中國(guó)地區(qū)的極端氣候以及事件的變化

1、中國(guó)地區(qū)的極端氣候以及事件的變化4.1 引言氣候的定義從其本質(zhì)上看與某種天氣事件的概率分布有關(guān)。當(dāng)某地天氣的狀態(tài)嚴(yán)重偏離其平均態(tài)時(shí)，就可以認(rèn)為是不易發(fā)生的事件。在統(tǒng)計(jì)意義上，不容易發(fā)生的事件就可以稱為極端事件。極端天氣事件是指在特定地區(qū)，在其統(tǒng)計(jì)參考分布之內(nèi)的罕見(jiàn)事件?！昂币?jiàn)”的定義各不相同，但一般來(lái)講，極端天氣事件的出現(xiàn)概率都要等于或少于10。按照定義，對(duì)于不同地區(qū)，極端天氣也將會(huì)有不同的特征。極端氣候事件是某一特定時(shí)期內(nèi)許多天氣事件的平均，而平均本身是極端的(如某個(gè)季節(jié)的降水)。干旱、洪澇、高溫?zé)崂撕偷蜏乩浜Φ仁录伎梢钥闯蓸O端氣候事件。某一地區(qū)的極端氣候事件(如熱浪)在另一地區(qū)可能是正常

2、的。平均氣候的微小變化可能會(huì)對(duì)極端事件的時(shí)間和空間分布以及強(qiáng)度的概率分布產(chǎn)生巨大影響。許多重要的氣候影響不是取決于平均值的變化，而是取決于一些超出正常變化范圍的罕見(jiàn)的極端天氣、氣候事件。4.1 引言極端氣候事件是小概率事件，但對(duì)人類環(huán)境和社會(huì)、經(jīng)濟(jì)影響很大。由于極端天氣、氣候事件帶來(lái)的影響制約著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，直接威脅到人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境，因而引起了各國(guó)政府和國(guó)際機(jī)構(gòu)的高度重視，如何減少極端天氣氣候事件脆弱性的問(wèn)題，不僅受到社會(huì)公眾的普遍關(guān)注，而且也是氣候變化科學(xué)研究的前沿問(wèn)題。深入開(kāi)展極端氣候事件變化的研究，可以使我們弄清楚極端氣候事件的氣候變化規(guī)律，弄清楚這種變化是氣候系統(tǒng)外部因子還

3、是內(nèi)部因子的作用，是自然變率的一部分還是人類活動(dòng)帶來(lái)的惡果，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)把握未來(lái)極端氣候事件的變化規(guī)律，提高災(zāi)害性天氣氣候事件的預(yù)測(cè)水平，為國(guó)家防御自然災(zāi)害提供參考和規(guī)劃的科學(xué)依據(jù)，同時(shí)也對(duì)制定可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。1991-2000年的10年間，全球每年遭受氣象水文災(zāi)害的平均人數(shù)為2.11億，是因戰(zhàn)爭(zhēng)沖突受到影響人數(shù)的7倍。亞洲是遭受自然災(zāi)害襲擊最頻繁的大陸，在1991-2000年間，此地區(qū)自然災(zāi)害占全球自然災(zāi)害的43。根據(jù)最近的統(tǒng)計(jì)，全球氣候變化及相關(guān)的極端氣候事件所造成的經(jīng)濟(jì)損失在過(guò)去40年內(nèi)平均上升了10倍。世界保險(xiǎn)業(yè)界的統(tǒng)計(jì)數(shù)字也表明，近幾十年內(nèi)，與天氣有關(guān)的損失顯著增加

4、，而且單個(gè)氣候事件所導(dǎo)致的損失也與日俱增。 最近幾十年，長(zhǎng)江流域暴雨洪澇事件頻繁發(fā)生，繼1991年特大洪澇以后，1998年發(fā)生了全流域的特大洪澇(國(guó)家氣候中心1998)，1999年6月在長(zhǎng)江下游再次發(fā)生嚴(yán)重洪澇。與此同時(shí)，華北卻日趨干旱，1972年黃河第一次斷流，1985年以后更是年年斷流，1997年斷流13數(shù)超過(guò)226天。1994，1997，1999和2000年中國(guó)北方大旱，2001年又一次遭遇了罕見(jiàn)的大旱。中國(guó)每年因各種氣象災(zāi)害致使農(nóng)田受災(zāi)面積達(dá)3000多萬(wàn)hm2，受干旱、暴雨、洪澇和熱帶風(fēng)暴等極端氣候事件影響的人口達(dá)6億多人次，平均每年因氣象災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失占國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的36。中國(guó)

5、因氣候極端事件的損失 1951-2003年全球逐年霜凍日數(shù)的相對(duì)變化(標(biāo)準(zhǔn)值：196l-1990年，線性趨勢(shì)在95的信度水平下顯著)與溫度有關(guān)的指標(biāo)在近50年中都顯示出了顯著的變化，如夏季暖夜顯著增加，霜凍日數(shù)顯著減少，年內(nèi)溫度極差顯著減少等；與降水有關(guān)的指標(biāo)卻顯示出了顯著的局地性，但連續(xù)5天最大降水量和大雨降水事件的頻率顯著增加。需要指出的是，現(xiàn)有研究中許多地區(qū)如南美洲、非洲、西亞和東南亞地區(qū)資料仍然嚴(yán)重不足。 全球的研究結(jié)果 在美國(guó)和前蘇聯(lián)極端最低溫度在過(guò)去幾十年有明顯上升的趨勢(shì)，而極端最高溫度的變化則表現(xiàn)出較強(qiáng)的區(qū)域性，從大范圍來(lái)看無(wú)顯著的變化趨勢(shì)；Plummer(1996)對(duì)澳大利亞的

6、研究表明，極端最低溫度具有與平均溫度類似的上升趨勢(shì)，而極端最高溫度的變化趨勢(shì)則很弱；Gruza等(1999)發(fā)現(xiàn)俄羅斯的極端高溫日數(shù)在過(guò)去幾十年里顯著增加；Hei-no(1999)揭示了歐洲中部和北部霜凍日數(shù)逐步減少；翟盤(pán)茂等(1997)的研究表明過(guò)去40年里中國(guó)的極端溫度明顯上升；另外，其他一些研究也都進(jìn)一步證實(shí)了在全球范圍內(nèi)熱日增多而冷日減少。 區(qū)域性研究 美國(guó)、前蘇聯(lián)和中國(guó)在過(guò)去幾十年里強(qiáng)降水占季節(jié)和年總降水量的比率有明顯增加的趨勢(shì)；Easterling等(2000)和Alexander等(2006)的研究顯示出在過(guò)去50年中，雨季的極端降水和總降水量變化的線性趨勢(shì)在全球不同地區(qū)存在著明

7、顯的差異，但共同的特點(diǎn)是極端降水的線性趨勢(shì)比總降水量在幅度上要大(圖5.2)。這表明在對(duì)氣候變化的響應(yīng)上，極端降水事件表現(xiàn)得更加明顯。另外一些研究(IPCC2001)共同表明，在過(guò)去幾十年中北半球中高緯度地區(qū)極端降水事件的頻率平均上升了24。降水研究方面澳大利亞海域、東北太平洋、印度洋在過(guò)去幾十年內(nèi)無(wú)論是熱帶氣旋總頻數(shù)還是強(qiáng)熱帶氣旋頻數(shù)都沒(méi)有明顯的變化趨勢(shì)(IPCC2001)；Chan(1996)等人發(fā)現(xiàn)西北太平洋的熱帶氣旋則表現(xiàn)出顯著的年代際變化特征，19601980年表現(xiàn)為下降，而198l-1994年又明顯上升；對(duì)北大西洋1899年以來(lái)的颶風(fēng)資料分析表明，颶風(fēng)頻率除了表現(xiàn)出明顯的年代際變化

8、外，也不存在顯著的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)(IPCC2001)。熱帶氣旋溫帶氣旋 在20世紀(jì)的后半葉，北半球溫帶氣旋活動(dòng)趨于增多，而南半球則趨于減少。盡管熱帶氣旋、溫帶氣旋、旱澇、龍卷風(fēng)、冰雹等極端天氣事件的研究越來(lái)越受到關(guān)注，但由于缺乏足夠的大范圍、長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)資料，進(jìn)展還很有限。小尺度極端天氣現(xiàn)象 對(duì)龍卷風(fēng)、冰雹等小尺度極端天氣現(xiàn)象的研究，目前還面臨嚴(yán)重的資料困難。由于這些現(xiàn)象的尺度太小，加上局地性又太強(qiáng)，因此現(xiàn)有的觀測(cè)資料很難全面反映出它們的真實(shí)情況。盡管如此，一些試探性研究(IPCC2001)表明，冰雹和閃電與平均最低溫度和濕球溫度之間存在著顯著的關(guān)系；自1920年以來(lái)美國(guó)的龍卷風(fēng)在強(qiáng)度上表現(xiàn)出增

9、強(qiáng)的趨勢(shì)。1951-1990年中國(guó)季極端最低溫度的變率在春、秋兩季表現(xiàn)最大，并主要以北方大部分地區(qū)最為突出，標(biāo)準(zhǔn)差大于3；在冬季，變率大的地區(qū)主要在江淮流域和北方的部分地區(qū)，而云南的變率最??；夏季是極端最低溫度變率最小的季節(jié)。極端最高溫度在冬季的變率明顯高于其他季節(jié)；在其他季節(jié)，極端最高溫度變率的季節(jié)性變化不大，并且都以華南沿海地區(qū)為最小。中國(guó)季極端溫度的變化存在著較大的季節(jié)性差異。極端最低溫度在冬、秋和春三個(gè)季節(jié)增溫趨勢(shì)較強(qiáng)，其中，冬、秋季分別具有顯著水平為99和97的顯著增溫趨勢(shì)，并以冬季增溫最強(qiáng)，19511990年這40年內(nèi)全國(guó)平均上升了2.5；秋、春兩季分別升高1.8和1.1。極端最高

10、溫度有顯著的變化趨勢(shì)出現(xiàn)在秋季，顯著水平超過(guò)90，40年內(nèi)全國(guó)平均下降了0.6；而其余三季的變化趨勢(shì)并不明顯。中國(guó)季極端溫度的變化的季節(jié)性差異1951-1990年中國(guó)月極端溫度的線性變化趨勢(shì)(虛線代表最低溫度，實(shí)線代表最高溫度)中國(guó)月極端最低溫度的變化除在7月份表現(xiàn)出微弱的降溫趨勢(shì)外，其他月份均為增溫趨勢(shì)；而且冬半年月份的增溫趨勢(shì)明顯高于夏半年月份，并以1月份的增溫趨勢(shì)為最大，達(dá)到0.69/10a；中國(guó)月極端最高溫度的變化在2，3，4，6，7和9月份表現(xiàn)出明顯的降溫趨勢(shì)，在1和12月有明顯的增溫趨勢(shì)，而在其他月份則無(wú)明顯的變化趨勢(shì)。一個(gè)顯著的特點(diǎn)是：各月極端最低溫度的變化趨勢(shì)均大于極端最高溫度

11、的變化趨勢(shì)，這表明近40年各月氣溫變化范圍正在逐步減小，極端溫度正趨于緩和。 中國(guó)極端最低溫變化的地域性差異 春季東北、內(nèi)蒙古中東部和華北大部增溫趨勢(shì)最強(qiáng)，一般都大于1/10a；江淮流域和川藏交界地區(qū)亦有明顯的增溫趨勢(shì)，而四川盆地、新疆大部和東南沿海大部則出現(xiàn)降溫趨勢(shì)。夏季極端最低溫度有明顯增溫趨勢(shì)的區(qū)域是東北、內(nèi)蒙古東部和黃河下游；西北大部亦表現(xiàn)為增溫趨勢(shì)，而長(zhǎng)江流域及其以南部分地區(qū)有弱的降溫趨勢(shì)。秋季極端最低溫度在全國(guó)大部地區(qū)表現(xiàn)出增溫趨勢(shì)；較強(qiáng)的增溫趨勢(shì)出現(xiàn)在東北、內(nèi)蒙古中東部及新疆北部的部分地區(qū)。冬季極端最低溫度出現(xiàn)明顯的全國(guó)性的增溫趨勢(shì)；中心在東北南部、內(nèi)蒙古中部、華北、江淮流域、華

12、南沿海和新疆北部，增溫超過(guò)1/10a 中國(guó)極端最高溫的地域性差異 極端最高溫度在春季增溫的范圍主要集中在東北北部、內(nèi)蒙古東部、長(zhǎng)江中下游地區(qū)及新疆部分地區(qū)；而黃河下游則出現(xiàn)低于-0.5/10a的較強(qiáng)降溫趨勢(shì)。夏季，華北、黃淮流域和四川I盆地為降溫區(qū)，而增溫主要發(fā)生在川藏交界地區(qū)。秋季，全國(guó)大部分地區(qū)極端最高溫度表現(xiàn)為降低趨勢(shì)；明顯的降溫區(qū)集中在東北南部、內(nèi)蒙古中部、長(zhǎng)江流域及其以南地區(qū)。冬季，極端最高溫度降低區(qū)出現(xiàn)在東北中部、華中、湖南、廣西西北部和新疆中部；增溫主要發(fā)生在東北南部和西北東部。中國(guó)平均最高溫度的地域分布平均最高溫度在黃河以北、95E以西以升高為主，其他地區(qū)以降低為主。春季，華北

13、、東北、內(nèi)蒙古東部及新疆北部最低溫度呈0.30.7/10a明顯升高趨勢(shì)，東北高緯度一些地區(qū)高達(dá)1.0/10a；在中國(guó)西部及黃河至長(zhǎng)江之間地區(qū)主要呈較弱的增溫趨勢(shì)；在長(zhǎng)江以南地區(qū)春季最低溫度變化趨勢(shì)不明顯。夏季，東北、華北及中國(guó)東南部地區(qū)呈較弱的增溫趨勢(shì)；四川東部、黃河下游及長(zhǎng)江下游一些地區(qū)表現(xiàn)為較弱的降溫趨勢(shì)。秋季與冬季，全國(guó)表現(xiàn)出一致的增溫趨勢(shì)，但冬季的增溫明顯高于秋季。冬季，在西北、華北、東北、新疆及內(nèi)蒙古等緯度較高的地區(qū)最低溫度以0.50.9/10a的趨勢(shì)明顯升高；在黃河以南最低溫度升高趨勢(shì)隨緯度降低有所減緩。4.2.2 降水極端值全國(guó)的年降水量、1日和3日最大降水量及日降水量10mm、

14、50mm、100mm的年降水總量極端偏多的區(qū)域范圍都沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的擴(kuò)展或縮小的趨勢(shì)，但是，年降水日數(shù)及日降水量10mm、50mm、100mm的年降水日數(shù)極端偏多的范圍卻表現(xiàn)出顯著的下降趨勢(shì)，同時(shí)，中國(guó)的年平均降水強(qiáng)度極端偏強(qiáng)的覆蓋區(qū)域呈現(xiàn)出顯著的上升趨勢(shì)。中國(guó)東部和西部降水極值的變化趨勢(shì)是不一致的。西北西部是年降水量上升最顯著的地區(qū)，而且年降水量趨于極端偏多的范圍越來(lái)越大，這種變化可能與當(dāng)?shù)貜?qiáng)降水量(日降水量10mm)的增加有關(guān)，而且很可能是對(duì)氣候變暖的響應(yīng)。 從東部來(lái)看，平均降水強(qiáng)度極端偏強(qiáng)的趨勢(shì)較為顯著。如華北地區(qū)年降水量極值的面積覆蓋率表現(xiàn)出明顯的下降趨勢(shì)，與此同時(shí)，年降水日數(shù)極端偏多

15、的范圍表現(xiàn)出更為明顯的下降趨勢(shì)，這就造成了平均降水強(qiáng)度極端偏強(qiáng)范圍的明顯增加。4.2.2 降水極端值 中國(guó)最長(zhǎng)持續(xù)降水日數(shù)極端偏多的范圍顯著縮小的趨勢(shì)表明，出現(xiàn)持續(xù)降水極值可能性的區(qū)域在減少。年降水日數(shù)極端偏多的范圍趨于變小、平均降水強(qiáng)度極端偏強(qiáng)的范圍趨于增加，這可能會(huì)導(dǎo)致中國(guó)越來(lái)越多的地區(qū)降水趨于集中，引起干旱與洪澇事件趨于增多。4.2.2 降水極端值潘曉華(2002)的研究表明，近50年中國(guó)極端降水量值和極端降水平均強(qiáng)度都有增強(qiáng)趨勢(shì)，極端降水量占總降水量的比率趨于增大。華北地區(qū)年降水量趨于減少，雖然極端降水量值和極端降水平均強(qiáng)度趨于減弱，但極端降水量占總降水量的比率仍有所增加。西北西部總降

16、水量趨于增多，極端降水量值和極端降水平均強(qiáng)度沒(méi)有顯著變化趨勢(shì)。長(zhǎng)江及其以南地區(qū)年降水量和極端降水量都趨于增加，極端降水量值和極端降水事件強(qiáng)度都有所加強(qiáng)。對(duì)區(qū)域年降水量和各強(qiáng)度等級(jí)降水量變化之間關(guān)系的研究發(fā)現(xiàn)，華北地區(qū)由于小雨的降水量減少，使得年降水量趨于減少，長(zhǎng)江中下游地區(qū)則由于大雨和暴雨降水量增加，年降水量趨于增加。楊蓮梅(2003)對(duì)新疆極端降水的研究指出，天山北麓和阿克蘇地區(qū)極端降水量和頻次在19612000年顯著增多，20世紀(jì)80年代以來(lái)尤其明顯，年極端降水量于1980年發(fā)生突變；但這期間新疆極端降水的強(qiáng)度無(wú)顯著變化，是極端降水頻次的顯著增多導(dǎo)致了極端降水量的顯著增多。 4.3 中國(guó)極

17、端事件的變化19511990年期間我國(guó)平均最高溫度略有上升，最低溫度顯著增溫，日較差顯著變小，最低、最高溫度的線性變化趨勢(shì)表現(xiàn)出較為一致的年代際變化特點(diǎn)，但卻反映出非常明顯的不對(duì)稱性趨勢(shì)（翟盤(pán)茂等，1997）。最近4050年中，極端最低溫度和平均最低溫度都趨于增高，尤以北方冬季更為突出(任福民等，1998)，同時(shí)自1950年代開(kāi)始，全國(guó)范圍寒潮活動(dòng)逐漸減弱，尤其是在1980年代和90年代初；低溫日數(shù)也趨于減少(Zhai et al,1999)，這種變化可能與冬季風(fēng)的明顯減弱有關(guān)。4.3.1 高溫和低溫事件我國(guó)冬季極端最低溫度升高趨勢(shì)比平均最低溫度升高趨勢(shì)（Karl et al，1991；葉篤正

18、等，1992）更為顯著，平均溫度的增溫趨勢(shì)小于極端最低和平均最低溫度的增溫趨勢(shì)。Sun et al（1998）研究結(jié)果表明，我國(guó)東部的高溫日數(shù)也趨于減少。最近，Zhai and Pan (2003)指出，就我國(guó)全國(guó)平均而言，在過(guò)去50年中日最高溫度大于35C的高溫日數(shù)略呈下降趨勢(shì)，但霜凍日數(shù)顯著下降，下降趨勢(shì)大約天/10a。與此同時(shí)，我國(guó)的熱日和暖夜頻率顯著增加，而冷日頻率減少、冷夜減少趨勢(shì)更為明顯。4.3.1 高溫和低溫事件19512000年全國(guó)平均高溫（實(shí)線）和霜凍（虛線）日數(shù)的變化（相對(duì)19611990年平均）4.3.2 強(qiáng)降水和暴雨頻率在過(guò)去幾十年中，中國(guó)降水呈增長(zhǎng)趨勢(shì)的測(cè)站與呈下降趨

19、勢(shì)的測(cè)站大致相當(dāng)。大范圍明顯的降水增長(zhǎng)趨勢(shì)主要發(fā)生在中國(guó)西部地區(qū)，其中以西北地區(qū)尤為顯著。中國(guó)東部季風(fēng)區(qū)降水變化趨勢(shì)的區(qū)域性差異較大，長(zhǎng)江流域降水趨于增多，華北地區(qū)降水趨于減少（Ren, et al., 2004）。從全國(guó)平均來(lái)看，我國(guó)總的降水量變化趨勢(shì)不明顯，但雨日顯著趨于減少(Zhai, et al, 2004)中國(guó)的極端降水事件趨多、趨強(qiáng)。極端降水平均強(qiáng)度和極端降水值都有增強(qiáng)的趨勢(shì)，極端降水事件趨多，尤其在1990年代，極端降水量比例趨于增大。華北地區(qū)年降水量趨于減少，雖然極端降水值和極端降水平均強(qiáng)度趨于減弱，極端降水事件頻數(shù)顯著趨于減少，但相比之下極端降水量占總降水量的比例仍有所增加。

20、西北西部總降水量趨于增多，極端降水值和極端降水強(qiáng)度不發(fā)生顯著變化，但極端降水事件趨于頻繁。長(zhǎng)江及長(zhǎng)江以南地區(qū)年降水量和極端降水量都趨于增加，極端降水值和降水事件強(qiáng)度都有所加強(qiáng)，極端降水事件增多，即極端降水事件趨強(qiáng)、趨多。上圖：1951-2003年大雨日的變化趨勢(shì)（%/10年）下圖：大雨日距平變化時(shí)間序列Trend % per decade for 1951-2003 contribution from very wet days（IPCC，AR4，2007）近50年來(lái)中國(guó)大陸極端強(qiáng)降水日數(shù)的變化趨勢(shì)（實(shí)心和虛心圓分別代表增加和下降趨勢(shì)，按半徑大小分別為每10年變化7.5% 以上，7.5%2.5

21、%，小于2.5% ，顯著變化的地區(qū)標(biāo)有叉號(hào)）Patterns of intense and extreme intense precipitation（：增加；：減少）陸地大部分地區(qū)，強(qiáng)降水比例在增加我國(guó)強(qiáng)降水事件的發(fā)生頻率也在增加( IPCC AR4, 2007 )1951-19781979-19921993-2004 中國(guó)不同時(shí)段，夏季降水距平百分比分布的變化。（陰影區(qū)是正距平，相對(duì)于1971-2000年平均值） 圖8 近40年中國(guó)夏季降水變化趨勢(shì)分布（Xu et al.,2006） (a)(b)(c)(d)圖 中國(guó)夏季降水的EOF分析（1951-2004）(a)(c): EOF1；(b)

22、(d): EOF2空間分布時(shí)間系數(shù)圖 1951-2004中國(guó)東部(107.5-130E)平均夏季異常降水緯度-時(shí)間剖面圖。 單位: mm 4.3.3 干旱 從近100年儀器實(shí)測(cè)降水資料分析發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)江、黃河兩流域旱澇變化具有明顯的階段性和躍變。20世紀(jì)中國(guó)氣候有明顯的變干趨勢(shì)；并且在20年代和60年代中期發(fā)生了兩次氣候由濕變干的氣候躍變，這種氣候躍變的發(fā)生是全球性的。分析還表明，長(zhǎng)江、淮河流域從70年代起降水明顯增多，洪澇加劇；而黃河流域從1965年起連續(xù)干旱，而且不斷加劇。4.3.3 干旱 近50多年來(lái)，我國(guó)的干旱總體上沒(méi)有顯著的增多或減少的趨勢(shì)。但1990年代后期至21世紀(jì)初的干旱范圍廣、程

23、度重。從近50多年的資料分析看，干旱持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的幾個(gè)中心分別位于遼河流域西部、黃河流域東部、海河流域、西南諸河流域東南部等地，最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間一般有4個(gè)月以上。另外，黃河流域大部、淮河流域、西南諸河流域大部、珠江流域南部干旱最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間一般也有3個(gè)月左右，可見(jiàn)干旱災(zāi)害之嚴(yán)重。在松花江流域、遼河流域、海河流域、淮河流域北部、黃河流域東部和南部、長(zhǎng)江流域西部、珠江流域北部等地在近50多年中持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的干旱事件多發(fā)生在1980年以來(lái)的20多年中。4.3.3 干旱 在近20多年中，遼河流域、海河流域、淮河流域北部、黃河流域大部、珠江流域大部的大部分地區(qū)干旱發(fā)生得比前20多年更加頻繁，西南諸河流域大部干旱

24、頻率減少。 近50年來(lái)中國(guó)北方干旱范圍的變化（虛直線為線性趨勢(shì)）4.3.4 沙塵暴近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，沙塵暴總?cè)諗?shù)總體上呈減少趨勢(shì)，1950年代后期和1970年代沙塵暴出現(xiàn)日數(shù)較多，1980年代以來(lái)沙塵暴出現(xiàn)日數(shù)逐漸減少，1966年的沙塵暴日數(shù)最多，1997年的沙塵日數(shù)最少，但1997年以后沙塵暴總?cè)諗?shù)又呈增加趨勢(shì) (Li and Zhai, 2003；王錦貴等，2003)。過(guò)去半個(gè)世紀(jì)我國(guó)北方大部份地區(qū)沙塵暴總體上呈減少趨勢(shì)，但青海省西北部和東南的部分地區(qū)以及內(nèi)蒙古的錫林浩特等局部地區(qū)沙塵暴有增加趨勢(shì)。我國(guó)平均逐年春季沙塵暴發(fā)生日數(shù)的距平（氣候標(biāo)準(zhǔn)值為19611990年年平均沙塵暴發(fā)生日數(shù)）4.

25、3.5 熱帶氣旋研究表明，西北太平洋熱帶氣旋活動(dòng)諸如生成頻數(shù)、移向和移速、平均強(qiáng)度、消亡頻數(shù)等具有顯著的緯度差異；南海、菲律賓群島以及馬里亞納群島附近是西北太平洋熱帶氣旋生成最主要的三個(gè)源地。近40多年西北太平洋熱帶氣旋活動(dòng)沒(méi)有明顯的增多和減少趨勢(shì)，但卻表現(xiàn)出顯著的年代際和年際的氣候振動(dòng)，1960年代中期到1970年代初期為熱帶氣旋活動(dòng)頻繁期，1950年代和1980年代初期為熱帶氣旋活動(dòng)較少時(shí)期，但1980年代中期開(kāi)始熱帶氣旋活動(dòng)又逐漸增多，而且熱帶氣旋的年頻數(shù)和登陸中國(guó)的熱帶氣旋數(shù)在這期間出現(xiàn)了3次氣候突變。4.3.5 熱帶氣旋19572004年期間，熱帶氣旋影響中國(guó)的主要季節(jié)為511月，尤

26、其以79月為最頻繁；在19572004年間影響中國(guó)的熱帶氣旋頻率沒(méi)有明顯的變化趨勢(shì)，但熱帶氣旋給中國(guó)陸地帶來(lái)的降水總量表現(xiàn)出顯著的減少趨勢(shì)。20世紀(jì)80年代后期以來(lái)，登陸中國(guó)的臺(tái)風(fēng)數(shù)量也明顯減少了，這與臺(tái)風(fēng)造成的降水量減少趨勢(shì)是一致的。 第一個(gè)方面是關(guān)于西北太平洋熱帶氣旋活動(dòng)氣候特征及變化規(guī)律的分析。西北太平洋熱帶氣旋活動(dòng)諸如生成頻數(shù)、移向和移速、平均強(qiáng)度、消亡頻數(shù)等具有顯著的緯度差異(雷小途等2002)；南海、菲律賓群島及馬里亞納群島附近是西北太平洋熱帶氣旋生成最主要的三個(gè)源地(陳世榮1990)；近40多年西北太平洋熱帶氣旋活動(dòng)沒(méi)有明顯的增多和減少趨勢(shì)，但卻表現(xiàn)出顯著的年代際和年際的氣候振動(dòng)

27、，20世紀(jì)60年代中期到70年代初期為熱帶氣旋活動(dòng)頻繁期，20世紀(jì)50年代和80年代初期為熱帶氣旋活動(dòng)較少時(shí)期，但20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始熱帶氣旋活動(dòng)又逐漸增多(Chaneta1.1996，張光智等1995，薛桁1977)，而且熱帶氣旋的年頻數(shù)和登陸中國(guó)的熱帶氣旋數(shù)在這期間出現(xiàn)了3次氣候突變(陳興芳等1997)。進(jìn)入20世紀(jì)90年代中后期，西北太平洋和南海生成的熱帶風(fēng)暴和臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)顯著減少，在中國(guó)登陸的臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)也有所減少(圖5.5)。第二個(gè)方面是關(guān)于熱帶氣旋對(duì)中國(guó)氣候的影響研究。1470-1931年登陸廣東省的熱帶氣旋數(shù)存在明顯的上升趨勢(shì)，并且存在百年和年代尺度的氣候振動(dòng)(Chaneta1.20

28、00)。Ren等(2002)從全國(guó)范圍定量地研究了19571996年熱帶氣旋對(duì)中國(guó)降水的氣候影響。結(jié)果表明：熱帶氣旋影響中國(guó)的主要季節(jié)為511月，尤其以79月頻繁，在過(guò)去40年中影響中國(guó)的熱帶氣旋頻率沒(méi)有明顯的變化趨勢(shì)；19571996年，熱帶氣旋給中國(guó)陸地帶來(lái)的降水總量表現(xiàn)出顯著的減少趨勢(shì)。中國(guó)熱帶氣旋降水變化。a 年降水量變化；b 臺(tái)風(fēng)導(dǎo)致的暴雨天數(shù)變化(50mm/天) (引自任). ab4.4 歷史時(shí)期代用資料中反映出來(lái)的極端氣候事件歷史文獻(xiàn)記錄所建立的代用氣候序列來(lái)認(rèn)定，參照歷史氣候的實(shí)況復(fù)原結(jié)果和用歷史文獻(xiàn)記錄作出的定量推斷值，有些事件還可用其他代用資料如樹(shù)木年輪和冰芯的記錄予以佐證

29、。值得注意的是，這些事件的嚴(yán)重程度超過(guò)現(xiàn)代(最近100年或50年)的極端個(gè)例。 近萬(wàn)年來(lái)全球和中國(guó)溫度變化 近萬(wàn)年來(lái)，全球地表溫度波動(dòng)的幅度為2-3，共經(jīng)歷了三次暖期：即氣候最宜期（距今8000-3500年）、中世紀(jì)溫暖期（公元10-13世紀(jì)）以及近代暖期（20世紀(jì)中后期至今）。（朝倉(cāng)正, 1991）但是在1億年（100Ma年）前，有三次大冰河期，分別發(fā)生在22-24億年前（氧上升期），億年前和億年前（古生代二疊紀(jì)大冰期）。那時(shí)海洋完全被冰封，通過(guò)冰反照率反饋機(jī)制，最后全球冰封，進(jìn)入雪球階段。以后通過(guò)大陸漂移，板塊碰撞，使地殼變形，同時(shí)又有火山爆發(fā)作用，使CO2排放入大氣。由于沒(méi)有碳匯（全球冰

30、封），大氣中CO2濃度增加，最終由CO2產(chǎn)生的溫室效應(yīng)和風(fēng)吹降塵產(chǎn)生的冰蓋變黑（減少反照率）使地表溫度上升到一臨界值，首先使熱帶冰層融化，一旦這個(gè)過(guò)程開(kāi)始，則通過(guò)冰反照率反饋機(jī)制使增暖增強(qiáng)并擴(kuò)展到全球。最后使整個(gè)地球進(jìn)入無(wú)冰的水球狀態(tài)，此即雪球水球輪回時(shí)期。1億年前左右，板塊運(yùn)動(dòng)減慢，地球上的氣候由不穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。 6500萬(wàn)年時(shí)白堊紀(jì)結(jié)束，溫暖的氣候結(jié)束（那時(shí)CO2比今天高一個(gè)量級(jí)；熱帶到處是恐龍和蔥綠植物） 。 此后，地球氣候總趨勢(shì)是不斷變冷。到更新世（250萬(wàn)年），氣候十分寒冷。一個(gè)值得注意的事件是發(fā)生在始新世（5500萬(wàn)年前）的氣候極暖期，它是突然來(lái)到的（1萬(wàn)年量級(jí)，延續(xù)10萬(wàn)

31、年），所釋放的碳與21世紀(jì)預(yù)測(cè)釋放的量相近。高緯增暖20 左右。在6000萬(wàn)年以來(lái)的氣候變冷期，總體上，溫度比今天要暖，CO2濃度比今天高，如在330-300萬(wàn)年時(shí)（上新世）溫度比工業(yè)化前高2-3 ，CO2濃度為360-400ppmv。海平面高度比今天高15-25米。以后溫度和CO2濃度主要由冰芯獲取，揭示了10萬(wàn)年周期的冰期-間冰期循環(huán)，即米蘭科維奇氣候循環(huán)。4.4.1 極端寒冷事件和高溫事件中國(guó)歷史上的嚴(yán)冬極端低溫寒害事件屢見(jiàn)于歷史文獻(xiàn)的記載。嚴(yán)寒的標(biāo)志是冬季強(qiáng)寒潮活動(dòng)頻繁，廣大地區(qū)出現(xiàn)異常寒冷的記錄，如井水結(jié)冰，大范圍的竹木凍死，中緯度江、河、湖泊封凍或過(guò)早封凍，冰層堅(jiān)厚，35N以南的海

32、面結(jié)冰，凍雨多發(fā)生，果樹(shù)種植業(yè)遭受毀滅性的凍害，罕見(jiàn)冰雪的南嶺以南地區(qū)出現(xiàn)大范圍的冰雪霜凍危害等。這些寒冷情景是20世紀(jì)未曾出現(xiàn)過(guò)的。雖然嚴(yán)冬通常集中地出現(xiàn)在氣候寒冷時(shí)期，值得注意的是它們?cè)诓煌睦渑瘹夂虮尘跋禄虿煌睦渑瘹夂螂A段均有發(fā)生。對(duì)于出現(xiàn)于隆冬和早春的典型事例，張德二等(1997a，1997b)已做了研究，繪制了個(gè)例的寒害實(shí)況圖，復(fù)原了重大寒潮過(guò)程，并對(duì)相應(yīng)的極端最低溫度值試作推算。這些寒冬個(gè)例中，有出現(xiàn)于小冰期最盛期的，如1620-1621，16541655，1670一1671和1690一1691年等，也有出現(xiàn)于氣候相對(duì)溫和的18世紀(jì)的，如17451746年等，更有出現(xiàn)在歐洲、日本

33、許多地區(qū)寒冷氣候期結(jié)束以后的，如18611862，1864-1865和18771878年，以及全球大范圍迅速增暖背景之下，如1892-1893年，還有若干嚴(yán)重的江河湖泊結(jié)冰的寒冬實(shí)例，如14931494，15131514，15771578年等。早春的極端低溫事件，如1454年(明景泰五年)2月5日一3月15日，中國(guó)東部地區(qū)廣遭寒害，降雪天氣持續(xù)42天，蘇北沿海和太湖水域結(jié)冰；1656年(清順治十三年)2月914日發(fā)生強(qiáng)寒潮，江西、浙江、福建、廣東出現(xiàn)大雪、冰凍天氣，作物遭受嚴(yán)重凍害；1796年(清嘉慶元年)2月1519日自河北延布至廣西，山東等地嚴(yán)寒，井水凍結(jié)，江蘇、浙江、江西、福建等省大雪奇

34、寒；1856年(清咸豐六年)2月27日一3月1日的中路強(qiáng)寒潮經(jīng)由四川、湖南、江西、江蘇、浙江直達(dá)廣東和海南島，引起南方嚴(yán)重寒害；1860年(清咸豐十年)25月寒潮活動(dòng)頻繁，其中23月華北地區(qū)遭受大雪嚴(yán)寒40多天，江淮、江南終雪日期甚至遲至立夏日(5月4日)。據(jù)推算，這些事件的最低氣溫值低于近百年的記錄(張德二1997c)。 關(guān)于夏季高溫事件的研究，Zhang等(2004)根據(jù)中國(guó)歷史氣候記載和新近在歐洲發(fā)現(xiàn)的北京早期器測(cè)氣象資料，研究了1743年華北炎夏高溫事件，指出1743年7月北京的日最高氣溫高達(dá)44.4，超過(guò)了20世紀(jì)的極端氣候記錄，1743年夏季是近700年來(lái)最炎熱的夏季。該事件出現(xiàn)在

35、氣候相對(duì)溫暖的背景下，是工業(yè)革命之前(CO2較低排放水平時(shí))出現(xiàn)的極端高溫實(shí)例。最近1000年間中國(guó)典型炎夏事件19例。1400年以后酷熱記載數(shù)量最多的首推1743年，與其他大范圍的炎夏事件如1671，1678和1870年等的記載相比較，1743年所記述的酷熱景況、炎熱程度和危害之深重，確為其他事件所不及，認(rèn)為1743年華北的炎夏是1519世紀(jì)的最極端的高溫事件 20世紀(jì)華北地區(qū)夏季第一位高溫極值出現(xiàn)在1942年。北京的氣象記錄顯示，當(dāng)年出現(xiàn)了6月中旬和7月上旬2個(gè)高溫時(shí)段，各段內(nèi)日最高氣溫超過(guò)40。C的日數(shù)各有3天。6月15日的日最高氣溫達(dá)42.6。排列第二位的高溫記錄出現(xiàn)在1999年。當(dāng)年

36、7月下旬(2330日)華北廣大地區(qū)日最高氣溫一般有3539。河北中部、內(nèi)蒙古中西部等地達(dá)4042，北京7月24日最高氣溫為42.2。無(wú)論從日最高氣溫的極端值，或是日最高氣溫40的高溫日數(shù)和日最高氣溫連續(xù)38 的日數(shù)來(lái)看，1743年盛夏的高溫炎熱程度均超過(guò)20世紀(jì)的記錄。因此可以認(rèn)為，1743年華北的夏季溫度是自1400年以來(lái)近700年的最高記錄。 北京1743年觀測(cè)記錄與現(xiàn)代炎夏高溫時(shí)段氣候統(tǒng)計(jì)值的對(duì)比4.4.2 歷史干旱、雨澇事件中國(guó)地處東亞季風(fēng)區(qū)，降水量變率大，干旱和雨澇災(zāi)害發(fā)生頻繁，大旱、大澇時(shí)有出現(xiàn)。利用歷史文獻(xiàn)記錄重建的各地點(diǎn)的各區(qū)域的各種代表降水變化的代用資料序列的分析，已指出各地

37、降水變化的時(shí)空特征，如變化的準(zhǔn)周期性和突變特征、區(qū)域間的關(guān)聯(lián)和空間分布型的變化等(Zhang1988，張德二1997d)。關(guān)于重大異常事件張德二等(1997b，1997c，1997d，2000)已進(jìn)行個(gè)例研究，所選的重大干旱事件，是指持續(xù)時(shí)間在3年以上，干旱區(qū)域覆蓋4個(gè)省份以上；重大雨澇事件指長(zhǎng)時(shí)間的流域范圍的或跨流域的持續(xù)降水，雨期長(zhǎng)度也為近50年所未見(jiàn)。這樣的事件姑且稱之為重大氣候異常事件。中國(guó)歷史上多次出現(xiàn)過(guò)大范圍的持續(xù)時(shí)間在3年以上的嚴(yán)重干旱事件，它們分別出現(xiàn)于宋、元、明、清等不同的朝代和不同的冷暖氣候背景下，如989991年(北宋)；13281330年(元)；14831485年(明)

38、；15271529年(明)；15851590年(明)；16371643年(明)；16891692年(清)；17841786年(清)和18761878年(清)等(張德二1997b，Zhang2000)。根據(jù)史載的持續(xù)干旱無(wú)雨時(shí)段的長(zhǎng)短和嚴(yán)重的旱象諸如井干、河涸、湖底生塵等，推斷降水量距平百分率或降水量的減小程度，指出這些事件的嚴(yán)重程度也是最近50年所未見(jiàn)。上述各干旱事例中，以16371643年的干旱事件(又稱崇禎大旱)持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)；以1585-1590年干旱地域最廣，且地域分布變化最大，前期的北旱南澇轉(zhuǎn)變?yōu)楹笃诘谋睗衬虾?；?8761878年為北方大旱的典型，旱區(qū)中心的山西南部200余日無(wú)透雨；

39、以1785年為長(zhǎng)江中下游干旱之典型“太湖水涸百余里，湖底掘得獨(dú)木舟”；而以989991年為中原地區(qū)干旱之典型，989年開(kāi)封地區(qū)的年降水量?jī)H190mm，比常年減少7成以上(張德二2003)。 1569-1670年，華北地區(qū)持續(xù)大雨造成歷中國(guó)氣候變化科學(xué)概論史上范圍最廣的大水災(zāi)，黃、淮流域5省受災(zāi)；也有連年多雨，但多雨地帶變化的，如17551757年，先是江淮流域久雨成災(zāi)，繼而黃、淮地區(qū)連年多雨；又如1870一1872年，先是1870年長(zhǎng)江流域多雨成災(zāi)，創(chuàng)長(zhǎng)江中上游歷史最大洪水記錄，繼而1871-1872年海河流域連年久雨成災(zāi)；更有全國(guó)大范圍多雨，同一年內(nèi)先后有華南、華北、東北和長(zhǎng)江流域久雨成災(zāi)，

40、如1794年的情形。一些個(gè)例的天氣氣候特點(diǎn)與現(xiàn)代實(shí)例相類似，如1823年以長(zhǎng)江流域?yàn)橹鞯拇蠓秶嘤觐愃片F(xiàn)代1954年的情形。此外，歷史時(shí)期還有一些雨勢(shì)強(qiáng)度超乎尋常的暴雨事件，其強(qiáng)度與現(xiàn)代發(fā)生的如1963年8月河北暴雨和1975年8月河南暴雨事件相當(dāng)，甚至更有超過(guò)現(xiàn)代極端暴雨事件的個(gè)例。 華北(a)(b)(c)(d) 123年（18802003）中國(guó)東部分區(qū)降水的變化長(zhǎng)江華南梅雨季中國(guó)東部不同分區(qū)夏季降水的主要周期分區(qū)A時(shí)段（123年）B時(shí)段（54年）華南4, 14*, 30*, 80*2*, 7, 30*長(zhǎng)江中下游2*, 7*, 20*, 40*2*, 7,14, 40*華北3, 9, 18*, 40*, 803*, 9, 18長(zhǎng)江中下游5站 (121年)2, 7