值，除三江源地区的气温上升至2.5 ℃外，其他4个生态功能区的气温上升至2.4 ℃，均比平均值偏高0.5 ℃(表4)。

在3种排放情景下2020-2029年是5个生态功能区平均气温相对较低的时期，2040-2049年5个生态功能区平均气温达到峰值，达2.0～2.5 ℃。

3.2 降水

3.2.1 降水变化趋势

在RCP 2.6和RCP 4.5排放情景下，除河湟地区的降水呈减少的趋势外，其他4个生态功能区的降水呈增加趋势。在RCP 8.5排放情景下，5个生态功能区的降水变化趋势均呈增加趋势(表5和图2)。

在RCP 2.6排放情景下，柴达木盆地地区降水量以7.2 mm·10 a-1的速率增加，2019-2050年降水量较1971-2000年增加了0.9%～8.0%，降水量变化最大值8.0%出现在2050年。青海湖地区降水量以6.8 mm·10 a-1的速率增加，2019-2050年降水量较1971-2000年增加了2.2%～9.9%，降水量变化最大值9.9%出现在2050年(表5)。祁连地区降水量以2.3 mm·10 a-1的速率增加，2019-2050年降水量较1971-2000年增加了0.4%～5.9%，降水变化最大值5.9%出现在2050年。河湟地区降水以-1.5 mm·10 a-1的速率呈减少的趋势，2019-2050年降水较1971-2050年增加了0.7%～9.3%，降水变化最大值9.3%出现在2022年。三江源地区降水以0.4 mm·10 a-1的速率增加，2019-2050年降水较1971-2000年增加了0.1%～9.0%，降水变化最大值9.0%出现在2022和2029年。柴达木盆地地区和青海湖地区通过α =0.01的显著性检验，其余3个生态功能区未通过显著性检验。

在RCP 4.5排放情景下，柴达木盆地地区降水量以11.9 mm·10 a-1的速率增加，2019-2050年降水量较1971-2000年增加了0.7%～7.4%，降水量变化最大值7.4%出现在2047年(表5)。青海湖地区降水量以13.1 mm·10 a-1的速率增加，2019-2050年降水量较1971-2000年增加了1.1%～11.2%，降水量变化最大值11.2%出现在2037年。祁连山地区降水量以5.3 mm·10 a-1的速率增加，2019-2050年降水量较1971-2000年增加了-1.0%～5.6%，降水变化最大值5.6%出现在2037年。河湟地区降水以-3.0 mm·10 a-1的速率呈减少的趋势，2019-2050年降水较1971-2050年增加了-2.1%～7.4%，降水变化最大值7.4%出现在2042年。三江源地区降水以3.8 mm·10 a-1的速率增加，2019-2050年降水较1971-2000年增加了0.1%～10.1%，降水变化最大值10.1%出现在2037年。柴达木盆地地区和青海湖地区两个生态功能区均通过了α = 0.001的显著性检验，祁连山地区通过α = 0.01的显著性检验，三江源地区通过α = 0.05的显著性检验，河湟地区未通过显著性检验。

表5 2019-2050年5个生态区降水气候倾向率Table 5 Precipitation climate predisposition rates by ecological region from 2019 to 2050 mm·10 a-1

图2 2019-2050年RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5情景下降水距平百分率变化曲线图Figure 2 Chart of variation in percentage of precipitation horizon under scenarios RCP 2.6,RCP 4.5 and RCP 8.5 from 2019 to 2050

在RCP 8.5排放情景下，柴达木盆地地区降水量以13.3 mm·10 a-1的速率增加，2019-2050年降水量较1971-2000年增加了0.1%～8.6%，降水量变化最大值8.6%出现在2045年(表5)。青海湖地区降水量以15.6 mm·10 a-1的速率增加，2019-2050年降水量较1971-2000年增加了1.3%～14.9%，降水量变化最大值14.9%出现在2048年。祁连山地区降水量以9.4 mm·10 a-1的速率增加，2019-2050年降水量较1971-2000年增加了0.1%～7.2%，降水变化最大值7.2%出现在2044年。河湟地区降水以3.3 mm·10 a-1的速率呈减少的趋势，2019-2050年降水较1971-2050年增加了-0.7%～9.2%，降水变化最大值9.2%出现在2043年。三江源地区降水以5.9 mm·10 a-1的速率增加，2019-2050年降水较1971-2000年增加了2.7%～12.4%，降水变化最大值12.4%出现在2043年。柴达木盆地地区、青海湖地区和祁连山地区通过α = 0.001显著性检验，三江源地区通过α = 0.01的显著性检验，而河湟地区未通过显著性检验。

在不同的排放情景下，各生态功能区的降水变化不一致，河湟地区在RCP 2.6和RCP 4.5情景下降水呈减少趋势，这与全国[16](增加0.7～1.24 mm·10 a-1)及青藏高原[17](增加4.5～8.5 mm·10 a-1)降水的预估结果相反外，其他生态功能区的降水呈增加趋势，在RCP 8.5情景下5个生态功能区的降水均呈增加趋势，这与全国及青藏高原降水的预估结果相吻合。

3.2.2 降水年代际变化

在RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5 3种排放情景下，5个生态功能区的变化不尽一致。在RCP 2.6情景下，2020-2029年是5个生态功能区降水偏少的时期，柴达木盆地地区的年降量呈增加趋势，2020-2029年年降水量较平均值(2019-2050年)偏少0.6%；青海湖地区的年降水呈增加的趋势，2020-2029年年降水量较平均值(2019-2050年)偏少1.2%；祁连山地区的年降水量呈减少的趋势，2020-2029年年降水量较平均值(2019-2050年)偏多0.2%；河湟地区2020-2029年年降水量呈减少的趋势，较平均值(2019-2050年)偏多1.1%；三江源地区的降水呈现先减后增的变化趋势，2020-2029年年降水量较平均值(2019-2050年)偏多0.6%(表6)。

在RCP 4.5排放情景下，柴达木盆地地区、青海湖地区、祁连山地区和三江源地区的降水呈增加趋势，2020-2029年是降水相对较少的时期，均比平均值(2019-2050年)偏少，分别偏少1.5%、2.3%、0.7%和0.8%；河湟地区的降水呈减少趋势，2020-2029年是降水相对较少的时期，比平均值(2019-2050年)偏多0.6%。柴达木盆地地区、青海湖地区、祁连山地区、河湟地区和三江源地区2030-2039年年降水量均比平均值(2019-2050年)偏多，分别偏多0.1%、0.5%、0.3%、0.4%和0.4%；2040-2049年是柴达木盆地地区、青海湖地区、祁连山地区和三江源地区降水较多的时期，均比平均值高，分别偏多1.5%、2.1%、0.7%和1.0%，2040-2049年是河湟地区年降水量偏少的时期，比平均值(2019-2050 年)偏少 0.3%(表6)。

在RCP 8.5排放情景下5个生态功能区的降水均呈增加趋势，2020-2029年是年降水偏少的时期，较平均值(2019-2050年)分别少1.8%、2.0%、1.2%、0.1%和0.9%；2030-2039年柴达木盆地地区的年降水量比平均值多0.1%，青海湖地区、祁连山地区、河湟地区和三江源地区的年降水量比平均值低，分别低0.8%、0.5%、0.4%和0.2%；2040-2049年是5个生态功能区的多水期，均比平均值高，分别多2.0%、3.2%、1.8%、0.9%和1.6%(表6)。

表6 2019-2050年降水年代际变化Table 6 Inter-generational changes in precipitation from 2019 to 2050%

在RCP 2.6和RCP 4.5排放情景下2020-2029年是河湟地区在降水偏多期，在RCP 2.6排放情景下2020-2029年是祁连山地区降水偏多期，而其他3个生态功能区在3种排放情景下呈现逐渐增加的趋势，2040-2049年是丰水期。

4 青海生态功能区未来气候变化突变检验

4.1 气温突变检验

用M-K突变检验法对青海高原生态功能区未来32年气温的时间序列进行检验，由图(图略)可知，给定的显著性水平检验值(U0.001= 3.29)，在RCP 2.6情景下柴达木盆地地区增暖趋势在2031年发生了由低到高的突变，而且从2032年开始气温上升趋势显著；青海湖地区和祁连山地区于2029年发生突变，而且从2030年开始气温上升趋势显著；河湟地区于2029年发生了突变，从2032年起河湟地区气温上升趋势显著；三江源地区与2029年发生了突变，从2030年起三江源地区的气温上升趋势显著。

在RCP 4.5情景，给定的显著性水平检验值(U0.001= 3.29)，柴达木盆地地区增暖趋势在2031年发生了由低到高的突变，而且从2030年开始气温上升趋势显著；青海湖地区于2031年发生突变，而且从2030年开始气温上升趋势显著；祁连山地区于2031年发生突变，从2029年开始祁连山地区气温上升趋势显著；河湟地区于2032年发生了突变，从2029年起河湟地区气温上升趋势显著；三江源地区与2031年发生了突变，从2031年起三江源地区的气温上升趋势显著。

在RCP 8.5情景下，给定的显著性水平检验值(U0.001= 3.29)，柴达木盆地地区增暖趋势在2032年发生了由低到高的突变，而且从2029年开始气温上升趋势显著；青海湖地区于2031年发生突变，而且从2027年开始气温上升趋势显著；祁连山地区和河湟地区于2032年发生突变，从2028年开始祁连山地区气温上升趋势显著；三江源地区与2031年发生了突变，从2027年起三江源地区的气温上升趋势显著。

4.2 降水突变检验

用M-K突变检验法对青海高原生态功能区未来32年降水的时间序列进行检验，由图(图略)可见知，给定的显著性水平检验值(U0.001= 3.29)，在RCP 2.6情景下，柴达木盆地地区于2032年发生了突突变，从2029年起柴达木地区的降水上升趋势显著；青海湖地区、祁连山地区和三江源地区的降水未出现突变；河湟地区于2035年前后发生了突变。

在RCP 4.5情景下，给定的显著性水平检验值(U0.001= 3.29)，柴达木盆地地区降水于2034年发生了突变，从2038年起降水显著增加；青海湖地区的降水于2030年发生了突变，从2041年起降水增加显著；祁连山地区的降水于2022年发生了突变，河湟地区和三江源地区的降水未发生突变。

在RCP 8.5情景下，给定的显著性水平检验值(U0.001= 3.29)，柴达木盆地地区的降水于2033年发生生了突变，自2040年起降水增加趋势显著；青海湖地区的降水于2036年发生了突变，从2047年起降水增加显著；祁连山地区和河湟地区降水未发生突变；三江源地区的降水与2013年发生了突变，从2027年降水显著增加。

通过累积距平检验可知，在RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5情景下，5个生态功能区年平均气温和和降水量的累积距平曲线均呈上升趋势，表明2019-2050年是气温偏暖，降水偏多的时期。

5 生态功能区对2 ℃的响应

2004年欧盟一些科学家率先提出了“2 ℃升温阈值”的概念，认为2 ℃是人类社会可以容忍的最高升温。2005年，国际气候变化特别工作组发表了一份名为《应对气候挑战》建议书，建议书中指出：如果温幅度超过2 ℃界限，气候突变的可能性和危险性会大大增加，如农业严重歉收，粮食安全的风险加大；水资源将严重短缺等。由此将2 ℃升温阈值与“气候变化危险水平”直接联系起来[18]。气温2 ℃的变化受到了越来越多科学家[19-22]的关注。张莉[23]研究指出，21世纪全球和中国年平均气温均将持续升高，RCP 2.6情景下，年平均气温增幅先升后降，全球年平均气温在2056年达到升温峰值，21世纪末升温1.7 ℃；RCP 4.5和RCP 8.5情景下，21世纪末全球年平均气温增幅为2.6 ℃和4.7 ℃。中国年平均气温在2049年达到升温峰值，21世纪末升温2.1 ℃；RCP 4.5和RCP 8.5情景下，21世纪末中国年平均气温增幅为3.3 ℃和6.5 ℃。有研究表明青藏高原是全球气候变化的“启动区”，而且可能是中国百年尺度气候变化的“启动区”[24]，有可能是“全球气候变化的驱动及机和放大器”[25]，5个生态功能区地处青藏高原腹地，因此这5个生态功能区的气候变化将会受到更大的关注。山本良一[26]指出，如果地球平均气温增加量超过“2 ℃”时，地球上将会发生人类难以承受的气候变动，从而社会和生态系统遭到毁灭性破坏。地球平均气温上升3 ℃，对陆地生态系统产生很大影响，海洋大循环将会停止。一些国家学者研究[27]指出，全球平均气温升高2～3 ℃后世界粮食产量将下降。在气候变暖的大背景下，为避免这些气候变暖带来的影响，要减少排放量，将气温控制在2 ℃以下。因此，未来要实现“升温不超过2 ℃”的目标，需要全世界共同努力，大幅度减少温室气体排放[28]。

通过以上的分析可知，在RCP 2.6情景下5个生态功能区的气温未升至2 ℃或以上，在RCP 4.5情景下，2040-2049年5个生态功能区的气温将达到2.0～2.1 ℃；在RCP 8.5情景下，2040-2049年5个生态功能区的气温将达到2.4～2.5 ℃，而且排放量越高气温上升越高。因此，为减少未来排放情景下5个生态功能区气温升高2 ℃造成生态系统、水资源、生物多样性和农业等带来的影响，要减少排放量，使气温控制在2 ℃以下。

6 未来气候变化对牧草的影响

通过以上分析可知，在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5 3种排放情况下，各生态功能区的气温呈上升趋势；在RCP2.6和RCP4.5情景下，河湟地区的降水呈减少趋势，其余的4个区域的降水呈增加趋势，在RCP8.5情景下5个区域的降水均呈增加趋势。水热条件是影响牧草生长发育的主要因素[29-31]，有研究表明，降水和温度共同影响牧草的生长和产量[32]，降水量充沛、热量充足的年份，天然草原牧草长势旺盛、产量高[33-35]。徐海量等[32]研究结果表明，降水、气温与牧草产量的相关性均较好，只有在降水和温度均适宜的条件下，牧草产量才会增加。宋金东等[36]指出，大气降水是影响牧草产量的主导因子，温度对牧草的影响不明显，但温度的升高会加剧蒸发，使土壤变干、草场进一步退化和沙化，从而直接影响草场生产力。通过以上的分析发现2019-2050年是气温偏暖，降水偏多的时期，在这种暖湿环境中，牧草(农作物)的生长将会受到一定的影响，从而影响畜牧业和农业的发展。

通过以上分析可知，在RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5 3种排放情况下，各生态功能区的气温呈上升趋势；在RCP 2.6和RCP 4.5情景下，河湟地区的降水呈减少趋势，其余的4个区域的降水呈增加趋势，在RCP 8.5情景下5个区域的降水均呈增加趋势。植被在适宜的水热条件下才能更好地生长，2019-2050年是气温偏暖，降水偏多的时期，在这种暖湿环境中，牧草(农作物)的生长将会受到一定的影响，从而影响畜牧业和农业的发展。

7 结论与讨论

1)1971-2000年5个生态功能区的气温和降水量均呈升高趋势，在中、高排放情景下5个生态功能区的增温速率均大于气候基准年的增温速率。除河湟地区外的4个生态功能区基准年的降水增加速率均小于未来30多年3种排放情景下的降水增加速率。

2)在RCP 2.6情景下，各生态功能区的年平均气温均呈升高趋势，其中柴达木地区是升温中心，气候倾向率在 0.21-1～0.25 ℃·10 a-1；在 RCP 4.5情景下，各生态功能区的气温均呈升高趋势，其气候倾向率在 0.38-1～0.39 ℃·10 a-1； 在 RCP 8.5 情景下，各生态功能区的气温均呈升高趋势，气候倾向率在 0.52-1～0.54 ℃·10 a-1。

3) 5个生态功能区年降水量变化趋势不一致，在RCP 2.6和RCP 4.5情景下河湟地区的年降水量以-1.46和-3.02 mm·10 a-1呈减少趋势，其他区域的降水呈增加趋势；在RCP 8.5情景下5个生态功能区的降水呈增加趋势。

4)在3种排放情景下，2040-2049年气温达到偏暖期，而且在RCP 4.5和RCP 8.5情景下2040-2049年气温达2.0～2.1 ℃和2.4～2.5 ℃。在低、中、高3种排放情景下，柴达木盆地地区和青海湖地区年降水量呈增加趋势，到2040-2049年降水量最多的时期，成为暖湿地区。

5)通过M-K检验发现，在RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5情景下5个生态功能区的年平均气温均发生了突变，但发生突变的时间不一样。柴达木盆地地区的降水在3种情景下在不同的年份中发生了突变；青海湖地区的降水在RCP 4.5和RCP 8.5排放情景下发生了突变；祁连山地区的降水在RCP 4.5情景下发生了突变；河湟地区的降水在RCP 2.6情景下发生了突变，而三江源地区的降水在RCP 8.5情景下发生了突变。

6)植被在适宜的水热条件下才能更好地生长，2019-2050年是气温偏暖、降水偏多的时期，在这种暖湿环境中，牧草(农作物)的生长将会受到一定的影响，从而影响畜牧业和农业的发展。

7)通过累积距平检验可知，在RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5情景下，5个生态功能区年平均气温和降水量的累积距平曲线均呈上升趋势，表明2019-2050年是气温偏暖，降水偏多的时期。

未来气候的变化已引起全球的关注，2 ℃的升温阈值与“气候变化危险水平”直接联系起来，对农业、水资源、生态系统、生物多样性、以及经济和社会各领域产生深刻影响，CMIP5模式具有一定的先进性，但气候系统本身的复杂性和未来排放情形的不确定性，且降水不仅受高空大尺度环流场影响，还受局地因子影响(如地形)，同时模式本身在模拟能力、气候系统内部各种反馈过程的理解还不完善，因此相应的预估结果也存在一定程度的不确定性。