基于历史文献的华南地区气候变化研究进展

总结和分析了利用历史文献代用资料重建具有代表性的华南气候序列（包括温度变化和降水/干湿变化序列）的状况,认为华南地区历史时期气候变化研究虽已取得丰硕成果,但存在时间分辨率较低、空间范围宽泛、数据的统一性和可靠性较差,以及缺乏气候变化的相关机制和气候变化周期研究等方面的问题,指出应进一步挖掘华南地区高分辨率气候代用资料（历史文献）,提升气候变化研究的时间分辨率和空间覆盖度、加强重建序列的可靠性、增加其周期性和趋势性分析等是解决该地区气候变化研究问题的有效途径。     

过去2000年中国气候变化研究

总结了中国科学院地理科学与资源研究所在过去2000年中国气候变化研究方面的主要进展,并对未来研究动向进行了展望。在过去10余年中,中科院地理资源所的历史气候变化研究在已有基础上,面向国际本领域研究的前缘科学问题,开展了大量研究工作,在代用资料的收集、整理与数据库建设,温度与降水变化重建以及气候变化的时空特征分析等方面取得了许多新成果。未来不但需要进一步利用历史文献、树轮等气候变化重建手段,加强高分辨率的气候变化重建工作,加密气候变化代用资料的空间覆盖度,并结合历史气候模拟等手段,深入开展气候变化动力学机制研究;而且还需要进一步利用地理资源所在本领域已积累的研究优势,开展历史时期的气候变化与人类相互作用等方面的研究。     

过去2000年中国气候变化研究的新进展

回顾过去2000年中国气候变化的研究历史,总结了本领域在最近10年的新成果,并对未来研究动向进行了展望。主要内容包括：代用证据采集、过去2000年温度序列重建与冷暖期辨识、降水及干湿序列重建与变化特征分析、过去千年气候变化模拟与机制诊断、历史气候变化影响分析等。主要进展体现在：加密了中国气候变化代用资料的空间覆盖度,提升了2000年气候变化序列重建、资料分析和影响辨识等研究的定量化程度,深化了对中国过去2000年气候在年代—百年尺度的变化特征及其形成机制与影响的认识。为进一步揭示地球系统的变化规律,特别是更深入认识中国气候的时空变化规律提供了更好的基础。     

中国18世纪以来的气候变化

本文内容包括(1)主要历史时期(18世纪以来)气候变化研究综述;(2)重建18世以来我国北方地区的降水序例;(3)18世纪以来气候要素(降水、气温)的特征分析。首次采用了“雨雪分寸”这份气候代用资料来重建气候序列,选用了一种新的降水反演方法以减少传统统计方法的随意性和误差。     

中国中世纪暖期气候研究综述

中世纪暖期是2000年来全球最重要的气候事件之一,关于中世纪暖期的研究,主要是通过各种代用资料重建气候序列。从目前的研究来看,能敏感响应环境变化的高分辨率的信息载体主要有冰芯、树轮、历史文献、湖泊沉积及石笋等。随着代用资料的开发,对于中世纪暖期的研究已经取得了丰硕的成果,但在中世纪暖期是否具有全球性,不同区域的起讫时间、增温幅度、内部波动以及成因机制等问题上还存在一定争议。主要原因是受重建资料敏感性与地域性限制,加上不同代用指标对气候变化敏感性的差异以及不同代用资料的方法、气候与环境意义等存在差异,定年存在误差。在中国,从对重建资料的整理分析来看,对于"中国是否存在中世纪暖期"这个问题,各研究者们没有达成一致的看法;对于中国中世纪暖期冷暖变化的研究,由于区域差异,东部重建资料以历史文献为主,而西部关于历史气候环境的相关记载很少,所以重建资料以冰芯、湖芯、树轮等为主。大多数的研究结果认为,西部的冷暖变化与东部有着明显的差异,其中最主要的是东部在900~1300 A. D.存在明显的温暖期,而西部则暖期不如东部明显。今后为了更加全面深入的了解中世纪暖期气候特征,应加强各种代用指标高分辨率序列的积累和定量化研究、各种代用指标和重建序列的综合集成研究及其与古气候模拟结果的比较研究,以期从动力学角度加深理解中世纪暖期的区域响应差异。     

物候学方法在历史气候变化重建中的应用

利用历史物候记录重建的气候变化结果,显著地增进了人类对过去气候变化特征的认识。但现有研究在历史物候记录的提取与处理、重建方法的选择、重建结果的精度评估等方面需要进一步总结梳理。通过归纳历史物候记录的资料源以及在历史物候记录预处理过程中需要解决的物种鉴别和物候期确定问题,对现有重建方法进行总结,发现较早的研究采用了古今对比法,而近年来的研究多采用更为复杂的回归和过程模型法。上述物候学方法的重建结果对认识中世纪暖期、小冰期和近百年等典型时段的历史气候变化特征提供了重要依据,同时物候学方法重建结果与其他代用资料重建结果往往表现出较高的一致性。未来研究可在历史物候记录的整编与利用、重建方法的准确性评估与改进以及不同重建结果比对等方面,进一步深入开展工作。     

清代东蒙农业开发的消长及其气候变化背景

利用档案史料、建置沿革史研究成果等提取信息,建立历史代用指标序列,对清代（1644～1911）内蒙古东部地区农业开发的时空进程进行描述,结合当地农业气候资源条件（温度、降水）及清代气候变化（温度）探讨其中的气候因素。结果显示：（1）清代东蒙农业开发集中在现代年均≥10℃积温2500℃、降水量400mm以上区域之内;（2...     

过去2000年亚洲气候变化(PAGES-Asia2k)集成研究进展及展望

介绍了国际过去全球变化研究计划(PAGES)过去2000年气候变化研究网络的设立背景、研究目的及亚洲在其中的独特性;总结了过去2000年亚洲气候变化(PAGES-Asia2k)集成研究的主要进展及中国的贡献,分析了当前在亚洲区域开展该项研究的主要问题及难点,并对未来研究进行了展望。亚洲历史悠久,高分辨率的代用资料丰富,是开展过去2000年气候变化研究的理想区域,但目前尚处于起步阶段。已有进展表明:在过去1200年中,亚洲830-1220年相对温暖,1340-1880年明显寒冷,20世纪则快速增暖;但亚洲气候类型多、变化过程复杂、区域差异大。因此,发展气候序列重建的新技术方法,提高重建序列的时、空分辨率、空间覆盖度和重建结果的精度,建立亚洲过去2000年气候代用资料数据库,集成重建过去2000年区域温度变化序列及干湿变化空间型,进而开展区域气候变化驱动机制与气候变化影响及适应研究,是该计划下一步的研究重点。     

树轮密度对气候的响应及重建研究进展

树轮密度是重建过去气候变化的重要代用指标。过去几十年,国内外学者针对树轮密度开展了大量的研究工作,取得了丰硕的成果。论文收集了国内外有关树轮密度的研究文献,从树轮密度对气候变化的响应和气候重建等方面进行了概述。尽管树轮密度对气候变化的响应可能受到样点的地理位置、地形(如海拔、坡向等)、树种等因素的影响,但湿冷地区树轮晚材最大密度能较好地反映生长季或生长季末期温度变化;而干旱地区的早材平均密度能揭示生长季早期的降水变化。因此,目前大多数研究以重建生长季或生长季末期温度为主,也有重建降水量、海平面气压变化的案例。此外,重建方程的方差解释量存在空间和树种间的差异,但这些差异需要更多的研究工作加以验证。最长的重建序列来自于欧洲,长达2018 a;国内基于树轮密度重建的最长温度序列来自于西南地区,长达449 a。另外,树轮密度序列在对温度响应的分异性问题以及评估强火山喷发的降温效应方面还存在争议。其争议源于树轮密度与温度关系还受到其他环境变量与人为因素的影响,因此今后研究还需关注树轮密度与降水、光照等其他气候变量的关系,同时也要注重树种、海拔、实验方法等非气候因子的影响。     

北半球千年温度集成重建所使用的代用序列述评——以石笋为例

充分掌握过去全球气候变化的规律,是分析现在全球气候变化的关键。为了重建近2 000 a的全球（主要是北半球）的温度时空格局,Mann使用了1 209条代用序列。主要评价Mann等在重建中世纪暖期以来（公元800年以来）全球（主要是北半球）的温度时空格局时,所使用的46条代用序列中的8条石笋序列。其中北半球的序列（6条）要多于南半球的序列（2条）。通过对所选石笋序列的文献检索和科学评估,认为Mann等最初选用的8条石笋序列和筛选后剩余的6条石笋序列并非都代表温度信号,其中只有两条序列是原作者认为代表温度信号的,代表降水量信号的序列要多于代表温度信号的序列。所以Mann等选用这些序列重建温度有待商榷。由于石笋代用指标本身的复杂性,其气候指示意义仍然存在争议。     

《昧水轩日记》记载的1609—1616年天气气候记录的初步分析

古代日记里蕴含着丰富的天气气候记录,使我们有可能从逐日的记载中,将过去气候演变环节上的一些模糊认识,得到明确的答案;通过对逐日记载的天气日记的气候恢复,还能为大尺度的气候重建,提供更高分辨率的依据。通过整理明代李日华所著的《味水轩日记》中天气、物候、感应和天文记录,并且和其它史志文献进行对比分析,发现公元1609年地方志“冬无雪”的记载可能有误,并初步重建了公元1611年夏秋季节的台风带来的暴风雨天气、公元1613年和1614年的秋旱、公元1616年雨雪冰冻的天气过程和极端天气,以期能对明代嘉兴地区的气候研究有一定的帮助。     

气候和人为因素对植被变化影响的评价方法综述

系统评价气候变化和人为因素引起的植被退化，对有效开展生态工程建设、实现生态环境的可持续发展具有重要意义。目前绝大多研究主要分析气候因素对植被变化的影响，分析气候因素和人类活动对植被变化的双重影响少有研究。本文主要介绍这一双重影响对植被变化的贡献程度的主要研究方法——定性-半定量法、回归分析法、残差趋势法、基于净第一生产力的评价方法。综述分析了气候和人为因素对植被变化驱动的主要结论，总结目前各研究方法存在的问题，提出了未来需要重点加强气候和人为因素对植被变化驱动因素的分解研究，加强模型评价和不确定性量化研究等。     

诗歌中物候记录的基本特征及用于历史气候重建的处理方法

历史物候记录对过去气候变化研究弥足珍贵。诗歌作为历史文献的重要体裁之一,其中的历史物候记录已得到了一定程度的整编和利用。但对诗歌物候记录的特征和处理方法仍缺乏系统的梳理和探讨。本文首先介绍了诗歌中物候记录的内容、特征及其在季节指示和反映农时中的应用,发现诗歌中的物候记录主要包括动物物候、植物物候和周期性气象、水文现象等3种,并呈现出距今越近,经济、社会越发达,记录越多的时空特点。然后,从物候记录筛选、物种鉴别、物候事件发生时间识别、物候期确定等方面总结了历史气候研究中诗歌物候记录的处理方法：①从诗歌的创作背景、文学成分、地理环境分异规律和人为影响等几个方面进行筛选,以保证其中物候记录的有效性;②区分古今动、植物名差异,并将物种鉴定到种;③针对年、月、日缺记的不同情况,依据物候规律和背景资料确定物候事件的发生时间;④根据现代物候观测标准,对诗歌中的文字描述进行归类定级,确定所包含的物候期。以期为诗歌物候记录的提取及其在历史气候研究中的应用提供理论和方法上的借鉴。     

气候变化和人类活动在沙漠化过程中相对作用评价综述(英文)

Climate change and human activities are the two kinds of driving forces in desertification,and assessing their relative role in desertification is of great significance to deeply understanding the driving mechanisms and preventing desertification expansion.This paper has systematically reviewed the progress of the researches on assessing the relative role of climate change and human activities in desertification from qualitative,semi-quantitative and quantitative aspects respectively.The authors found that there were still some problems in the previous researches.For example,the subjectivity in assessment was obvious,the assessment cannot be easily repeated,and the assessment and its results were always based on administrative regions and less taken and expressed in a continuous space.According to the progress of previous researches and the works conducted by the authors recently,we put forward a quantitative approach by selecting NPP as a common indicator to measure the relative role of climate change and human activities in desertification and dividing the ecological process of "driving force effect-dynamic response of desertified land" into several scenarios.Meanwhile,validation and scale of assessment should be taken into account when quantitative assessment of the relative role of climate change and human activities in desertification are carried out.     

近千年亚洲季风变化驱动力的初步研究

通过反演方法,利用已有的影响亚洲季风变化的相应资料,通过动力模型建立了近千年亚洲季风变化的驱动力方程,根据各指标的具体数值反演出方程中各项系数和对应的贡献率。分析方程中各气候代用指标对亚洲季风变化的影响程度,发现近千年亚洲季风并非只受到这些气候要素的线性作用,而是受到较为复杂的非线性驱动力作用,其中大气中CO₂含量、印度洋海表温度、前一期季风强度、南方涛动指数、CH₄气体含量、格陵兰温度、北大西洋海表温度、北半球温度等在驱动近千年亚洲季风变化中起到较为重要的作用,而在长时间尺度上对季风变化有重要影响的太阳活动,近千年中其直接影响并不十分显著,这也可能是指标精度的原因。     

过去150 年长三角地区的春季物候变化

利用中国历史日记中的长三角地区春季物候记录,重建了该地区1834 年以来的春季物候期变化序列,同时结合气温观测资料分析了该序列对温度变化的指示意义。主要结论有：(1) 1834-1893 年,长三角地区春季物候在波动中逐渐推迟,但19 世纪末起突然出现大幅提前;1900-1990 年以年代际波动为主要特征,1990-2010 年又再次出现大幅提前;1834 年以来,该地区春季物候最迟的年份为1893 年,最早的年份为2007 年,分别较1977-1996 年平均推迟27 天和提早17 天。(2) 长三角地区的春季物候期变化与该地区上年12 月-当年3 月及当年1-3 月气温变化的相关系数分别超过-0.75、-0.80,可很好地指示该地区的冬季与初春(特别是1-3 月) 气温变化;这为进一步集成多种代用资料重建历史时期的中国温度变化提供了重要数据基础和依据。     

Calibrating biogeochemical and physical climate proxies from non-varved lake sediments with meteorological data: methods and case studies

Lake sediment records are underrepresented in comprehensive, quantitative, high-resolution (sub-decadal), multi-proxy climate reconstructions for the past millennium. This is largely a consequence of the difficulty of calibrating biogeochemical lake sediment proxies to meteorological time series (calibration-in-time). Thanks to recent methodological advances, it is now possible. This paper outlines a step-by-step, specifically tailored methodology, with practical suggestions for calibrating and validating biogeochemical proxies from lake sediments to meteorological data. This approach includes: (1) regional climate data; (2) site selection; (3) coring and core selection; (4) core chronology; (5) data acquisition; and (6) data analysis and statistical methods. We present three case studies that used non-varved lake sediments from remote areas in the Central Chilean Andes, where little a priori information was available on the local climate and lakes, or their responses to climate variability. These case studies illustrate the potential value and application of a calibration-in-time approach to non-varved lake sediments for developing quantitative, high-resolution climate reconstructions.