中国近百年温度曲线的对比分析

温度变化是全球变化研究中非常重要的基础性问题,在中国近百年温度变化方面,十几年来已取得了明显进展,这首先表现在建立了若干条全国平均气温序列,而几条主要序列间的相关系数在0.73～0.97之间。同时,这些进展也表现在基础资料质量提高、空间覆盖面扩大、序列均一性改善以及结果可靠性提高等方面。对多序列进行综合分析得到的新结果显示,1906—2005年中国的年平均气温上升了(0.78±0.27)℃,2007年是我国近百年来最暖的一年;代表性分析显示,现有的几条中国温度序列中除覆盖完整的序列外,其他序列在1920或1930年代以前可能主要反映中国东部变化情况,但在此之后则能较好地代表全国大部分地区的气候变化特征。

西南地区城市热岛强度变化对地面气温序列影响

利用1961—2004年我国西南地区322个站的气温观测资料,分析了乡村站、小城市站、大中城市站和国家基准/基本站气温变化趋势特点,着重研究了城市化对城镇站和国家站地面气温记录的影响程度和相对贡献比例。结果显示:区域平均的各类台站年平均气温呈现不同程度的上升趋势,城市站、国家站的增温速率均高于乡村站。大中城市站和国家站的年平均热岛增温率分别为0.086℃/10a和0.052℃/10a,其增温贡献率分别达57.6和45.3。与大多数地区不同,西南地区的增温速率明显偏小。因此,尽管平均热岛强度变化比许多地区弱,但其相对贡献明显,表明城市化对该区域气温趋势的绝对影响较弱,但相对影响较强。另外,城市热岛增温有明显的季节变化,表现为秋季最强,春季或冬季次之,夏季最弱。热岛增温贡献率则为春季最大(100),夏季次之(73以上),秋季和冬季相对较小。这主要是因为春、夏两季背景气候变凉或趋势微弱,热岛增温在实际增温中占有更高的比例。

气候变暖在继续

基于全球和中国的观测资料指出,无论全球还是中国,2001—2010年都是有仪器观测记录以来最暖的10年。虽然这10年内的温度上升趋势很弱,但并不意味着气候变暖已经停止。分季节来看,近10年(2001—2010年)冬季中国东北及新疆的气温低于前10年(1991—2000年)。然而,这种区域性和季节性的温度下降并没有影响全国、全年保持变暖的趋势。

全球平均温度序列的比较

着重评述了目前国际上常用的3个全球平均温度序列:HadCRUT3、NCDC及GISS。后两个序列1982年之后引入了卫星观测资料。NCDC对资料作了插补,建立了1880—2009年覆盖面完整的序列。HadCRUT3序列所显示的近10年变暖的停滞可能主要是缺少极区资料造成的。NCDC与GISS两个序列依然保持约0.1℃/10a的增温。3个序列1910—2009年的变暖趋势十分接近,在0.70～0.75℃/100a之间。

近44年南京温度变化的特征及其可能原因的分析

利用1957-2000年的气候观测资料，研究南京的平均温度、平均最高温度、平均最低温度和平均日较差及炎热日和寒冷日的变化趋势和特点，并分析可能的原因；以滁县和溧阳为对比城市站，分析了三种不同类型城市温度变化的异同。结果表明，近44年来南京平均温度显著上升，其中冬季增暖幅度最大，但夏季呈变凉趋势。与全国平均温度相比，线性变化趋势大体相似，但也存在一定差别。最高温度趋势与平均温度一致，夏季降温更为明显；最低温度除夏季外增暖都非常显著，表明气候变暖在最低温度上表现更加明显；年和各季日较差均明显减小；炎热日和寒冷日趋于减少，其开始和结束时间较以前有明显提前。大气环流系统的变异和调整可能是温度显著升高的直接原因。同样，长江中下游夏季降水天气增多、云量增加、日照时间减少以及伴随的温度下降可能也与环流系统的调整有关。南京与滁县、溧阳的温度差值分别为减小趋势或趋势变化不明显。三种类型城市增暖幅度的相对大小存在着年代际差异。由于不同类型城市间温度变化差异的复杂特点及其所反映出的城市化影响的复杂性，在研究温度变化和考虑城市化的影响时，不仅要考虑大城市，还应该充分注意中、小城市的发展所带来的影响。

1921—1990年我国气温序列及变化趋势

本文使用全国716个站点的月平均气温资料,约2.2×10~5个数据,得到了近70年来我国年、月平均气温序列。在此基础上,讨论了我国气温变化特点。结果表明:40年代到60年代的降温,我国比北半球明显;80年代气温的上升趋势,北半球比我国强烈。

近百年中国地表气温变化趋势的再分析

重新考虑了1950年前后器测资料的非均一性问题,统一采用最高温度和最低温度计算月平均温度,利用国际上通行的区域平均温度序列计算方法,建立了中国近100年的地表气温序列,并对气温变化趋势进行了再分析.结果表明,自1905年以来中国地表年平均气温明显增暖,升高幅度约为0.79℃,增温速率约为0.08℃/10 a,比同期全球或北半球平均略高.但是,20世纪80年代初以来的增温似乎不比30～40年代明显,而20世纪50～60年代地表气温的变冷却比全球或北半球显著得多.和全球平均温度变化一样,近100年来中国的增温也主要发生在冬季和春季,而夏季却有微弱变凉趋势.新的全国平均气温序列与以往的研究结果比较给出了更高的增温趋势估计值,这主要与采用新的月平均气温统计方法改善了原序列的均一性有关.另一方面,由于早期资料覆盖面积比例低和后期城市化影响等问题,这里给出的增温趋势估计仍然存在着较大的不确定性.

中国近49年沙尘暴变化趋势的分析

利用1954～2002年的气象观测资料分析了我国沙尘暴的变化特点及趋势,并从大风天气变化的角度,初步探讨了沙尘暴变化的气候原因。分析结果表明,我国的沙尘暴总日数在20世纪80年代中期以后比50年代到60年代减少了73%;沙尘暴的下降趋势具有十分明显的空间一致性。比较发现,沙尘暴总日数和大风总日数的变化趋势有很好的一致性,两者的线性相关系数达到0.92。这表明,我国沙尘暴的变化趋势主要是随大风的变化而变化,风力条件的减弱是近半个世纪以来我国境内沙尘暴频数下降的主要原因。1997年后沙尘暴日数的回升也同样伴随着大风日数的增加。

由最高最低气温求算的平均气温对我国年平均气温序列影响

针对研究全国近百年平均气温长期变化的实际需要,利用603个测站1961—2002年气温观测资料,比较分析了最高最低平均气温距平序列和4次观测记录平均气温距平序列的差异,讨论了最高、最低气温变化趋势。结果表明:两种统计方法得到的平均气温距平序列及增温速率的差异均不明显,在一定条件下两者可以互相替换。此外,最高、最低气温变化普遍存在不对称现象,且可分为4种类型,这种不对称性对平均气温变化速率并没有明确一致的影响。

山区公路事故多发段道路条件分析与防治对策

针对山区公路交通事故的严重性,从山区公路道路条件的角度,对山区公路事故多发段道路环境中存在的主要隐患以及这些隐患如何导致了交通事故的发生进行了分析,并提出了对事故多发段进行改造的原则和防治对策。

中国大陆降水时空变异规律——Ⅲ.趋势变化原因

中国大陆现代降水表现出若干长期变化特征,对现代降水趋势性变化的原因,目前还没有很好了解。结合多种资料分析以及前人研究成果,对中国大陆近几十年降水变化趋势的原因进行了探讨,得到以下初步认识:1现代降水量变化趋势具有明显的地域性差异,全国平均没有表现出显著增加或减少的长期变化,但强降水事件频率和降水量出现明显增多,而小雨事件特别是痕量降水事件显著减少。2再分析资料表明,最近几十年全国水汽净收支量在一定程度上增加了,实际观测资料显示近地面和对流层中下层空气比湿或大气可降水量出现较明显上升趋势。3代用资料序列分析显示,全国大部地区近几十年降水变化仍处于晚近历史时期正常自然波动范围内;近百年观测的降水量序列也表明,黄淮海地区降水具有多重时间尺度相互叠加作用特点,低频自然气候变异的影响信号有清晰表现。4人类活动引起的大气中温室气体浓度增加对全国或东部季风区现代降水变化影响的信号,目前仍难以识别;区域性近地面风速减弱导致的雨量观测系统偏差以及大范围气溶胶浓度增加,可能是东部季风区大多数台站观测到的强降水事件频率增加和小雨频率显著减少的两个重要原因。5主要与城市化影响相关的地面观测资料系统偏差,可以部分解释现有分析表明的短历时强降水事件频率和累计降水量增加现象,同时也很可能是城市台站小雨和痕量降水事件频率明显下降的另一重要原因。

中国气温变化研究最新进展

总结了“十五”攻关课题有关中国温度变化研究的若干进展。在资料质量控制和序列非均一性检验及订正的基础上,更新了中国地面近50年、100年和1000年气温序列。研究表明,不论是近54年还是近100年全国年平均地面气温升高趋势一般比原来分析结果表明的要强,分别达到0·25℃/10a和0·08℃/10a。中国现代增暖最明显的地区包括东北、华北、西北和青藏高原北部,最显著的季节在冬季和春季。近50多年中国近地面气候变暖主要是平均最低气温明显上升的结果,全国范围内极端最低气温也显著升高,而极端最高气温升高不多。中国与温度相关的极端气候事件强度和频率一般呈降低趋势或稳定态势。研究发现,城市化因素对中国地面平均气温记录具有显著影响,但在现有的全国和区域平均温度变化分析中一般没有考虑,因此需要在将来的研究中给予密切关注。在增温明显的华北地区,1961~2000年间城市化引起的年平均气温增加值达到0·44℃,占全部增温的38%,城市化引起的增温速率为0·11℃/10a。中国其他地区的增温趋势中也或多或少反映出增强的城市热岛效应影响。20世纪60年代初以来中国对流层中下层温度变化趋势不明显,仅为0·05℃/10a,比地面气温变化小一个量级;对流层上层和平流层底层年平均温度呈明显下降趋势,变化速率分别为-0·17℃/10a和-0·22℃/10a;整个对流层平均温度呈微弱下降趋势。中国对流层温度与地面气温变化趋势存在明显的差异,但这种差异在20世纪80年代初以后趋于减小。近千年来中国地面气温变化史上可能确存在“中世纪温暖期”和“小冰期”等特征性气候阶段,但“中世纪温暖期”的温暖程度似乎没有过去认为的那样明显。从全国范围看,11世纪末和13世纪中的温暖程度可能均超过了20世纪30~40年代暖期,表明20世纪的增暖可能并非史无前例。中国20世纪气候增暖的原因目前还不能给出明确回答。一些迹象表明,人类活动可能已经对中国的地面气温变化产生了影响,但太阳活动及气候系统内部的低频振动对现代气候变暖可能也具有重要影响。

中国地面气温变化趋势中的城市化影响偏差

在中国大陆2300个气象台站网中遴选出138个参考站,对614个国家级气象站和138个参考站1961 2004年的月平均气温资料进行了非均一性检验和订正,利用REOF(旋转主分量)分析方法,按照气温变率空间相关特点将中国大陆划分为6大区域,并采用经纬度网格面积加权平均法分别建立了中国大陆及其6大区域平均的国家站和参考站的月、季、年地面气温时间序列,对国家站和参考站序列进行了对比分析。结果表明,由国家站资料建立的中国大陆年平均气温序列在44年间线性增温率为0.278 C/10 a,而由参考站资料建立的中国大陆年平均气温序列同期增温率为0.202℃/10 a。就中国大陆平均来说,1961 2004年国家级站城市化增温率为0.076 C/10 a,占全部增温率的27.33%。在6大区域中,除北疆区外,其他地区年平均城市化增温率均非常显著。其中城市化影响最大的地区是江淮区,年平均热岛增温率为0.086℃/10 a,其后依次为东北华北区、青藏高原区、华南区和西北区,年平均热岛增温率分别达到0.060、0.059、0.042和0.042℃/10 a。各区域年平均热岛增温贡献率由大到小排列依次为江淮区55.48%、青藏高原区23.23%、华南区23.20%、东北华北区15.35%、西北区13.73%、北疆区-1.57%。因此,中国大陆20世纪60年代初以来城市化造成的国家站地面气温增暖偏差非常显著,今后应予以订正,以便建立代表背景气候变化的区域平均气温序列。

“一带一路”区域气候变化事实、影响及可能风险

“一带一路”区域国家经济、政治发展极不平衡,随着全球气候变暖,区域内的自然环境、气候资源、水资源等都将面临着显著而复杂的变化,并且干旱、洪涝等多种气候灾害是“一带一路”区域可持续发展和重大基础设施建设面临的重大威胁之一。目前,“一带一路”倡议已经进入实质性建设阶段,沿线地区的气候变化及其灾害风险关乎“一带一路”倡议能否顺利实施及亚投行的投资安全。在此背景下,2016—2018年中国科学院地球科学学部实施了“‘一带一路’区域气候变化问题”咨询评议项目,项目针对该区域气候变化的事实、未来变化预估、气候变化的可能影响以及带来的潜在风险等问题进行了系统的调研,并开展了若干分析和研究。经过两年的努力,项目组完成了有关进展报告四份,包括一份总报告和三份分报告。本文扼要地概括和介绍了项目取得的主要成果。

1981-2010年青藏高原地区气温变化与高程及纬度的关系

基于青藏高原地区高质量、均一化的气象站点观测资料,研究1981—2010年青藏高原地区气温变化趋势特征。结果表明:1981—2010年青藏高原地区整体呈升温趋势,平均升温率为0.40℃/10a,冬春季升温率大于夏秋季节,以三江源区、西藏中西部和青海北部升温趋势最为显著。青藏高原地区年和冬、春、秋三季的升温率随海拔高度的升高而增大,海拔每升高1000 m,站点年平均气温倾向率增加0.1℃/10a,冬季更为显著。青藏高原地区夏季气温倾向率的空间分布具有显著的经向差异,纬度每增加10°,气温倾向率增加0.33℃/10a。

近10年全球变暖停滞了吗?

综合分析了与近10年(1999—2008年)全球变暖停滞有关的几个问题。首先,虽然1999—2008年全球平均温度增量接近零,但是这10年仍是30年来平均温度最高的10年。其次,自然变化如火山活动、太阳辐射、ENSO及大洋热盐环流变化可能影响全球平均温度的年际及年代际变化,但是不大可能改变全球变暖的长期趋势。最后,用全球及中国的观测资料证实1999—2008年中国平均温度增量为0.4～0.5℃/10a,即中国的气候变暖仍在继续。

北京城市化进程与热岛强度关系的研究

利用北京市统计局编的《北京50年——统计资料》中的三类城市发展指数:人口、基本建设投资总额和城市基础设施投资总额、房屋竣工面积和住房竣工面积及北京地区20个站近40年年平均气温资料,研究了北京城市发展指数与城市热岛效应变化之间的关系,认为:(1)北京城市发展指数,在改革开放前发展缓慢.改革开放后,北京城市发展指数增长率比改革开放前成几十倍乃至百倍的增长;(2)近40年,北京市郊区的增温率为0.04℃/10a,城市中心区的增温率为0.35℃/ 10a,而热岛强度的增温率为0.31℃/10 a.城市热岛强度(或市中心区)的增温率是城市郊区的8倍(9倍);(3)热岛强度的增温率在改革开放前为0.001℃/10 a;改革开放后跃变升为0.2286℃/10a. 它与城市发展指数的变化颇为一致,两者之间的相关系数都超过了0.1%信度.说明北京城市人类活动引起的增温己经超过了自然因素引起的增温,能改变城市中的温度变化.

中国地面相对湿度非均一性检验及订正

利用加拿大环境部气候研究中心研发的PMTred和PMFT方法,选取均一的邻近站为参考站,使用相关系数权重平均构建参考序列,结合元数据信息,对1951—2014年中国2400多个国家级地面站月平均相对湿度进行了非均一性检验与订正,并分析了造成相对湿度序列非均一的主要原因。结果表明,中国地面相对湿度资料存在较严重的非均一问题,68%的台站存在断点,人工观测转自动观测、迁站和时次变化是造成序列非均一的主要原因。整套资料负订正量所占比例较高,订正范围主要集中在-5%~0之间,这种负订正量与人工转自动观测后相对湿度观测值偏低有密切关系。这也使得订正后中国平均相对湿度趋势与订正前存在明显差异,订正前中国平均相对湿度呈下降趋势,订正后相对湿度没有趋势性变化。

基于均一化格点资料的全球变暖趋缓期中国气温变化特征分析

利用1961—2014年水平分辨率为0.5°×0.5°的均一化气温网格数据,分析全球变暖趋缓期(1998—2014年)中国气温的变化特征。结果显示:1998—2014年中国气温上升趋缓明显,与增暖期(1985—1997年)相比,年平均气温和年平均最高气温由升温趋势转为降温趋势,分别为-0.05℃/10a和-0.11℃/10a,而年平均最低气温仍保持弱的上升趋势(0.06℃/10a)。全球变暖趋缓期中国的增暖型发生了显著变化:北方地区由增温趋势转为降温趋势,青藏高原和西南地区则呈现出相对强的增温趋势;从季节来看,冬季降温最强、夏季增温较其他季节偏强,而冬季(强降温)正是中国增暖趋缓的主要贡献季节。增温最强的要素仍然是最低气温。