Cite this article:
Ge, Q. S., H. L. Liu, X. Ma, J. Y. Zheng, and Z. X. Hao, 2017: Characteristics of temperature change in China overthe last 2000 years and spatial patterns of dryness/wetness during cold and warm periods.Adv. Atmos. Sci., 34(8), 941–951,doi: 10.1007/s00376-017-6238-8.
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特邀:
抚今追昔知冷暖
寒来暑往论兴衰
10年分辨率的中国过去2000年气温变化序列
请输入标题 bcdef
引子
全国范围的气象观测不过短短几十年,2000年前的气温数据从何而来?是否可信?
请输入标题 abcdefg
“抚今追昔”
——历史气候变化重建
逝者如斯,过去的真相或已彻底无考,或还未发现其线索,还原历史仅能依靠当前收集到的证据,在此基础上进行合理的推断。
对于历史环境变化研究而言,“合理的推断”主要包括“均一”和“协同”两条假设,“均一”指自然法则在任何时间和空间上具有不变性,因此可以根据现代环境过程所遵从的规律重建过去的环境;“协同”指环境过程与其产物之间的协调统一,不同类型的产物之间可以彼此参校、替代,共同指示其生成环境[1]。比如,现代观测发现“霜打的茄子”对应气温降到10°C,那么历史上同一地点发现霜打茄子的记载,则说明当时的温度也降到10°C左右,这只是一个直观的例子,更严谨的分析请参阅原文。
古气候变化代用资料
“合理的推断”需要古气候代用资料的支持,之前的推送(全球变暖:历史证据中的线索)一文中曾介绍过文献和树木年轮,本次再介绍冰川、石笋、湖泊沉积和珊瑚四种我国常见的代用资料,与树木年轮类似,它们均具有年分辨率的纹层结构。
冰川表面积累的新雪对下方的陈雪施加压力使其转变为冰;溶洞中常年滴水,其中钙质析出逐渐形成自下向上生长的石笋;
https://svs.gsfc.nasa.gov/4249
冰川年层示意图
https://www.vcg.com/creative/1006271692?phrase=stalagmite%20cave%20illustration
洞穴石笋年层示意图[2]
湖泊中的碎屑降落至湖底形成沉积;珊瑚则是伴随珊瑚虫生长过程所形成的钙质硬体骨骼。
http://www.geo.mtu.edu/KeweenawGeoheritage/Glaciers/Varves.html
湖泊沉积示意图
http://theconversation.com/500-years-of-drought-and-flood-trees-and-corals-reveal-australias-climate-history-51573
珊瑚年层生长示意图
http://phdcomics.com/comics/archive.php?comicid=1643
珊瑚剖面影像
中国历朝气候变化
与社会经济发展
中科院地理科学与资源研究所所长葛全胜研究员带领其科研团队利用全国范围内这6种共计28条代用资料,采用偏最小二乘法,重建了开篇提到的中国公元1–2000年的气温变化序列。结果显示期间存在4个相对温暖的阶段(公元1–200年,550–760年,950–1300年和20世纪)及4个相对寒冷的阶段(公元210–350年,420–530年,780–940年和1320–1900年),最暖和最冷的年代温差可达1.3°C;虽然1870–2000年是中国增温最快的阶段,速率为每百年0.56 ± 0.42°C,但20世纪的气温记录可能并不是过去2000年未曾出现过的,重建表明公元981–1100年和1201–1270年间的温暖程度可与之相比,甚至可能更高。
自然经济形态下存在“冷抑暖扬”的文明韵律,7个统一朝代均前暖后冷,暖期106年,冷暖差0.6℃。暖期“大治”之年较多,史载31个大治事件有21个发生在暖期,朝代更替多出现冷期或由暖转冷的交替时段。极端气候事件(如重大连旱、涝等)对社会经济也有显著影响,但只是“乱年”肇因之一[3]。
介绍
葛全胜 研究员
中国科学院地理科学与资源研究所研究员、博士生导师、所长,国家杰出青年基金获得者。2000年以来,历任中国科学院地理科学与资源研究所研究员、博士生导师、副所长、学术委员会副主任。兼任国际全球环境变化人文因素计划(IHDP)中国国家委员会秘书长,国际地圈生物圈计划(IGBP)中国全国委员会秘书长,中国地理学会理事、气候专业委员会主任,中国气象学会理事,北京气象学会理事等。主要从事全球变化研究,先后主持中国科学院方向群项目、国家支撑计划项目、国家基金委重点基金、科技部“973”项目等,曾获国家自然科学二等奖。
受《大气科学进展》 Adv. Atmos. Sci.主编:吕达仁院士邀请,葛全胜研究员团队在AAS发表回顾文章“Characteristics of Temperature Change in China over the Last 2000 years andSpatial Patterns of Dryness/Wetness uring Cold and Warm Periods”,综述了近年来中国在过去2000年气候变化研究中新取得的高分辨率代用资料和重建序列。
中文
摘要
本文综述了近来中国过去2000年气候变化研究中新取得的高分辨率代用资料和重建序列。结果显示: (1) 中国温度存在50–70年、100–120年和200–250年的准周期变化, 其年代和百年际变幅分别约为1.3℃和0.7℃, 且在百年尺度上与太阳辐射的长期变化显著相关, 尤其是气温寒冷阶段与太阳活动极小期相对应。 (2) 1870–2000年是中国增温最快的阶段, 速率为(0.56 ± 0.42°C) /100 yr, 但20世纪的气温记录可能并不是过去2000年未曾出现过的, 重建表明公元981–1100年和1201–1270年间的温暖程度可与之相比。 (3) 对中国东部所有百年尺度暖期的集合平均显示其旱涝格局呈三极空间分布: 25°N以南偏旱, 25°–30°N偏涝, 30°N以北偏旱; 而在所有百年尺度冷期旱涝格局则呈经向分布。 (4) 强厄尔尼诺–南方涛动和北大西洋年代际振荡是导致20世纪中国季风区降水增加的主要原因。 (5) 在中国东部, 蝗灾与温度及降水变化显著相关, 干冷气候条件下蝗灾较多; 北部地区的鼠疫与干湿变化呈正相关, 但南方地区的鼠疫却与干湿变化呈负相关。
Citation: Ge, Q. S., H. L. Liu, X. Ma, J. Y. Zheng, and Z. X. Hao, 2017: Characteristics of temperature change in China overthe last 2000 years and spatial patterns of dryness/wetness during cold and warm periods. Adv. Atmos. Sci., 34(8), 941–951,doi: 10.1007/s00376-017-6238-8.
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http://159.226.119.58/aas/EN/10.1007/s00376-017-6238-8
参考文献:
[1] 邵雪梅等. 历史环境变化的研究方法. 中国科学院大学课程讲义.
[2] Condomines M, Rihs S. First 226Ra–210 Pb dating of a young speleothem. Earth & Planetary Science Letters, 2006, 250(1): 4-10.
[3] 葛全胜等. 中国历朝气候变化. 北京:科学出版社,2011.
文章来源:大气科学进展AAS微信公众平台