第3章-全球和中國近百年觀測的氣候變化

第3章全球和中國近百年觀測的氣候變化近百年來，全球氣候正經(jīng)歷一次以變暖為主要特征的顯著變化，這種全球性的氣候變暖，是由自然的氣候波動和人類活動增強(qiáng)的溫室效應(yīng)共同引起的。政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發(fā)表的第三次評估報告綜合國際上各方面研究結(jié)果對全球氣候變化的基本事實給出了評估意見，其主要內(nèi)容如下：（1）1860年以來，全球平均溫度升高了0.6±0.2℃。近百年來最暖的年份出現(xiàn)在1983年以后。20世紀(jì)北半球溫度的增幅，可能是過去1000年中最高的。（2）近百年來，降水分布也發(fā)生了變化。大陸地區(qū)尤其是中高緯地區(qū)降水增加，非洲等一些地區(qū)降水減少。有些地區(qū)極端天氣氣候事件的出現(xiàn)頻率與強(qiáng)度增加。（3）大氣中溫室氣體濃度明顯增加。大氣中二氧化碳的濃度目前已達(dá)到368ppmv（百萬分之一體積），這可能是過去42萬年中的最高值。（4）近50年的溫度變化，很可能主要是人類活動排放的溫室氣體造成的。3.1近100年全球氣候變化到目前為止，IPCC對氣候變化問題的科學(xué)認(rèn)識主要有以下幾點：（1）人類活動造成大氣層溫室氣體濃度的增加。從工業(yè)化開始（大約1750年）至今，大氣中CO2、甲烷、氮氧化物現(xiàn)在的濃度均高于現(xiàn)有冰芯檢測42萬年以來資料的任何時期。（2）氣候變暖。從最后一個冰期以來，地球氣候相對穩(wěn)定，但20世紀(jì)（1906～2005年）以來，全球平均地表氣溫升高0.74℃。另外，海平面升高、世界范圍內(nèi)的冰川減退、北冰洋冰層變薄和世界部分地區(qū)極端性氣候事件增加等事實均證明了氣候變暖。（3）未來人為溫室氣體排放和大氣中CO2的濃度將繼續(xù)增加。2005年全球大氣CO2濃度為379微克，是65萬年以來最高的。盡管不同的發(fā)展模式可以產(chǎn)生不同的溫室氣體排放，但許多預(yù)測結(jié)果均顯示21世紀(jì)溫室氣體排放量和大氣中的CO2濃度將增加。（4）2100年前全球平均氣溫將繼續(xù)上升。IPCC第四次評估報告預(yù)測，21世紀(jì)末全球平均地表氣溫可能升高1.1～6.4℃。預(yù)測的地球平均氣溫變化大于其自然波動，也比過去10000年的變化快。3.1近100年全球氣候變化近100年來的全球變暖受到了國際社會前所未有的關(guān)注。IPCC第三次評估報告(TAR，IPCC2001)中指出，自1861年以來，全球地表平均氣溫不斷上升，20世紀(jì)的上升幅度為(0.6±0.2)℃。報告認(rèn)為，隨著全球平均氣溫的升高，全球氣候系統(tǒng)也同時表現(xiàn)出明顯的變化，如雪蓋、冰川退縮，海平面升高、海水熱容增大，大氣和海洋的環(huán)流系統(tǒng)發(fā)生變化，氣候變率增大，極端天氣氣候事件增多等。3.1近100年全球氣候變化3.1.1近100年全球氣溫變化TPCC(SAR)結(jié)果，全球地表平均氣溫在20世紀(jì)上升了0.3～0.6℃.其依據(jù)的是Jones(1994)、Hansen等(1988)及Vinnikov等(1990)的結(jié)果，三種結(jié)果雖然在站點的選擇上略有差異，但氣溫曲線的總體變化趨勢非常相似。TPCC(TAR)選用了Jones等(2001)的分析結(jié)果，并將之與Peterson等、Hansen等(1999)及Vinnikov等(1990)的結(jié)果進(jìn)行了對比，同樣具有很高的一致性。1850~2008年逐年全球平均氣溫(相對1961~1990年全球平均氣溫)的距平序列實直線指示1850~1878,1878~1911,1911~1944,1944~1976和1976~1998年每10年趨勢0.051,?0.088,0.160,0.003和0.175℃.虛線指示1850~2008,1911~2008和1976~2008年3個時間段的每100年增溫趨勢0.44,0.73和1.70℃3.1近100年全球氣候變化3.1.1近100年全球氣溫變化

20世紀(jì)地球表層的溫度經(jīng)歷了明顯的增暖，在北半球，1990-1999很可能是近100年中最暖的10年，而1998年是20世紀(jì)最暖的一年。由于1995-2000年地表氣溫資料的加入以及統(tǒng)計方法的進(jìn)一步完善，上述結(jié)果比SAR所公布的(19世紀(jì)末至1994年)又高出了0.15℃。

最新的研究結(jié)果(Joneseta1.2003)表明，進(jìn)入21世紀(jì)以來，全球地表平均氣溫還在不斷升高。近150年最暖的l0年中有8年出現(xiàn)在1996--2005年，20世紀(jì)以來，以1998年為最暖年，2005年為次次暖年(圖4.1)。近100年不同時期、不同季節(jié)全球地表氣溫的增加速率存在明顯差異。通過對不同時段增溫趨勢進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，1910-1945年和1976-2000年兩個時期的增溫速率相對較大，其中后一個時期的增溫速率最大，特別是以北半球中高緯度地區(qū)最為明顯，個別地區(qū)的增溫速率高達(dá)l℃(10a)一1以上；而1946—1975年間，北半球大部分地區(qū)的年平均氣溫存在著下降的趨勢(圖4.2)。近100年來的地表年平均氣溫在全球絕大多數(shù)地區(qū)均表現(xiàn)為增高趨勢。這種增暖在最近30年里北半球中高緯度陸地地區(qū)的冬季和春季尤其顯著。不同季節(jié)的全球地表增溫速率也存在著一定的差別。1976--2000年間，全球地表冬季平均氣溫升高最為顯著，特別是以北半球中高緯度地區(qū)更為明顯，春季的增溫幅度次之，而秋季的增溫幅度最弱，某些地區(qū)還表現(xiàn)為降溫趨勢。美國亞拉巴馬大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)中心的《全球溫度報告(1978—2003》給出了中間估計值。這份報告指出，1978年12月--2003年11月的25年期間，對流層中低層大氣平均溫度上升了0.19℃(圖4.3)，其中北半球平均氣溫上升了0.37℃，且以北半球中高緯地區(qū)的增暖最為明顯，特別是在北美洲北部地區(qū)，氣溫上升幅度近1℃。而南半球的升溫還不到0.02℃，特別是在南極洲大部分地區(qū)，對流層中低層氣溫表現(xiàn)為下降趨勢，部分地區(qū)的下降幅度達(dá)到1℃左右。赤道地區(qū)的氣溫變化很小，未發(fā)現(xiàn)明顯的升溫或降溫趨勢。根據(jù)這份資料，此前25年間全球?qū)α鲗又邢聦悠骄鶞囟仍雠俾始s為0.08℃(10a)/1，仍然明顯弱于同期地球表層溫度增暖速率。觀測全球平均氣溫序列及其周期函數(shù)模擬與21世紀(jì)氣溫預(yù)報1901至2005年間（單位：％/100年）3.1.2近100年全球降水量變化1979至2005年間(單位：％/10年）陸地上年降水量的線性趨勢分布?；疑珔^(qū)域表示尚無足夠多的數(shù)據(jù)計算出可信的趨勢。3.1.2近100年全球降水量變化20世紀(jì)全球陸地上的降水量增加了2％左右。雖然全球降水量的增加是顯著的，但在不同時段、不同地區(qū)的表現(xiàn)并不一致。中高緯度大陸地區(qū)的降水量明顯增多。3.1.2近100年全球降水量變化1900至2005年全球陸地年降水量距平的時間序列。距平變化相對于1961至1990年的平均值。平滑曲線表示不同數(shù)據(jù)集的年代際變化。3.1.2近100年全球降水量變化3.1.2近100年全球降水量變化在北半球北緯30°～85°地區(qū)降水量的平均增幅達(dá)7％～12％，且以秋冬季節(jié)最為顯著。北美洲大部分地區(qū)20世紀(jì)降水量增幅為5％～10％；中國西部和長江中下游地區(qū)降水量在20世紀(jì)后半葉也顯著增加，但中國北方地區(qū)降水量則有所下降；歐洲北部地區(qū)在20世紀(jì)后半葉降水量明顯增多；1891年以來，前蘇聯(lián)東經(jīng)90°以西降水量增加了5％。而北半球副熱帶地區(qū)的降水量明顯減少，特別是在20世紀(jì)80-90年代期間。20世紀(jì)南半球南緯0°～55°大陸區(qū)域的降水量增加了2％左右。除2000年全球年降水量繼續(xù)增多外，2001--2003年連續(xù)3年全球年降水量均低于歷年平均值。2003年，在北美洲中西部、南美洲東部、歐洲大部、東南亞、澳洲東部等地區(qū)均表現(xiàn)為降水量的明顯減少；津巴布韋遭遇了近50年少有的干旱。2003年，印度季風(fēng)區(qū)的降水量為常年平均值的2倍，亞洲西部地區(qū)近年來的長期干旱狀況也得到了暫時的緩解。進(jìn)入21世紀(jì)以來左圖：觀測的每10°緯帶平均的年降水量（細(xì)黑線）和50個模擬的集合降水曲線（細(xì)蘭線），直的虛黑與紅線，分別是趨勢線。右圖：綠（或黃）色區(qū)是觀測和模式的降水增加區(qū)，灰色區(qū)表明觀測和模擬不一致區(qū)域（取自Xuebin，Zhang，2007）3.2.1資料與方法3.2近100年中國氣候變化由中國氣象局國家氣象信息中心氣象資料室整理提供，包括1841--2005年逐年、逐月的氣溫和降水量。其中，1841-1950年的資料主要來自原中央氣象局和原中國科學(xué)院地球物理研究所聯(lián)合資料室整編出版的《中國溫度資料》和《中國降水資料》，1951-2001年的資料由中國氣象局國家氣象信息中心氣象資料室整編。首先，20世紀(jì)上半葉中國臺站數(shù)量較少且波動很大，特別是在早期臺站數(shù)量更少，資料覆蓋面很不完全，表現(xiàn)為臺站分布稀疏，且主要集中在中國東部地區(qū)，西部地區(qū)資料極為匱乏，20世紀(jì)20年代后此類情況有一定程度的改觀；而1950年以后，中國氣象臺站觀測網(wǎng)的規(guī)模迅速擴(kuò)大，并隨時間逐漸增加，本研究所用資料中臺站數(shù)量最多時達(dá)到687個。資料的不確定性其次，由于臺站遷移、觀測高度變化及觀測時制與時次、日值統(tǒng)計方法等方面不統(tǒng)一，從而同樣造成了氣候序列特別是氣溫序列的非均一性，它不僅會使前期氣溫序列的可信度下降，同時也會影響到不同時期氣溫序列的銜接，尤其是1950年前后兩段序列的銜接。資料的不確定性以1905年作為起始年。采用與國際上長時間氣溫序列分析一致的方法，以最高和最低氣溫的平均值表示日和月平均氣溫，從而避免溫度資料由于觀測時制、時次及13值統(tǒng)計方法的不統(tǒng)一所造成的非均一性，以提高1950年以前氣溫序列的圖均一性和1950年前后兩段氣溫序列的可比性(唐國利等2005)。資料處理方法為便于與國際上主要的相關(guān)研究成果進(jìn)行對比，在計算氣候要素全國平均時間序列時，采用Jones等(1996)提出的計算區(qū)域平均氣候時間序列的方法。即把中國整個區(qū)域按經(jīng)緯度劃分網(wǎng)格，形成多個網(wǎng)格區(qū)，對每個網(wǎng)格區(qū)內(nèi)所有站點的相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均，得到各網(wǎng)格區(qū)的氣候要素值，然后采用面積加權(quán)平均法，得到全國各要素的時間序列。資料處理方法(1)對各站序列做距平化處理，氣候平均值為1971—2000年的要素平均值；(2)按5°×5°(近100年氣溫和降水序列)或2.5°×2.5°(近50年各要素時間序列)網(wǎng)格，分別求出各網(wǎng)格內(nèi)所有站點氣候要素的平均值或平均距平值；(3)按各網(wǎng)格的中心緯度進(jìn)行面積加權(quán)求出全國平均值。計算公式為具體步驟

式中為第k年區(qū)域平均值；i=1，2，…，m(m為網(wǎng)格數(shù))；為第i個網(wǎng)格中第k年的平均值；為第i個網(wǎng)格中心的緯度。氣溫

降水量(以及近50年蒸發(fā)量)采用標(biāo)準(zhǔn)化距平的方法，得到一無量綱的序列。計算標(biāo)準(zhǔn)化的公式為式中為第i個站第k年的標(biāo)準(zhǔn)化值；為第i個站的1971—2000年30年平均值;σi為第i個站的標(biāo)準(zhǔn)差。降水量

近100年中國氣溫的變化中國年平均溫度呈現(xiàn)明顯的上升趨勢，增溫速率為0.78±0.27℃/100a，即中國近百年增溫幅度在0.51℃～1.05℃之間，這一結(jié)果比全球平均增溫略高0.04℃。中國近百年溫度變化存在60～70年左右的周期振蕩，與東亞和全球的準(zhǔn)60年變化一致近百年經(jīng)歷了三次時間尺度20～30年的突變，分別出現(xiàn)于1925～1932年、1986～1988年和1950～1956年。2007年為最暖年（下圖）3.2.2氣溫變化中國近百年來年平均地表氣溫變化（1905～2001，a溫度距平；b臺站數(shù)量）三條序列反映出的中國近100年氣溫變化的趨勢在總體上是一致的，特別是在1950年以后時段的氣溫變化上，三者非常相似。但三條序列在1950年以前時段中存在一定差別，主要表現(xiàn)為這里給出的序列所反映的氣溫較低，因此，這里所得到的近100年增溫速率相對略高。造成這種差別的主要原因可能與所用資料的差異有關(guān)。冬季、春季和秋季的氣溫上升，夏季為負(fù)增溫即氣溫呈下降趨勢，其中冬季的增溫速率最大，春季次之，秋季再次之，冬、春、秋、夏四季的氣溫變化值依次為1.84，1.51，0.57和-0.04℃。由于冬、夏兩季的氣溫變化呈相反的趨勢，因而氣溫的年內(nèi)變化幅度呈減小趨勢。從氣溫距平看，20世紀(jì)早期和50～80年代各季節(jié)的氣溫距平為負(fù)值，而40和90年代均為正值，僅有20年代的夏季及30年代的夏季和秋季與其他季節(jié)不同，可見按年代平均計，近100年中各季節(jié)的冷暖變化基本上與年平均變化相一致。此外，由氣溫的季節(jié)特征分析結(jié)果可見，90年代和40年代雖同為氣溫偏高期，但其特點并不完全一致，主要表現(xiàn)為，前者的溫度距平最大值出現(xiàn)在冬季，而后者則出現(xiàn)在夏季，表明兩段時期的增溫特征存在差異。觀測的中國年平均氣溫變化（1900~2000）

四套序列相關(guān)系數(shù)：大約0.76~0.90（1900-1999）

線性趨勢

：1900~1999J0.35C/100yWG0.39C/100yT1050.72C/100yLYT0.19C/100y

1950~1999J0.73C/50yWG0.77C/50yT1050.92C/50yLYT0.64C/50y2007年是最暖年5個序列中WYG序列、TR序列和TD序列都是2007年溫度最高，而CRU序列仍顯示1998年最暖。差異的原因主要是所用資料不完全一致?？紤]到這4個序列中有3個序列的原始資料量均大于CRU序列，而且CRU序列中包括一定數(shù)量周邊國家的測站信息，2007年是最暖年的可信度最高。中國近百年來（1906年以來）溫度最高的5年及其距平（℃）

全國除華中地區(qū)氣溫略降[-0.02℃(100a)-1]以外，其余大部分地區(qū)的氣溫均呈上升趨勢，其中，臺灣、東北、新疆及華東地區(qū)的增溫幅度相對較大，增溫率分別為1.01，0.85，0.84和0.54℃(100a)-1；而西藏、西北、華北、西南及華南地區(qū)增溫幅度相對較小，增溫率為每100年0.10～0.37℃。近百年降水的變化近百年來，中國的年降水量呈現(xiàn)出明顯的年際和年代振蕩，但趨勢變化不明顯，僅有微弱的減少（97年減少了8.6mm）。從降水的年代變化看，20世紀(jì)10年代，30～40年代和80～90年代降水偏多，其它時段降水偏少。從各季節(jié)的降水變化來看，秋季和春季變化較明顯，分別減少27.3mm和增加20.6mm，而夏季和冬季的變化趨勢則不甚明顯。3.2.3降水的變化近百年（1905-2001）中國年降水長期變化圖3結(jié)果對比比較四條曲線可知（圖10），除各研究結(jié)果在20世紀(jì)40年代的區(qū)別較大外，章名立（1993）、唐國利等基于站點觀測資料和聞新宇等（2006）基于CRU資料得到的結(jié)果總體上還是比較一致的，只是降水變幅有一定差別，其中基于CRU資料得到的中國地區(qū)百年降水年際變化幅度卻明顯大于其他兩個研究的結(jié)果。這種差異一方面可能來自所用原始資料信息的差別，另一方面也可能來自計算中國地區(qū)區(qū)域平均降水的計算方法上的差別。王紹武等（2002）基于古氣候重建和站點觀測得到的每十年平均的百年降水序列中，由于時間分辨率的限制，沒能反映出降水的年際變化，但對比該序列與其他三條序列可知，其中比較明顯的降水正負(fù)距平與其他研究還是基本一致的。黑實線:章名立(1993)(相對1951-1980年)

紅實線:王紹武等(2002b)(相對20世紀(jì)60－80年代)

藍(lán)實線:數(shù)據(jù)來自唐國利(相對1971－2000年)

黑虛線：聞新宇等(2006)（相對1951－2000年）3.3近50年中國氣候和降水的變化3.3.1資料和方法中國726個氣象站1951—2004年的逐月平均氣溫記錄和1951—2000年的逐日平均氣溫記錄。上述資料集中存在著一些影響序列均一性的因素：據(jù)統(tǒng)計，在全部站點中，僅有28％的臺站站址未發(fā)生過遷移，而多數(shù)臺站遷移次數(shù)均在2次以上；全國氣象觀測站觀測時次在1960年也發(fā)生過改變，對氣溫序列的均一性產(chǎn)生了一定影響；觀測儀器和觀測高度也曾發(fā)生過變化，引起額外的非均一性問題。因此，結(jié)合國家“十五”科技攻關(guān)項目課題研究，國家氣象中心氣象資料室對1951—2004年的月平均氣溫資料進(jìn)行了均一性檢驗和訂正。通過訂正，使得包括臺站遷移、儀器換型、觀測方法改變、計算方法變化甚至臺站周圍環(huán)境的變化對資料均一性的影響盡可能減少到最小。這套經(jīng)過訂正的氣溫資料集構(gòu)成了建立近50年來中國地表氣溫序列的基礎(chǔ)(任國玉等2005)。分別建立了1951--2004年中國的年和四季的平均序列，計算了有連續(xù)35年以上資料的647個站點的年平均氣溫變化趨勢系數(shù)和四季平均氣溫變化趨勢系數(shù)，繪制了等值線分布圖，并對近50年來中國的氣候變化狀況進(jìn)行了系統(tǒng)分析。利用1961--2000年40年間642個站點的逐Et觀測資料，計算得到了1961--2000年中國的逐年氣候生長期、1961--2000年中國各個區(qū)域(青藏高原、北方、南方)的逐年氣候生長期；計算了642個站點40年的氣候生長期變化趨勢系數(shù)，繪制了等值線圖。采用Jones等(1996)的方法建立了區(qū)域平均時間序列。1951—2004年中國年平均氣溫距平隨時間的變化1951～2001年，中國年平均氣溫整體的上升趨勢非常明顯，溫度變化達(dá)0.22℃/10a；51年平均氣溫上升了約1.1℃。增溫主要從80年代開始，且有加快趨勢。從偏暖年份看，80年代以前的30年中，只有1973年偏暖，而且僅比1971～2000年平均偏暖0.03℃；而以后的21年中，出現(xiàn)了13個偏暖年份，而且偏暖的幅度也越來越大，51年中最暖的1998年相對1971～2000年平均值高出1.13℃。如果把界限放到1987年來看，增暖的趨勢就更加明顯。1987年以前的36年里，中國只有2個偏暖年份（1973、1982），而在以后的15年里，卻出現(xiàn)了12個偏暖年份。90年代是中國二十世紀(jì)后半葉最暖的10年。3.3.2氣溫變化從偏暖年份看，20世紀(jì)80年代以后的增溫也十分明顯，尤其是在20世紀(jì)80年代中后期以后。20世紀(jì)80年代前的30年中，只有1973年偏暖，而且僅比1971—2000年的平均值偏暖0.03℃；而在此后的24年中，出現(xiàn)了16個偏暖年份，而且偏暖的幅度也越來越大，其中1998年相對1971—2000年的平均值高出1.13℃。如果把界限放到1987年來看，增暖趨勢更加明顯。1987年以前的36年中，中國只有2個偏暖年份(1973和1982年)，而在此后的18年中，卻出現(xiàn)了15個偏暖年份。20世紀(jì)90年代是中國20世紀(jì)后半葉最暖的10年，1998年是1951--2001年中最暖的一年。從1951--2004年中國四季平均氣溫時間序列中可見，各季平均氣溫整體上都呈上升趨勢，但增溫速率有所不同。其中，以冬季氣溫的上升趨勢最為明顯，增溫速率高達(dá)0.39℃(10a)-1；春季次之，增溫速率為0.28℃(10a)-1；秋季氣溫上升幅度相對較小，增溫速率為0.20℃(10a)-1；夏季氣溫增幅最小，增溫速率僅為0.15℃(10a)-1。在54年中，冬季、春季、秋季和夏季的平均氣溫分別上升了2.1，1.5，1.1和0.8℃。中國四季平均氣溫的變化也各有特點。春季和夏季的氣溫變化比較相似，在20世紀(jì)后半葉相當(dāng)長的時間里，兩個季節(jié)的氣溫波動幅度都很小，但是從1997年開始，二者都有一個比較明顯的跳躍，表現(xiàn)為氣溫的急劇上升。秋季和冬季的變化比較相似，從20世紀(jì)80年代初開始，兩個季節(jié)的氣溫都呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢，1987年以后，二者的上升速率都有進(jìn)一步加快的跡象。從波動幅度上看，春季、夏季、秋季的氣溫變化比較平穩(wěn)，而冬季氣溫的波動幅度最大。從偏暖年份(最大距平為1964年的0.20℃)，夏季有5個偏暖年份(最大距平為1961年的0.36℃)，秋季有6個偏暖年份(最大距平為1975年的0.41℃)，冬季有4個偏暖年份(最大距平為1979年的0.88℃)；此后的24年中，春季有14個偏暖年份(最大距平為1998年的1.19℃)，夏季有14個偏暖年份(最大距平為2001年的0.81℃)，秋季有15個偏暖年份(最大距平為1998年的1.42℃)，冬季有17個偏暖年份(最大距平為1999年的1.93℃)。由此可見，自20世紀(jì)80年代以后，中國的四個季節(jié)都出現(xiàn)了很明顯的增暖。值得指出的是，冬季由20世紀(jì)80年代以前偏暖年份最少的季節(jié)一躍成為20世紀(jì)80年代后偏暖年份最多的季節(jié)，說明其增暖的速率最快。從最暖年份上看，春、秋兩季都出現(xiàn)在1998年，夏季出現(xiàn)在2001年，冬季出現(xiàn)在1998—1999年。四季的最暖年份都出現(xiàn)在近的10年內(nèi)，可見，全國性的增暖有繼續(xù)加劇的趨勢。中國幅員遼闊，在新疆和青藏高原的一些地區(qū)至今仍然沒有氣象臺站，缺少資料。在已建立的氣溫時間序列中，1961年以后，仍然有12個網(wǎng)格沒有資料，這些元觀測資料的地區(qū)到底對整個中國氣溫變化的貢獻(xiàn)有多大，尚需進(jìn)一步的研究。1951～2004中國的溫度變化分布自1951年以來，除四川東北部和南部地區(qū)的氣溫略有下降外，全國其余大部分地區(qū)的氣溫均呈上升趨勢。在中國北方(秦嶺、淮河一線以北地區(qū))和青藏高原的廣大地區(qū)及海南、云南南部和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口密集的長江中下游、珠江三角洲地區(qū)，年平均地表氣溫的趨勢系數(shù)均超過了0.4；新疆東南部、青海西北部、西藏中部、內(nèi)蒙古大部、黑龍江大部、遼寧、河北北部、北京、海南以及云南南部，年平均氣溫趨勢系數(shù)更是超過了0.6，其中氣溫上升最大的地區(qū)為青海西北部，該地區(qū)的氣溫趨勢系數(shù)高達(dá)0.8以上。全國范圍內(nèi)，除局部地區(qū)有較小的氣溫下降趨勢外，其它地方均呈上升趨勢。我國北方（秦嶺、淮河一線以北地區(qū)）和青藏高原的部分地區(qū)年平均氣溫升高明顯；但西南地區(qū)北部，包括四川盆地東部和云貴高原北部年平均氣溫呈下降趨勢。這個區(qū)域的降溫現(xiàn)象早在十幾年前就已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，目前仍然在持續(xù)。1951～2001年中國四季（春、夏、秋、冬）平均氣溫的趨勢也表現(xiàn)出不同的特點。我國北方和青藏高原，除了塔里木盆地，其它地區(qū)一年四季氣溫都普遍上升；東北地區(qū)，除秋季外的其它季節(jié)增溫都比較明顯；西北地區(qū)的內(nèi)蒙古全年性的增溫都比較明顯，新疆冬季增溫明顯；青藏高原，秋、冬季的增溫更加顯著，其中，青海西北是全國增溫最快的地區(qū)。3.3.2氣溫變化1951～2004中國的溫度變化分布在中國北方和青藏高原地區(qū)，除新疆塔里木盆地、西藏東郝以外，基本都通過了0.0l的信度檢驗。在南方，長江中下游和珠江三角洲地區(qū)及海南、云南南部的氣溫上升也十分顯著。但是，中國西南地區(qū)北部(包括四川盆地東部和云貴高原北部)年平均氣溫呈下降趨勢。這個區(qū)域的降溫現(xiàn)象多年前已廣受關(guān)注(陳隆勛等1991)，至少到2001年或2004年這個區(qū)域的降溫趨勢仍在持續(xù)(任國玉等2005)。1951—2001年間，除塔里木盆地外，中國北方和青藏高原大部分地區(qū)的氣溫全年上升；東北地區(qū)，除秋季外的其他季節(jié)增溫都比較明顯；內(nèi)蒙古四季增溫均較為明顯；新疆冬季增溫明顯；塔里木盆地春、夏、秋三季的氣溫都有下降趨勢，但冬季氣溫的上升十分明顯；青藏高原秋、冬季節(jié)的增溫更加顯著，其中，青海西北部是全國增溫最快的地區(qū)，四季增溫均十分顯著。華東、華中地區(qū)夏季氣溫有一定下降趨勢，其他季節(jié)增溫趨勢不明顯；長江中下游地區(qū)春、冬季增溫明顯。華南地區(qū)，除了廣西和福建部分地區(qū)在春季有一定降溫趨勢外，其他地區(qū)一年四季變化趨勢不明顯；但珠江三角洲地區(qū)，夏、秋季增溫明顯，海南一年四季的增溫都比較明顯。西南地區(qū)，四川盆地春、夏季氣溫都有一定下降，其中春季降溫尤為明顯，而秋、冬季氣溫變化不顯著；云南南部四季增溫都很明顯；其他地區(qū)四季氣溫變化都不大。全國臺站中的城市站均可能存在城市熱島效應(yīng)增強(qiáng)的問題。研究表明，北京地區(qū)國家基準(zhǔn)、基本站記錄的地表氣溫變暖中，大部分為城市化影響所致，山東、天津、湖北、甘肅、河北等地區(qū)城市化對國家基準(zhǔn)、基本站溫度變化趨勢的影響也比較明顯。中國其它地區(qū)的國家基準(zhǔn)、基本站可能也在不同程度上存在這個問題。如果消除城市化影響，196l-2000年華北地區(qū)年平均地表氣溫線性增加趨勢為0.18℃(10a)-1，而不是原來的0.29℃(10a)。如果其他地區(qū)的國家基準(zhǔn)站和基本站也在不同程度上存在這個問題，那么從氣候變化檢測的角度來看，以上給出的全國平均地表氣溫變化趨勢的估計顯然是偏高的。關(guān)于這個問題，今后還需要進(jìn)行更深入的研究。全國和分區(qū)國家站年和四季城市熱島增溫貢獻(xiàn)率(%)

區(qū)域年冬季春季夏季秋季全國21.0911.6328.2134.5916.88北疆區(qū)-1.5715.69-20.81-47.77-29.91西北區(qū)13.7313.6324.7712.027.64青藏高原23.2318.8634.5522.5419.20東北區(qū)15.353.9716.3529.3215.00江淮流域55.4819.2352.78100.0060.13華南區(qū)23.208.0426.7239.8730.41氣候生長期同樣有較為明顯的增加趨勢。全國氣候生長期的增長速率為每年0.16天，北方、南方和青藏高原分別為每年0.16，0.15和0.31天。在這40年中，全國氣候生長期平均增加了6.6天，北方地區(qū)增加了6.5天，南方地區(qū)增加了6.1天，在青藏高原則增加了12.3天。全國、北方、南方、青藏高原氣候生長期距平的最大值和最小值都分別出現(xiàn)在1998和1976年。由此表明，氣候生長期在全國各地區(qū)的變化有著很好的一致性。

1961—2000年間，全國范圍內(nèi)，除了新疆塔里木盆地、四川盆地、湖北西部、河南外，其他地區(qū)的氣候生長期的趨勢系數(shù)均為正值，即氣候生長期變長；變長明顯的地區(qū)主要在青藏高原，那里大部分地區(qū)的趨勢系數(shù)超過0.4，通過了0.01信度水平檢驗；生長期的變化在全國范圍內(nèi)較為一致，而且與前面給出的1951--2001年氣溫變化趨勢系數(shù)的空間分布也十分相似。利用王遵婭等的方法將中國近50年氣溫續(xù)補(bǔ)至2007年，可知1951-2007年中國年均氣溫的線性變化趨勢系數(shù)為0.26oC/10a，2007年為最暖的一年。利用王遵婭等的方法將中國近50年氣溫續(xù)補(bǔ)至2007年，可知1951-2007年中國年均氣溫的線性變化趨勢系數(shù)為0.26oC/10a，2007年為最暖的一年。

近50年中國年降水變化近50年，中國年降水存在明顯的年際和年代際尺度變化。1950年代降水偏多，1960年代和70年代以干旱為主，1990年代降水偏多。3.3.3降水的變化近47年來，全國平均年降水量呈現(xiàn)小幅增加趨勢。需要注意的是，降水量變化對計算所取的時間區(qū)段比較敏感，如果取1951--2002年或1960--2002年，則全國平均的降水量幾乎沒有趨勢性變化。1956--2002年期間，降水量最多的年份是1998年，最少的年份是1986年。20世紀(jì)90年代初以來，大部分年份的降水量均高于常年，而在20世紀(jì)60年代則一般低于常年值。近五十年（1956-2002）中國年降水長期變化1956～2002年中國年降水量趨勢。正值表示降水增加，負(fù)值表示減少。絕對值越大，趨勢越顯著。

近50年來中國東北東部、華北中南部的黃淮平原和山東半島、四川盆地及青藏高原部分地區(qū)年降水量出現(xiàn)不同程度的下降趨勢，其中以山東半島的下降趨勢最為顯著(圖4.16)。中國華北地區(qū)近20余年來降水量明顯減少造成了嚴(yán)重的干旱，這個干旱地帶以環(huán)渤海地區(qū)和黃海北部為核心，也波及朝鮮地區(qū)(任國玉等2000，2005)。在中國的其他地區(qū)，包括西部大部分地區(qū)、東北北部、西南西部、長江下游和江南地區(qū)，年降水量均呈現(xiàn)不同程度的增加趨勢，其中長江下游、華南沿海和西北地區(qū)的增加最為顯著。可見，近十幾年來黃河中下游地區(qū)和華北平原的干旱及長江中下游的洪水均有其直接的氣候變化背景。1951－2007年中國降水距平（單位：mm）

總體來看，中國地區(qū)近50年降水沒有顯著的變化趨勢。年降水距平序列的線性趨勢為略有減少，降水標(biāo)準(zhǔn)化序列的趨勢為略有增加，但都不顯著。3.4近50年中國其它氣象要素與圈層的變化3.4.1資料和方法資料由中國氣象局國家氣象信息中心氣象資料室提供，包括全國總共740個測站1951--2002年的逐月氣候資料。建立各氣象要素全國平均時間序列的方法與近100年氣溫序列建立方法一致。計算年最大積雪深度時，將各網(wǎng)格中各站的最大積雪深度平均后，再根據(jù)公式(4.1)，得到全國1956--2002年逐年平均最大積雪深度。全國年最大積雪面積的計算，將中國大陸按經(jīng)緯度劃分為1°×1°的網(wǎng)格。如果在某一年某網(wǎng)格內(nèi)的臺站年最大積雪深度不為0，那么就認(rèn)為該網(wǎng)格有積雪。然后將全部有積雪的網(wǎng)格的面積相加，就得到該年全國年最大積雪面積。網(wǎng)格內(nèi)沒有觀測臺站的區(qū)域，把該區(qū)域當(dāng)做積雪面積常量，認(rèn)為永久積雪不隨時間變化。該方法雖然仍需改進(jìn)，但可基本反映出全國最大積雪面積的年際和長期變化情況。蒸發(fā)量標(biāo)準(zhǔn)化距平序列按下式轉(zhuǎn)換為以毫米(ram)為單位的時間序列。3.4.2日照時數(shù)如果沒有云量和地形的影響，日照時數(shù)的大小取決于緯度的高低，并隨季節(jié)的轉(zhuǎn)變而有所不同。冬半年，緯度愈高，日照時數(shù)就愈少；夏半年，緯度愈高，日照時數(shù)就愈多。季節(jié)差異隨緯度的增加而加大。年日照時數(shù)，隨緯度的增高略有增加。但實際上一個地方的日照長短，不僅取決于地理緯度，而且很大程度上取決于云量和陰天日數(shù)。3.4.2日照時數(shù)1956～2002年期間全國年平均日照時數(shù)具有明顯的下降趨勢，其變化速率為-37.6小時/10a（圖16），從1956年到現(xiàn)在減少了5%（130小時）左右。1981年以前日照時數(shù)一般在多年（1971～2000年）平均值以上，從80年代初起距平值轉(zhuǎn)為負(fù)值。60年代全國年平均日照時數(shù)距平為93小時；從60年代后期開始年日照時數(shù)迅速下降，70年代平均距平下降到59小時，80年代為-14小時，90年代達(dá)-45小時。1993年達(dá)到歷史最低值，以后日照時數(shù)減少趨勢停頓下來，甚至有止降回升跡象。

1956～2002年全國年平均日照時數(shù)變化曲線從變化趨勢空間分布看，除青藏高原東部、甘肅以及內(nèi)蒙古西部、東北北部的小興安嶺等地區(qū)存在不很明顯的增加外，全國大部分地區(qū)年日照時數(shù)呈現(xiàn)減少趨勢。在110°E以東、40°N以南的廣大平原地區(qū)，年日照時數(shù)變化速率達(dá)-80小時/10a，其中河北北部、山東西部和河南北部變化速率更達(dá)-100小時/10a，為全國日照減少趨勢最大區(qū)域。河南商丘的年日照時數(shù)從60、70年代的平均2450小時以上，到90年代的1950小時，減少約500小時，其變化速率為-172.6小時/10a。青藏高原北部、新疆大部的年日照時數(shù)也有較大的減少趨勢，其變化速率為-80小時/10a。3.4.3蒸發(fā)量1956～2000年全國年平均水面蒸發(fā)量減少迅速，其變化速率為-34.5mm/10a，整個時期年水面蒸發(fā)量約減少6%左右。20世紀(jì)60、70年代中國水面蒸發(fā)量均在1971～2000年30年平均值以上變化，80年代下降到平均值以下，1993年達(dá)到歷史最小值，為1683mm（距平為-86mm）。近年來，蒸發(fā)量略有上升趨勢，90年代末，全國蒸發(fā)量已經(jīng)上升到30年均值附近。水面蒸發(fā)量的這種變化趨勢與日照時間變化非常相似，說明日照或太陽輻射的變化可能是引起水面蒸發(fā)量變化的主要氣候因子之一。全國水面蒸發(fā)量變化趨勢空間分布特點也與日照時數(shù)相近，增加區(qū)域僅出現(xiàn)在東北北部、甘肅南部、青藏高原東部等局部地區(qū)，增加速率較小。除這些地區(qū)外，全國大部分地區(qū)水面蒸發(fā)量呈減少趨勢，其中華北、華東、華南以及西南部呈明顯的減少趨勢，黃淮、江西北部、云貴高原北部的變化速率達(dá)-40mm/10a。我國華北的海河和淮河流域年水面蒸發(fā)量從1956年到2000年約下降了220mm左右。西部的新疆東部、青海和甘肅北部為減少趨勢最大區(qū)域，其中新疆東部和甘肅北部尤其明顯。

1956～2000年全國年平均蒸發(fā)量變化

1956～2002年全國年蒸發(fā)量變化趨勢空間分布3.4.4積雪深度和面積1956～2002年全國年平均最大積雪深度變化情況?？傮w來看，變化趨勢不很明顯，其變化速率僅為0.17cm/10a。從10a滑動平均曲線來看，1965年以前，平均最大積雪深度明顯偏少，而后緩慢增加，1966～1976年接近30a均值。在1976年前后，存在較為明顯的增加，1976～2002變化速率為0.25cm/10a。全國最大積雪面積1971～2000年30a平均值為414.2萬km2，1961～2002年期間有一個較小的增加趨勢，大約為每10a增加1.15萬km2。全國最大積雪面積的年際變率較大，1970s中期以前全國最大積雪面積基本上是在30a均值以下，并有較小增加趨勢。1976至1991年年際變率較大，10a滑動平均值基本在30a均值附近。1991年達(dá)到歷史最大值，為455.2萬km2，1991～2002年期間存在很明顯的下降趨勢，其變化速率為–36.48萬km2/10a。這主要是因為近年來全國降雪范圍減小，特別是1999和2001年全國最大積雪面積分別為362.9和355.2萬km2，為近50a的最小值和次小值。

1956～2002年全國年平均最大積雪深度變化3.4.5平均風(fēng)速1971～2002年全國年平均風(fēng)速為2.52m/s。1956～2002年平均風(fēng)速具有很明顯的減小趨勢，變化速率為–0.12m·s–1/10a。1956～2002年全國年平均風(fēng)速年際變化可以分為兩部分，在1969年附近有個突變。1969年以前，全國年平均風(fēng)速就有一個下降的趨勢，從1956年的2.86m/s，下降到1967年的2.55m/s，1956～1968年期間的變化速率為–0.21m·s–1/10a；1969年又回升到2.84m/s，然后持續(xù)下降，在1984年降到均值以下，一直下降到2002年的2.24m/s。1969～2002年期間的變化速率為–0.2m·s–1/10a。

從全國各站年平均風(fēng)速氣候變化趨勢分布圖中可以看出，除在云南西部有一正值區(qū)外，全國年平均風(fēng)速一般呈現(xiàn)減少趨勢。黃土高原以北、秦嶺、四川盆地以及云貴高原為風(fēng)速變化較小區(qū)，其變化速率均在–0.1m·s–1/10a以上。華北的北部、東北的中部、江西大部年平均風(fēng)速減小趨勢較大，變化速率在–0.2m·s–1/10a以下。青藏高原、甘肅北部以及新疆地區(qū)平均風(fēng)速減小趨勢較大，特別是塔里木盆地東部、吐魯番以及青海的柴達(dá)木盆地為減小趨勢最大區(qū)，其氣候變化速率在–0.3m·s–1/10a以下。

1956～2002年全國年平均風(fēng)速變化

1956～2002年全國年平均風(fēng)速變化趨勢空間分布3.4.6水汽收支變化中國東部水汽收支表現(xiàn)出明顯的年際變化，從70年代末到90年代中，東北和江淮地區(qū)的水汽總收支明顯高于常年值，而華北和華南地區(qū)則較常年值偏少（圖22）水汽收支的這種變化趨勢與我國70年代末到90年代中期降水的空間分布有著比較一致的對應(yīng)關(guān)系中國東部各區(qū)域（東北、華北、江淮和華南）水汽收支的時間演變(單位：106kg/s)

3.4.7大氣水汽含量和云量中國大氣中的水汽含量和總云量存在明顯的年際和長期變化。探空資料表明，在1970～1990年間，我國青藏高原東南地區(qū)和云貴高原地區(qū)大氣水汽含量存在明顯的增加趨勢（3%～6％/10a），而華北和華南中部地區(qū)呈減少趨勢（1%～3％/10a）。水汽含量的最大增加比率出現(xiàn)在冬季，且增加的比率在高層比低層大。在1961~2000年