1736～1999年西安与汉中地区年冬季平均气温序列重建

基于现代气象资料所建立的西安、汉中地区冬季降雪天数与年冬季平均气温之间的相关关系,根据清代档案所记载的西安与汉中地区冬季降雪日数,恢复了西安与汉中地区1736～1910年的年冬季平均气温,重建了1736～1999年西安与汉中地区年冬季平均气温序列。序列分析表明,这两个地区年冬季平均气温变化趋势一致:18世纪和20世纪为暖期,19世纪为冷期,且20世纪的增暖趋势明显。与利用树轮重建的镇安初春(3～4月)温度序列对比分析表明:西安、汉中地区冬季平均气温与镇安初春温度的低频变化趋势基本一致,但镇安较西安与汉中有明显的位相提前。     

1736年以来南京逐季降水量的重建及变化特征

基于清代雨雪档案和现代气象观测资料,利用自然降水入渗试验结果及雨雪分寸与降水量统计关系,重建南京1736~2006年逐季和年降水量。分析显示:(1) 18世纪春、冬季为多雨期,秋季为少雨期;19世纪秋、冬季和全年为多雨期,春季为少雨期;20世纪上半叶,4季和全年均为少雨期;自20世纪末期始夏季和全年进入多雨期。(2) 年降水变化存在2~5 a周期,经历1851~1860年和1893~1894年两次突变。研究结果与区域内其他旱涝等级或降水量序列有较好可比性。绝大多数粮食欠收年对应于降水异常年,生长期为干旱异常的欠收年数量多于为洪涝异常的欠收年。     

基于地方志的1736-1911年华北秋粮丰歉指数序列重建及其与气候变化的关系

粮食作物的收成丰歉与气候要素的关联是研究历史时期气候变化社会影响的重要切入点。利用清代地方志中的收成丰歉记录,以语义差异法对收成等级进行区分,重建了1736-1911年华北地区秋粮丰收和歉收指数序列,定量分析收成变化特征及其与同期温度和降水变化的关系,并对比以往常用的官方收成分数奏报记录,探讨地方志资料在重建历史粮食收成变化中的优势和不足。结果表明：① 地方志中的歉收记录相比丰收记录更为可靠,重建的歉收指数序列可在相当程度上描述总体收成的变化,就宏观趋势而言,19世纪歉收风险相比18世纪显著增加。② 歉收指数序列与10年、5年尺度的温度变化均呈显著负相关关系,反映气候转冷可显著提升歉收风险;在年际尺度上,歉收指数序列与降水呈显著负相关,与旱灾指数序列的相关系数则达到0.71（p < 0.001）,体现出极端旱灾对于华北粮食收成的严重威胁。③ 地方志中的收成记录虽在量化精度上不如奏报,但其歉收记录对于极端减产年份的反映更为准确,两者在实际应用中存在一定的互补性。以上结论有助于改进利用历史文献资料研究过去气候变化影响的技术手段,并深化气候变化对过去农业生产系统影响规律的科学认识。     

黄河上游地区近千年气候变化的模拟重建

运用BP人工神经网络较好地建立了全球气候模式模拟数据与区域气候之间的关系,拟合了黄河上游沙漠河谷地区的近千年温度、降水序列。在气候信号年代际和百年际变化特征上,拟合结果较为理想,但对极值的拟合能力较差,尤其是冬季温度和夏季降水的拟合极值偏差较大。拟合结果表明该地区近千年存在中世纪暖期、小冰期和现代暖期,且小冰期降温在冬季更为明显,冬季平均气温小冰期比中世纪暖期低2 ℃。降水的千年变化趋势较温度略微平缓,尤其冬季降水无明显趋势变化。空间分布显示20世纪暖期在近千年是最暖的,但降水较中世纪暖期偏少。     

从中国过去2000年温度变化看20世纪增暖

以重建的过去2000年中国东部地区冬半年温度距平序列为基础资料，从温度程度，冷暖变化速度和历史相似型3个方面，对20世纪增暖在过去2000年中的位置予以了详细分析。结果发现：虽然20世纪暖期的温度程度非常明显。但至目前为止，其温度程度和波动幅度均没有超过过去2000年曾经出现过的最高水平，20世纪增暖实质上是气候从寒冷阶段（小冰期）向温度阶段转变的快速升温过程，速率虽非常大（1.1℃/100年），但这一升温过程与过去2000年中其它气候由寒冷阶段向温暖阶段转变的过程相似，并不是唯一的。其中从百年际波动看，20世纪暖期的温度距平不但低于世纪暖期后期温暖时段（1200′s～1310′s），也低于隋唐暖期（570′s～770′s）及中世纪暖期前期的温暖时段（930′s～1100′s），从30年际变化30年相当；从年代际变化看，20世纪最暖年代的温度距平与中世纪暖期前期的最暖年代极为接近，另外，从中国过去2000年的冷暖阶段变化过程看，20世纪暖期的最可能相似型为隋唐暖期（570′s～770′sAD），而不是中世纪暖期，同时可能是由于受到195′s以后因人类活动导致的温室效应作用日益增大的影响，1980′s以后的升温速率明显加快。     

沾益气温和降水的多尺度演变特征

利用1951～2005年沾益气温和降水观测资料,采用DB16正交小波分析了年平均气温和冬春季气温、年平均降水量和雨季、旱季降水量的多时间尺度演变特征。结果表明:年平均气温和冬季气温均具有年际和年代际变化特征,春季气温的年际变化是最显著的,年平均气温的年代际变化、气候基本态的变化相对较强。在气候基本态的变化尺度上,年平均气温和冬季气温都在20世纪70年代发生了变异,春季气温则是在20世纪90年代才发生了变异;在年代际变化尺度上,年平均气温变率相对较弱,冬春季气温变率相对较强。年平均降水量、雨季和旱季降水量都具有年际和年代际变化特征,其中7年以下的年际变化最为显著,其中年平均降水量年际变化、旱季降水量年代际变化以及雨季降水量气候基本态的变化相对较强。年平均降水量和雨季降水量在20世纪80年代以前是相对多雨时段,以后是相对少雨时段。此外,20世纪60年代中期以前年平均降水量和雨季降水量均是逐渐增加的,而20世纪60年代中期以后则在减少。旱季降水量则明显不同,20世纪70年代以前是相对少雨时段,以后是相对多雨时段,近55年来旱季降水量是逐渐增加的。     

1901-2012年陕西降水、气温变化特征

利用英国东英格兰大学气候研究中心CRU最新发布的1901-2012年的月平均气候资料,分析陕西近百年降水、气温的时空分布特征。结果表明:(1)年平均降水南北差异较大,陕南降水多且年际变化最大,西安为年际变化的第二高值中心。(2)陕西降水具有明显的年代际变化周期,20世纪40年代之前降水变化较平缓,40年代后降水变化幅度变大,异常偏多或偏少的年份较多。(3)降水的EOF1表现为整体的正异常,体现了陕西年平均降水的一致变化,EOF2主要表现为陕西南部和陕西东北部的反相位振荡,且具有显著年际变化周期。(4)陕西气温近112年有两个偏冷期:20世纪20年代之前和50年代到90年中期,20世纪20年代到50年代和90年代后期以来为偏暖期。与全国气温变化不同,第二个暖期是从90年代开始迅速升温,滞后于全国气温变化,且气温的最高值出现在90年代而不是40年代。(5)气温的第一模态解释了总模态的88.4%,且表现为陕西一致的正异常,表明陕西平均气温空间变化的一致性,Morlet小波分析显示其有2~4年的周期震荡和16年左右的年代际变化周期。     

黄河中下游地区降水变化的周期分析

根据利用清代雨雪档案重建的黄河中下游及其4 个子区域1736~2000 年的逐年降水序列, 采用小波变换方法, 分析了该区降水变化的周期特征, 探讨了影响降水周期变化的可能 驱动因子。结果表明: 黄河中下游地区的降水, 具有2~4 年、准22 年及70~80 年等年际与年代际的振荡周期。其中, 2~4 年周期与El Nino 事件关联, 在El Nino事件发生的当年或第二年, 黄河中下游地区的降水比常年偏少; 而准22 年及70~80 年的周期, 与wolf 太阳黑子相对数的周期变化及太平洋年代际振荡(PDO) 信号有关。但在70~80 年的周期尺度上, 太阳活动与降水变化的对应关系在1830 年以前表现为太阳活动偏强(弱) 时, 降水偏少(多); 1830 年以后, 太阳活动的周期演变为80~100 年的更长周期, 因这一阶段可能受到由于人类活动加 强而致的温室气体浓度升高等因素的干扰, 太阳活动与降水之间的关系明显减弱; 而PDO 与降水的对应关系则表现在全时域上, 且在近100 多年, PDO 与降水之间的相关关系逐渐加强, 特别是在1940s 以后达到最大。     

贵阳木本植物物候对气候变化的响应

根据1978~2007年贵阳站的物候和气象资料,分析了贵阳站71种木本植物春秋季芽膨大期、展叶始期、始花期、叶完全变色期和落叶末期等5个关键物候期的变化趋势及其对气候变化的响应。结果表明:自1978年以来,贵阳年平均气温在振荡中明显下降,其中夏季气温降低最为明显,2月平均气温略有上升;春季芽膨大期、展叶始期和始花期等三种物候期均呈现出提前趋势,而秋季叶完全变色期和落叶末期呈现推迟趋势;春季物候期与物候期发生前若干月月平均气温的相关性较好,特别与当月和上月平均气温的相关关系最为显著。其中,2月月平均气温是影响春季三种物候期的关键指标,除此之外,贵阳站2、3月的日照时数也对春季物候期的提前起到促进作用;秋冬季物候期变化和气温、降水、日照时数的相关关系均不明显,这同秋季物候变化的复杂性和秋季物候期所受的影响因素较多有关。     

合肥地区1736－1991年年冬季平均气温序列的重建

本文根据宫廷档案资料“雨雪分寸”中合肥地区的降雪日数的记载，通过寻找其与年冬季平均温度的相关关系，重建了合肥地区从１７３６－１９９１年共２５６年的年冬季平均气温序列。分析表明，合肥地区的年冬季平均气温１８世纪较高，１９世纪下降，２０世纪又开始上升，至２０世纪４０年代达近２５０多年来气温最高值。另外，还发现了在１９世纪中叶（１８５１－１８７１年）有一个明显的温暖期。     

清代中后期江苏四季降水变化与极端降水异常事件

根据清代雨雪档案记载,重建了1736～1908年江苏6个府的逐季降水等级序列。分析发现:（1）1750s、1790s、1830s、1840s及1880s等5个年代江苏全省春、夏多雨,1770s、1780s、1810s及1870s等年代则春、夏少雨;秋季降水1750s、1840s、1850s及1860s等4个年代通省偏多,1770s、1810s及1890s等则偏少;冬季降水1830s、1840s及1890s等3个年代通省偏多;1820s、1850s及1870s等3个年代降水偏少。（2）1755年、1823年、1840年、1849年、1883年、1885年和1906年等7年江苏出现极端大涝;1768年、1778年、1785年、1814年、1856年、1873年、1876年和1891年等8年则极端亢旱。（3）江苏气候在1830年前后可能发生过一次转折。其中1830年以前降水变化相对和缓,多雨期和少雨期持续时间较长;而1830年以后,旱、涝时段频繁交替,且多发极端旱、涝事件。这一特点与El Nino事件在1830年以后相对多发相对应。     

过去2000年冷暖变化的基本特征与主要暖期

根据近年国内外相关研究结果,分析了北半球与中国过去2000 年冷暖变化的阶段性,辨识了百年尺度暖期的起讫年代及其与20 世纪温暖程度的差别。结果表明:(1) 最近新建的多数北半球温度变化序列显示公元1-270 年温暖;271-840 年冷暖相间,但总体偏冷;841-1290年温暖;1291-1910 年寒冷;1911 年以后再次转为温暖;这些冷暖阶段虽分别与Lamb 指出的罗马暖期(约公元前1 世纪-4 世纪中期)、黑暗时代冷期(约4 世纪末-10 世纪前期)、中世纪暖期(约10 世纪中期-13 世纪末)、小冰期(约15-19 世纪) 以及20 世纪增暖大致对应,但各阶段的起讫时间与Lamb确定的时段存在一定差别。(2) 尽管过去2000 年冷暖变化过程及其变幅大小在中国境内各个区域间并不完全一致,但从全国平均看,中国与北半球百年尺度的冷暖波动阶段基本一致,仅起讫年代存在一定差异;其中公元1-200 年、551-760 年、941-1300 年及20世纪气候相对温暖,其他时段则相对寒冷。(3) 多数序列显示中世纪期间北半球的温暖程度至少与20 世纪相当。中国941-1300 年间的最暖百年和最暖30 年(暖峰) 的温度也略高于20 世纪,551-760 年间的最暖百年与20 世纪基本相当,但1-200 年间最暖百年的温暖程度则较20 世纪略低。     

1735—1911年汉江流域季节旱涝等级序列的重建与特征分析

基于汉江流域雨雪分寸等史料记录的特点,以发生地区、影响程度和持续时间为衡量标准,提出了利用史料重建汉江流域季节旱涝等级序列的方法,重建了1735—1911汉江流域7府（州）四季的旱涝等级序列,据此分析了各府（州）1735—1911年季节上的旱涝变化特征。结果表明：① 汉中府、兴安府、商州和南阳府有更多的春季、夏季、冬季偏旱年,而郧阳府、襄阳府和安陆府有更多的春季、夏季偏涝年和秋季偏旱年;② 夏季和秋季旱涝等级的波动明显,而春季和冬季旱涝等级的波动较小;③ 年代际尺度上来看,汉江流域,1820s—1840s偏涝,1850s、1870s偏旱;④ 影响较大的季节连旱事件多发生在19世纪,而影响较大的季节连涝事件多发生在夏季和秋季。这一研究,对汉江流域定量化气候研究具有一定的价值,也为汉江流域未来的降水变化研究提供了数据支持。     

17111911年昆明雨季降水的分级重建与初步研究

利用清代档案和其他文献资料,重建了1711¹911年间昆明雨季降水的分级序列。在重建中采取了纠偏措施,有效地解决了资料存在的系统偏差问题。对重建序列的分析表明,昆明降水存在较大的波动,可以分为4个大的时段。总的来说,18世纪的雨季降水略少于19世纪。和喜马拉雅山区达索普冰芯恢复的印度季风降水序列的比较表明,19世纪70年代是两个序列中降水量最多的10年,且19世纪后半期同是两个序列波动较大的时期。但也有不一致的地方,说明两地降水机制有所差别。同时太阳活动的世纪周期对昆明的雨季降水有影响。对中间分辨率资料的开拓利用,有助于拓展高分辨率历史气候序列重建的范围。     

1711-1982年云南雨季早晚序列的重建与夏季风变迁

According to the textual research into the historical documents dominated by archives yearly, as well as the verification with several other kinds of data, the later or earlier starting time of the rainy seasons in Yunnan during 1711-1982 has been reconstructed. The analysis indicates that there are obvious fluctuations in the starting date of the rainy seasons in Yunnan in a year or years, and long fluctuation on the decadal scale. The rainy season comes earlier in the early 18th century, later in the 19th century and earlier again in the 20th century. This reflects to a certain degree the gradual change of the summer monsoon in Yunnan. There exists an obvious quasi-3 years cycle, which is related to EI-Nino＇s quasi-3 years cycle, and a 11.3-year cycle which is notably related to the 11-year cycle of the solar activity of starting date of the rainy seasons in Yunnan. Meanwhile, the dissertation finds that the EI-Nino is very important to the starting date of the rainy seasons in Yunnan. The starting date of the rainy seasons in Yunnan often comes later or normally in the year of EI-Nino. However, there is an obvious imperfect period in such influence, which in turn may mean that there is a certain fluctuation in the effect of ENSO on Asian summer monsoon.     

十六世纪以来广东气候的变化

本文对十六世纪以来广东省气候和未来气候趋势进行了初步探讨。