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。     

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。     

过去2000年中国农耕区拓展与垦殖率变化基本特征

通过梳理和集成近年研究成果,综述了过去2000年中国主要农耕区拓展的阶段性及其间全国耕地面积和其中近千年垦殖率变化的主要特征.主要结论有:①中国主要农耕区第一次大规模拓展出现在西汉,从黄河中下游拓至整个长江以北地区;第二次在唐宋时期,主要是长江以南农耕区域从平原低地拓垦至丘陵山地;第三次在清中叶以后,主要是对东北、西北...     

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。     

藏南羊卓雍错沉积物元素地球化学记录的过去2000年环境变化

以青藏高原南部的羊卓雍错（简称羊湖）沉积岩芯为研究对象,以较可靠的年代数据（ ²¹⁰Pb和AMS ¹⁴C交叉定年）为框架,基于高分辨率的元素地球化学记录,通过数理统计分析方法提取环境信息,结合粒度和磁化率,重建该地区过去2000年来的环境变化。结果显示,该区黑暗时代冷期（DCAP）和小冰期（LIA）气候较为寒冷,降水量较高;而中世纪暖期（MWP）和现代暖期（CWP）气候较为温暖,降水量较低,气候具有冷湿—暖干的特征。其中,重建的温度显示,中世纪暖期的温暖程度似乎持平甚至超过20世纪暖期;小冰期期间可能存在一次百年尺度的温暖事件,而17世纪和18世纪可能是过去2000中最寒冷的一段时期。分析发现,过去2000年以来青藏高原南部存在着冷湿—暖干的气候模式;过去2000年青藏高原南部地区温度的变化可能主要受到太阳辐射的影响,而小冰期期间西风环流的南移和增强可能是导致区域降水增加的重要因素。另外,该时期羊湖的湖泊水位的变化受温度和降水共同控制：当温度降低,降水增加时,湖泊水位上升,反之亦然。     

1950-2000年中国北方干旱气候变化

Based on China‘s monthly precipitation data of 629 stations during 1950-2000, we calculated Z indices and separated them into seven Dryness and Wemess grades. Further, a drought area index was proposed to study changes in drought severity in northern China. The results revealed that the different severity of droughts all showed expanding trends in northern China‘s main agricultural area. Moreover, the area coverage of droughts in different seasons and different regions disolaved different trends.     

中国南方过去400 年的极端冷冬变化

以南方地区及全国的冬季与1 月气温观测记录为基础,采用事件发生概率密度函数小于10%的标准确定1951 年以来的极端冷冬事件;根据历史文献中的寒冷事件及其灾害影响记载,采用古今极端冷冬事件影响程度对比的方法建立了1600-2010 年间的极端冷冬事件年表。分析表明：极端冷冬发生频率存在明显的阶段性变化,其中1650-1699 年、1800-1849 年及1850-1899 年是过去400 年极端冷冬发生最为频繁的时段,其发生次数达1950-1999 年的2 倍,1600-1649 年及1900-1949 年较20 世纪后半叶略多, 而1700-1749 年及1750-1799 年则与1950-1999 年相当。此外,极端冷冬事件具有连发或隔年再发特征。同时,20 世纪50 年代以来最严重冷冬事件的寒冷程度并没有超出历史时期曾经出现过的事件。     

1980-2000年中国LUCC对气候变化的响应

基于中国1980~2000年气候数据及两期土地利用/土地覆盖 (LUCC) 数据,利用Holdridge 植被生态分区模型、重心模型及土地利用程度模型,分析气候变化及人类活动对中国植被覆盖及土地利用的影响程度及变化趋势。1980~2000年间,中国大部分地区温度升高,降水增多。气候变化不仅影响了中国植被群落分区,更进一步影响了植被群落的生长状况;东北、华北、内蒙古高原等区域未利用土地型向草地和灌木生态类型转换,草地和灌木型生态类型向林地和耕地型转换;又因为1980~2000年间中国经济的发展,东部沿海区域城市乡村建设用地及交通用地的增多,使土地利用类型由农业耕地型向建设用地型发展,导致土地利用程度指数的升高。气候变化及经济发展的双重作用,导致中国土地利用程度重心20年来向东北方向移动了54 km,东西方向土地利用程度偏移强度,气候占81%,人类活动占19%,南北方向土地利用程度偏移强度,气候占85%,人类活动占15%。     

中国自然地理学中的气候变化研究前沿进展

气候学是自然地理学的重要组成部分;过去气候变化和当代气候增暖的影响与适应研究是中国自然地理学在气候变化领域的2个主要研究方向。本文综述了这2个研究方向的主要进展,包括：分别简述研究的意义、发展历程与主要科学问题;梳理总结中国过去气候变化重建与时空特征分析,历史时期气候变化的影响,全球增暖背景下中国气候区划变动特征,全球增暖对中国自然生态系统、水资源、农业等方面影响的区域差异,气候变化的综合风险区划等方面的前沿进展,特别是在各方面所取得的主要科学认识;以期为未来的深入研究,特别是编制相关领域和学科发展战略提供参考。     

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。     

近2000a温度变化及全球变暖不确定性

近年来有关温室气体,特别是CO2浓度上升导致的全球气候变暖将引起灾难性后果的理论,已成为全球关注和讨论的重点.本研究通过分析和总结器测资料和最近2000 a来温度序列,得出如下观点和结论：1）全球变暖是客观存在的,但是全球升温的幅度存在不确定性;2）人类活动和自然因素共同影响着气候变暖,仅从自然因素方面考虑未来存在降温的可能,因此未来温度的变化趋势很难预测;3）过去2000 a来冷暖变化频繁交替,最近100 a来的升温速率是否是过去2000 a中最大的时期存在不确定性.因此,在得出明确结论之前,需要进一步加大研究力度,明确这些不确定性.     

Coincidence of abandoned settlements and climate change in the Xinjiang oases zone during the last 2000 years

The study on the relationship of abandoned settlements and climate change in the oases could provide a historical reference for understanding human responses to present and future global warming in the arid zone. A total of 554 abandoned historical settlements in Xinjiang Uygur Autonomous Region, China, were used to examine the relationship between abandoned settlements and temperature change over the past 2000 years. The analysis covered dynastic epochs from the Han Dynasty (206BC–220AD) to the Qing Dynasty (1644AD–1911AD) in the oases of Xinjiang. Greater density of settlements was found at the oases larger than 2000 km², which were more stable and less sensitive to climate change compared to smaller oases. Settlements flourished at small oases and the middle and lower reaches of rivers during warm periods and shrank back to piedmont basins and upstream alluvial fans during cold periods. These results demonstrated responses of oasis agriculture to climate change.     

珠穆朗玛峰地区近34年来气候变化

利用珠穆朗玛峰地区中国境内5个气象站1971~2004年月平均气温、月平均最高、最低气温、月降水资料,采用气候线性趋势分析、滑动平均、低通滤波、累积距平等方法对珠峰地区近34年气候变化的时空分布特征进行了分析。结果表明：(1) 1971~2004年珠峰地区气温呈现出明显的上升趋势,其中海拔最高的定日站增幅最高,且以冬半年非生长季气温增长更为显著;(2) 近34年珠峰地区的变暖要明显早于中国及全球,且升温幅度更大;(3) 珠峰南、北翼降水变化趋势明显不同,北翼4站降水以增加趋势为主,但是总体显著性水平不高,而珠峰南翼的聂拉木降水以减少趋势为主,从90年代初开始降水以较大幅度减少;(4) 与已有研究结果比较发现：珠峰高海拔地区是中国同期升温最显著的区域。设立在海拔5032 m珠峰大本营的世界上海拔最高的无人值守实时自动气象站将会在全球变化监测中发挥重要的作用。     

青海南部地区40多年来气候变化的特征分析

利用1961-2003年气温、降水、积雪等气象观测资料,分析了青海南部地区年际、年代际及各季气候变化的特征和规律。结果表明:该地区秋季气温升高最为明显,这有别于我国华北、东北、西北东部和新疆等地区冬季增温最为显著的特点;降水量冬、春季呈增加的趋势,而夏、秋季呈减少趋势;地表积雪量冬、春季的平均增加量分别为15.1cm和3.8cm,而夏、秋季的平均递减量分别为0.3cm和0.2cm。气候变暖和冬、春季降水增多以及冬、春季平均积雪量的跨季节异常或持续维持是导致青海南部地区20世纪80~90年代雪灾增多的最直接原因之一。冬、春季降水和地表积雪的增加,使得雪灾发生的频次增加,危害程度加重;而夏、秋季降水和积雪减少、气温升高、地表蒸发加大、水资源量减少,干旱出现的几率增大,影响畜牧业生产,制约当地经济发展。     

中国西北与华北地区末次冰期黄土气候记录的对比研究

选用末次冰期具有代表性的黄土高原西部区临夏塬堡黄土剖面和华北地区具有代表性的北京西山东斋堂黄土剖面,通过对这两个剖面岩性、质量磁化率、粒度中值的变化幅度、频率、量值和所反映的气候环境状况及产生这种气候状况的原因的对比分析发现:两个剖面均记录了末次冰期可与反映全球冰量变化的SPECMAP曲线对比的MIS2、MIS3和MIS4 3个阶段,尽管其反映的气候状况并不相同。如末次冰期西北和华北地区风力强度基本接近（粒度中值值基本接近）,华北地区气候更为温湿,土壤的成壤强度更高,降水量更大,而西北地区就弱很多。这可能与两个地区地处不同的气候带有关,即西北地区地处温带干旱、半干旱区,华北地区地处暖温带半湿润区,尽管两剖面同处中纬度,但西北地区的塬堡剖面深居内陆,四周多高山,来自海洋的湿润气流很少能够到达,降水量远比同纬度其他地区少的缘故。同时还表明:就磁化率指标和粒度指标而言,磁化率指标对区域气候环境变化的响应更敏感,更能准确记录反映区域的气候环境变化状况。     

近50年来毛乌素沙地的沙漠化过程研究

根据野外考察、应用遥感和地理信息系统技术对毛乌素沙地进行动态研究表明，50年代沙漠化土地面积约为12900km^2，到了70年代中期达41110km^2,80年代后期，减少为32590km^2，至1993年又下降到了30650km^2。50-70年代是沙漠化土地迅速发展的时期，而进入80年代以后，总体上是处于逆转过程中，已有近9460km^2的沙漠化土地得到了治理，这主要得益于“三北”防护林工程的实施和当地政府与干部群众积极开展沙漠化防治的努力，也进一步证明了：沙漠化主要是人类造成的，也只有人类能够控制它。     

区域气候变化脆弱性综合评估研究进展

区域脆弱性评估为脆弱性地区农户摆脱贫困、区域持续发展和政府制定适应策略提供科学依据.由于区域内部人地系统的复杂性,区域的脆弱性定量评估较为困难.中国脆弱性研究起步较晚,关注较早的是脆弱性区域的分布,但对区域内脆弱人群的脆弱性研究较少,认识上的不足影响了国家和地方政府制定科学的适应政策和措施.本文介绍了对脆弱性的认识,梳...