近百年中国气候变化的研究

第 3 期 中 国 科 学 基 金 16 7 ·学科进展 · 近百年中国气候变化的研究 王绍武 (北京大学地球物理系 , 北京 100 8 7 1 ) 〔摘要」 总结了对近百年中国气候变化的研究 。 指出由于缺少系统的观测资料 , 影响了对气候 变化的估计。 最近利用史料 、 冰芯 a ’勺 及树木年轮等代用资料补充观测资料的不足 , 建立 了 188 于一 1望址i年中国平均气温及降水量曲线。 重点讨论了气候变暖及干早两个问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。 〔关键词」 中国 , 气候变化 , 气候变暖 , 干早 引 言 研究近百年中国的气候变化有重要意义 , 首先这是预测未来气候变化的基础 。 其次 , 是 研究全球气候变化成因的最好样本 。 第三 , 也是探讨人类活动对气候影响的最重要时期 。 然 而 , 所有这一切 , 最基本的条件就是要建立对 中国有一定代表性 、 相对均匀的气温及降水量 序列 。 没有这样的气候序列 , 就无法准确判断气候变化 , 自然也很难探讨气候变化的 自然成 因 , 以及人类活动可能对气候的影响 。 当然 , 也不利于对未来的气候变化作出预测 。 可惜 中 国的仪器观测资料十分缺乏 。 能追溯到上一个世纪 so 年代的降水量站仅有 10 个 , 气温站只 有 3 个 。 而且 , 随后在 20 世纪逐步建立的气象观测站又深受战乱影响 , 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 残缺不全 , 站 址变更 , 观测仪器也不统一 。 直到 195 1 年我国才开始有了比较完整的气候序列资料 。 目前 应用最多的是国家气候 中心气候预测室提供的 l印个站月平均气温及降水量序列 。 近来国家 气候中心又建立 了 384 个站的序列 , 并对观测中存在的问题作了初步 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 。 不过 , 这些序列 均只有 40 多年 , 对于研究气候变化 , 长度不够 。 因此 , 至今几乎所有的近百年气温或降水量序列都是早期包括的站少 , 后期包括的站 多 , 而且前后差别十分悬殊 , 因而无法保证序列的均一性 。 解决这一 问题的办法只有一个 , 就是如何把代用资料序列与观测资料序列同化 , 以代用资料弥补实测资料的不足 。 这样就可 以得到一个较为均一的序列 , 从而可对中国气候变化作出更为准确的判断 。 本文扼要介绍这 方面最新的结果 , 并与过去的研究进行比较 。 1 近百年中国气温序列 90 年代以来 , 不同作者提出了两条近百年中国气温变化曲线 。 王绍武于 19男) 年发表 了 第一条 188。一 1988 年的中国年平均气温变化曲线〔’l 。 其中 18 8任一 19 10 年仅用了哈尔滨 、 北 国家自然科学基金重点项目 , 批准号 496 35 1卯 . 本文于 1卯7 年 12 月 3 日收到 . 16 8 中 国 科 学 基 金 l卯8 年 京 、 上海 、 广州 4 个 站 , 这 4 个站 的缺 测部分 用 日本根 室及香港插补 。 19 H一 195 0 年用东 北 、 华北等 6 个 区气温等级川 , 但缺新疆 、 西藏及台湾 3 个地区 。 19 51 年之后补了新疆 , 成 为 7 个 区 , 但仍缺西藏及台湾 。 林学椿等闭的序列 前后共 用 71 1 个站 。 然 而在 19 世纪末也 仅有 5 个站 。 因此 , 这两个序列的共同特点就是早期选用站数太少 。 显然 , 这是一个非常大 的问题 。 因为用的站少代表性就小 , 而另一方面求平均所用的站少则平均值的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 差就大 。 这样无形中就加大 了早期气温的不确定性 。 因此 , 相对来讲用区平均气温等级要 比用单站得 到的曲线更平稳一些 [’, 5〕。 不过 , 这些曲线均未能达到 191 0 年之前 , 因为气温等级图仅开始 于 191 1 年 [z1 。 在王绍武的曲线〔‘;中 19 11 年以后用 了气温等级资料 , 因此 , 在一定程度上要 比林学椿等曲线变率小一些 。 简单比较就可以 看出这 个差异 。 王绍武的曲线 中 , 叨 年代最 暖的 1946 年与 _ L世纪 80 年代最冷的 18 84 年差 1 . 5 8 O c , 而林学椿等的曲线曰最暖的 1946 年 与最冷的 18 85 年差 2 . 36o C , 可见后者振幅要大得多 。 为 了克服序列前后的不均匀及 资料覆盖面不完整的缺点 。 王绍武等近来以代用资料插 补 , 得到 了相对均 一的中国气温序列 。 其作法是将全国分 10 个区 , 即东北 、华北 、华东 、华南 、 台湾 、华中 、西南 、西北 、新疆及西藏 。 这种分区基本上 与气温等级 图一致 , 只不过把长江下 中 游分为华东及华中两个区 , 另加 了西藏及台湾 。 每个区根据对本区的代表性选出 5 个代表站 , 用 5 个站平均气温代表本区平均气温 。 19 51 一 199 6 年直接用月平均气温计算每个区 的年平均 气温 , 191 1一195 0 年按气温等级与气温 的关系把年平 均气温等级转换 为气温距 平 。 18 8于- 19 10 年分 3 种情况 : 东北等前 5 个区每个区均有 一 个代表站 (或根据邻近站插补的 )气温记录 , 先标准化 , 然后再乘以该区的标准差 , 就得到代表该 区的气温距平 ; 第二类 , 华 中 、西南及台湾 早期 , 凡缺测部分用史料插补季气温级别 , 再求年平均级别 , 最后换算为气温距平 ;第三类 , 西 北 、新疆及西藏 3 个 区 史料很少 , 西北及新疆用敦德及 占里雅冰芯 a ’勺阮 7」, 西藏用 树木年 轮阁插补 。 方法同样是把代用资料序列标准化 , 再乘以该区气温的标准差 。 这样得到 一了 10 个区 1 88任一 19 96 年平均气温距平 (对 1% 1一19 9( ) 年的差 ) 。 再根据 19 51 一 1空关)年每个区代表站气温与 lo x l “经纬度格点气温的相关 , 确定每个 区代表的格点数 , 同时考 虑每个格点所在纬度决定每个 区的权重系数 , 求全 国平均 。 最后求得 188任一 19 9 6 年逐年中国 气温距平 。 这个序列与过去的序列有几点不同 : 首先 , 覆盖面完整 , 包括 了过去缺少的新疆 、西 藏 、台湾 。 其次 , 序列均一 , 每段时期均采用相同的区气温标准差 。 避免早期站少 , 后期站多的 影响 。 第三 ,求中国平均时 , 不是采用各区算术平均 , 而是考虑 了代表面积的大小 。 2 近百年中国降水序列 关于中国降水 , 过 去只有章名立回用 27 9 个站建立的中国东部降水量序列 。 并讨论了用 不同站时得到的序列的差别 。 如何把中国降水量序列向前延伸到 19 世纪是一个 比较 困难的 问题 。 而且很显然 , 只依靠降水量观测资料是解决不了这个问题的 。 王绍武等近来用史料与 降水量观测结合 , 重建了中国东部 35 个站 188 任一199 6 年四季及年降水量序列 。 首先确定研究范围 。 因为降水量异常分布的空间尺度小 , 所以不 可能像气温一样 全国只 分 10 个区 。 但是 , 降水量的仪器观测长序列略多于气温 , 而且史料也 比气温丰富 。 所以 , 决定 建立单站降水量序列 。 为了弄清究竟什么地区在中国最有代表性 , 利用 19 51 一19男〕年的完整 资料 , 先计算全国 165 个站的平均降水量 。 (国家气候中心的标准序列 1印 个站 , 加上 台湾的 第 3期 王绍武 : 近百年中国气候变化的研究 1 6 9 、 ~ 卜咬 冲峨 ; , 时 台北等 5 个站 ) , 然后计算全国平均降水量与 165 个站每一个站的相关系数 。 结果表 明 0 . 2 以 上的相关系数覆盖了大约 105 oE 以东 、45 oN 以南 的地区 。 长江 中下游到江南东部相关系数在 0 . 4 以上 , 中心值达 0 . 7 。 由此 , 决定建立有长观测序列 、并同时考虑与全国平均降水量有较高 的相关 , 而且站点分布均匀的东部地区的 35 个站的降水量序列 。 其中 , 东北部最北为哈尔滨 、 长春 , 内蒙为呼和浩特 , 西部最西为兰州 、昆明 , 东部最东为上海 、台北及恒春 。 用 195 1一 1夕叭) 年的资料检验序列的代表性 , 35 个站年平均降水量与全国 165 个站平均年降水量的相关系数 高达 0 . 95 , 与 384 个站平均降水量的相关系数也有 0 . 86 , 这表明我国东部地区 35 个站的降水 量序列确实对全国有较好的代表性 。 其次 , 插补早期 的缺测 。 对于利 用史料划 分夏季降水 的级别 已 经有 了比较 丰富的经 验〔’。〕。 分析表明 , 这种方法也能成功地应用到其他季节 。 例如 18 86一 18 87 年冬我国长江及其 以北大部分地区多雨 。 有史料说明这个冬天江苏 、安徽 、湖北及江南大雪 , 而这个冬季上海 、芜 湖 、汉口 、宜 昌及烟台降水量正距平均达 50 % 以上 ;又如 1 89 1 年春 , 长江及其以北地区大范围 干旱 , 山东 、陕西 、江苏 、上海等地均有 “二至五月不雨 ” 、“春大旱”等记载 。 而同时北京 、烟台 、 上海 、芜湖 、汉 口等地降水量距平在 一 30 %一 一 80 %之间 。 因此 , 只要收集了足够的史料 , 不难 对四季的降水量定出级别 , 然后根据 1951 一 1夕叭)年期间级别与降水量的关系转换为降水量 。 第三 , 195 1 年之后一律直接用月降水量观测值计算季降水量 , 1例义卜- 195 0 年期间用月降 水等级图转换为月降水量 , 再合为季降水量 。 18 8仓一 1899 年期间在有观测资料时用观测资 料 , 没有观测资料时用史料插补 。 这样就得到 35 个站 18 8仓一 199 6 年四季降水量序列 。 最后 , 把得到的四季降水量之和作为年降水量 。 不过 由于冬季为 12 月到 2 月 , 所 以把 冬 、 春 、 夏 、 秋四季合为年 , 代表上年 12 月到当年 11 月 。 最后 把 35 个站的降水量平均 , 得到代表 中国的降水量序列 。 3 近百年中国的气候变化 这里只讨论两个 问题 , 一个是 气候变暖问题 , 一个是干旱问题 。 从开始研究 近百年中国的气 温变化 , 人们就注意到 20 世纪 中 国的暖期出现 在 加 年代到 40 年 代 (图 l a) 。 从 50 年代开始气温 明显下 降 , 直到 70 年代末至 so 年代初才恢复到接近平均 , 80 年 代末到卯 年代才显著回升 。 虽然 199 4 年气温已经能与 40 年代最暖 o C 0 . 5 0 . 0 · 0 5 m m 1 00 l e 80 图 l 1 8 匀0 1 9 0 0 1 9 1 0 1眨0 1 93 0 1 94 0 1 950 196 0 1 97 0 19 80 1 9匀0 2 0 00 18以卜 ~ l, 拓 年中国年平均气温 ( 。) 与年降水且 ( b) 距平 的年份相比较 , 但从 10 年平均来看 , 卯 年代 ( 1男睁一 19 96 年 ) 仍低于 40 年代 。 所以 , 中国 的气候变暖幅度低于全球 的平均 。 用 18 8任一 199 6 年的气温 曲线 , 计算线性增温趋势 , 得到 0 .卿口 loo a , 高于文献 〔11 及 〔3」的估计 。 这主要是本文的序列中包括 了新疆及 台湾地 区 , 那里在 19 世纪末气温较低 , 而 20 世纪 80 年代到卯 年代的气温又显著高于 20 年代到 40 年代 , 因此增加了全国的变暖趋势 。 响止不二”朴., 厂、ŽŽ件入r,oJ 17 0 中 国 科 学 基 金 l卯8 年 关于干旱 , 凡根据近 4D 年资料研究 中国降水量变化的 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 , 大部分都得到气候变千的 结论 。 从 35 个站平均降水量变化曲线 ( 图 l b) 来看 , 这是正确的 。 但是由于有了更长时间 的序列 , 人们不难发现 , 近百年降水量并无明显下降趋势 。 实际上 , 降水量从 4O 年代末到 50 年代是比较丰沛的 。 此后明显下降 , 到 60 年代 中达到一个低点 。 70 年代前半期虽略有恢 复 , 但在 70 年代末到 80 年代初又出现一个低点 , 不过其强度要比 60 年代中弱得多 。 其实 , 如果向前看 , 在上世 纪末到本世纪初就有一个 十分强 的旱期 , 20 年代后期又有一个旱期 , 40 年代中还有一个弱的早期 。 这样 18 8任一 199 6 年这 H 7 年中就至少有 5 次旱期 。 因此 , 降 水量的变化与气温的变化并不一致 , 至少从 目前的情况来看 , 并没有显著的变旱的趋势 , 而 是以 2 0一30 年的干湿期交替为主 。 参 考 文 献 t 划 王绍 武 . 近 百年找国及全球气温变化趋势 . 气象 , 19男) , 1‘ ( 2 ) : Jl 一 15 . 【2」中国气象科学研究院天气气候研究所 , 中央 气象台 . 中国气温 等级 图 . 19 11一 19 80 年 . 北京 : 气象出版社 , 19 84 , 科3 . 〔3」林学椿 , 于椒秋 , 唐国利 . 中国近百年温度序 列 . 大气科学 , 1卯5 . 19 (5 ) : 525 一5 34 . 〔4」魏凤英 , 曹鸿兴 . 中国 、 北半球和全球气温突变分析及其趋势预测研究 . 大气科学 , 1卯5 , 19 (2) : 14。- ~ 148 . 〔5〕陈玉琼 , 丁梅 . 近百年来我国年 、 季气候的变化 . 见 : 85 一习13 项 目能 课题论文编委会编 . 气候变化规律及其数值模 拟研究论文 (第 一集 ) . 北京 : 气象出版社 , l哭场 , 17 8一 t 85 . 〔6」姚植栋 , 谢白楚 , 武筱岭等 . 敦德冰帽中的小冰期气候记录 . 中国科学 (B 辑 ) , 19 男〕, u : 1 197 一 12D I . 〔7〕姚檀栋 , 杨志红 , 皇翠兰等 . 近 Zka 来高分辨的连续气候环境变化记录一古里雅冰芯近 ZKa 记录初步研究 . 科学通报 , l望沁 , 4 1 ( 12 ) : 1一一4 . 〔8 1林振想 , 吴祥定 . 青藏高原历史时期气候变化的探讨 . 中央气象局研究所编 , 气候变迁和超长期预报文集 , 北京 : 科 学出版社 , 197 7 , 23 一 - 28 . 〔9」章名立 . 中国东部近百年的雨量变化 . 大气科学 , 199 3 , 17 (4) : 4 51 ~ ~ 诵 l , 至10 〕王绍武 , 赵宗慈 . 近五百年我 国早涝史料的分析 地理学报 . 197 9 , 34 (4 ) : 32 梦 一匆 1 . STUD n 粥 O N ( ) 刀渡ATI C C H A NG E IN C H 小胜 D U] 田[N G n 1 E LAS T ONE H UND R E D Y EA PS Wa n g sh ~场即刃切记瓜 of & 印访笋,。 , 了、肪w 枷~ 即 , 价乒刀召 1008 71 ) A加坛朗 t St u d i es on e l imat ic e hal l罗 in Ch ina du ri ng the 姚 t one ll t l n 击e d y e 田习 are rev i e w e d . l t is in - di c at ed th a t sc ari ty of o b s e rv a tion 以 d a ta h as 脚a t ly hi nd e red th e un ders tan di ng of cli rnat ic ch an ge . R e - e en d y , a se ri es of p啊 d a t a , inc l u d i嗯 h is to ri e al doc ume n t s , i e e e二 a ’勺 ana t , 一五嗯 d a ta h av 。 玩en u s ed i n 概ons 加e t io n Of axmu al t e m pe m恤 阴d p此 c ip itat i o n s e ri e s of Ch ina for l 8 80 一 19 9 6 , W由切i雌 of cl ima t e an d de ve l o p m e n t of d ro u gh ts in Chi na 。~ ne d ac e o n l ing to th e c on s tru c ted s e ri es . K :ey , 心找坛 Ch ina , e li lr la t i e e h an g e , waxtm n g of e l i n o t e , d rou gh t