中国小冰期的气候.pdf

年月第四纪研究第期中国小冰期的气候’王绍武叶瑾琳龚道溢北京大学地球物理系,北京摘要在建立了近百年中国个区的年平均气温序列的基础上,利用史料、冰芯涅“及树木年轮,重建了各区近一年的年平均气温序列分析表明,近千年来中国可能有次冷期分别出现于产‘,产产,产一产,产一产及‘一’第次冷期主要在中国大陆中部最 明显,而第次冷期在中国南部较强新疆、东北及闽台气温变化与中国其它部分特别是南部及西南有一定差异如果把最后 两次冷期作为中国小冰期的两次主要寒冷阶段,其年平均气温可能比世纪 中期中国最暖的年‘一‘低一℃主题词小冰期气候变化引言小冰期一般泛指一年 间气候相 对寒冷的时期,那时北半球中纬度地区年平均气温 的年平均值,约比世纪中、后期的暖期低℃左右,北半球高纬度及南极地区可能低一℃气温平均值能有这样大的变化,个别年的异常必然更为强烈,况且在气候史上这是距离当代最近 的一段冷期,因此,受到科学家广泛的重视年,在东京召开了小冰期气候国际讨论会同年出版了由等主编的专著《公元年以来的气候沪」这些 工作推动了这方面 的研究,增进了对小冰期气候的了解,充分地反 映了国际上对这一 问题的关注最早对中国的小冰期气候进行研究的是竺可祯。

他 在年指 出寒冷的冬季出现在一,一及一年期间,不过他并 没有使用小 冰期这 个名称年,张德二 和朱淑 兰建立了我国南部个区一年间每年 的冬温指数,并以上海为例对年平均冬季气温距平作了估算以后张巫 远等、满志敏及周清波等从不同角度讨论了寒冬出现 的频率,发现 的冷期大体与竺可祯 的结论一致年,张先恭等根据祁连山圆柏年轮变化指出近年 中的次冷期分别出现于一年、一年及一年不过以上研究或专指冬季,或针对生长季,未能反 映全年情况第一作者简介王绍武男岁教授气候学专业国家 自然科学基金 批准号资助项目一一收稿,一一收修改稿期王绍武等中国小冰期的气候年,王 绍武等,‘建立了近年华北及 华东四季年平均气温距平序列这样就能够从全年气温变化来研究 中国的小 冰期王绍武和王日异‘把中国的小冰期分为个寒冷时期,记为工,,班,每个寒冷时期中又划分出两个寒冷阶段,用下标,注 明‘一‘,‘一‘,,‘一‘,‘一‘,‘一‘,‘一‘其中‘指世纪年代不过只有中国东部 的两个区,未能充分反 映小冰期整个中国的情况近来作者建立了全国包括新疆、西藏及台湾在 内的个区一年逐年气温年平 均序列‘,发现 如果把西部地区考虑在 内,则近 百年的气 候变 暖比早先只根 据 东 部地区的资料所作的估计要 强得多。

这促使作者 进一 步扩大研究的地理范围况且,我国西 部 近来 有了敦 德及古里雅 冰芯’,”〕及 青海的树木 年轮千年以上完整 的序列,各省及地区、市的史料也不断整理出版因此,作者 尝试 对全国个区的小 冰期气候作一分析资料及分析方法小冰期发生于近四五 百年期间,我们把研究的 时间上 限定为年,而且 由于资料的 限制,许多地区的序列 尚达不 到这 样早,所以只集中分析小冰期气候同样,由于资料的精度 限制,我们规定序列 的分辨率为年对于研究 历史气候,这大概也足够精确了年用 缩 写如一年或用’,依此类推在 上 面谈到 的研究近百年中国气温变化的文章中,根 据经 纬度的气温资料,划分了 中国个区的范围,从而确定了各区气温 在中国气温变化 中的权重本文仍沿 用这个研究结果所 有序列‘一‘‘只有一年部分均采用 近百年气温变化研究,不再说明所有距平均 指对’一’ 百年平均 的偏差下 面就分区来讲述各区气温序列建立 的方 法东北区年以前用魏松林根据树木年轮建立 的气温序列这个序列 向前延伸到年,年之前用新近发表的长 白山树木年轮资料’补充到年华北区文献介绍了利 用史料重建华北四季年平均气温距平序列 的方法。

扼要地讲,是按史料 中记载 的寒冷事件的强度定出某年某个季的寒冷指数,然后利用每个年每个季寒冷指数的和 与季气温距平年平均值的关系,把年寒冷指数转换为气温距平,再把四季平均就得到每年年平均气温距平本文与的差别只是近百年采用 了最近 的结果这个序列 向前延伸到’华东区在文献【中建立了华东区’以来的年气温年平均距平序列在 【中已向前延伸到’,本文仍采用这个结果同样,以后用新的结果华南区这是 本文最近建立的序列,其建立方法 与华北及 华东完全相 同只不过这里没有先建立四季的序列,而是 直接建立年平均气温的年距平序列,与上两个区的差别仅在 于,每个寒冷指数单位相 当于℃的年平均气温距平,而 不是像华北王绍武等近百年中国年气温序列 的建立个人通信第四纪研究年及 华东用℃,这主 要是 低纬度气温 变 率减 小 的缘故根据这个标准,用,一’寒冷指数计算的年平均气温距平与气温距平的观测值之间的相 关系数在以上,说明这个转换率是合适的受资料‘限制,这个序列仅向前延伸到’闽台区由于台湾史料太少,而且台湾与福建气温有较高的相 关,所以合为 闽台区寒冷指数与年平均气温距平的转换率为℃这个序列同样也向前延伸到,。

华中区这个区采用叶愈源 和赵文兰’完全按的方法建立 的’以来华 中主要包括湖南及湖北 两省 地区年平均气温序列不过’ 之 后 用 最新 结果西南区根据近百年气温变化的研究,西南区主要包括四川、云南、贵州省本文根据这个省 的史料‘采用 与华南及闽台相 同的方法建立了年平均气温序列其 中寒冷指数与年平均气温距平的转换率为℃这个序列仅向前延伸到’这个区及以下两个区’ 之后亦采用新建立 的序列西北区用敦德冰芯,资料取 自【」,在研究近百年 中国气温变化 时已经证明,冰芯占‘的距平与我国西北广大地区气温的相 关系数在以上,最高达,可见对西北地区有相 当的代表性与近 百年相同,这里并没有直接用占’转换气温,而是把占‘序列标准化,然 后乘以西北 地区气温的方差这个序列及下 面 两个序列均延伸到新疆区用古里雅冰芯,资料亦取 自【」,从计算的相 关系数来看对新疆的代表性是相当好,的等相 关系数线正好覆盖新疆 自治区及部分西藏西部地区同样,这里也是把占‘序列标准化,然后乘以新疆地区气温的方差青 藏区这个区的资料 最 缺乏幸好最近 发表了青 海的树木 年 轮 序列根 据近 百年 气 温变化的研 究,青海与 西藏地区的气温 变 化相 当一致,所以本文改称 青 藏区。

而 且在重建近 百 年气温时,并没 有应用 青 海 的树木年 轮序列,但重建的气温与青海树木年轮的相 关系数达到因此,至少可以在一定程度 上 反 映这个地区的气温变化作为例子,下 面用华南来说明如何用史料重建年平均气温距平序列表给 出,一‘每年的寒冷指数,同时伴留四扩图一一一寒冷指数‘一‘华南年平均气温距平与寒冷指数文史研究馆编广东省 自然灾害史料福建省气象局、中央气象局研究所福建、台湾省气候历史资料个人通信四川省气象局资料室四川省近五百年旱涝史料云南省气象科学研究所云南省气象灾害史料期王绍武等中国小冰期的气候表『一’华南年平均气温距平的重建寒冷指数 年代 一一刃一一总和拟合气温距平℃观测气温距平℃,,,,,,,,,,一一一一刀一一刀一一一一一一一气曰自护‘, 一一一八八刀一一一,且,一,卜裂蛆犷也给出气温观测资料,以资比较这年寒冷指数平均为一因此,表中每年寒冷指数 减去一再 乘以就 得 到 重建的气温距平表中 的观测气温距平是 用年观 测值平 均得到的,从表和图、图可见两者 非常一致现在 就用两个年看寒冷指数是如何确定一心功刃年图『一’华南年平均气温观测值实线 及用寒冷指数得到 的重建值虚线表‘及‘的寒冷指数年年春夏秋冬冬年春夏秋冬冬一’,一‘·。

一“·, ,’,一·, ,’一一’,一·,一·,一 ,·一’一·, ,一一‘, ,一’一,·一,·一,·一‘·’十,·’一·,一·,十,·一·一·的表为‘及产的各季寒冷指数我们先看,这 时有完整 的气温观测华南气温可用平均气温等级表示气温分为级级—暖,级—偏 暖,级—正常,级—偏冷及级—冷华南地区的级差平均为℃,所以凡平均气温等级第四纪研究年在左 右 大体上 相 当气 温距平一℃,气温等级在左右相 当气温距平一℃表给出一年 华 南四季 平均气温等级,括弧中数 字为相应的寒 冷指数极暖的情况寒冷指数为十暖 的事件只列极暖,即相 当气温距平在℃或更 高的情况,而 不计一般的温暖事件是为了适应史 料记载 的情况由此我们可以知道对于有观测记录 的情况是如何确定寒冷指数的年春一表‘华南的四季平均气温等级夏秋冬年春一一石一石一名一一名刀一一一万夏一,秋一一一一括号中数字为寒冷指数表给出’华南有关气温异常的史料为了不使篇幅过大,这里未完全引用原文,而是加以概括不过通过这个例子说明如何利用史料确定寒冷指数,详细 的介绍见〔及【这样,在确定了每年的寒冷指数之后,即可很容易地转换为年平均气温距平利用史料重建年平均气温距平序列,主要的问题是如何正确确定寒冷指数,这显然与史料是否充分有 关。

为什么有些区的序列 均只向前延伸到年左右,就是因为在更早的时期虽然 也有不 少记载,但是数量还是比后期少许多,至少单纯依靠目前掌握的史料还无法判断是缺少记载,还是真的寒冷事件很少表‘华南有关气温异常的史料时间史料记载寒冷指数年夏年春年冬年秋年春年秋年夏六月淫雨二月雨雪,耕牛多冻死冬大雪,平地二尺余鱼塘鱼尽死雨结为冰,积厚三、四寸八月、九月淫雨疾风暴雨,昼夜不息,山水大涨二月大雪九月大风,大霜,陨谷杀禾夏大水一一一一一一一近千年中国气温变化图给出中国个区的气温序列,一律对’一’的百年平均求距平我们先看各区之 间的关 系表列 出个区与 中国平均序列之间的相 关系数,由于各区序列长短不 一,最短 的是东北 开始于产,只能取最近年求相 关对于个数据每年一个达到信度要求的为,所以凡相 关系数在或以上 的均可认为是显著的相关表中的 中国平均并不是个区的简单算术平均,而是考虑了各区所代表的面积加权,权重系数取自近百年气温变化研究期王绍武等中国小冰期的气候睁圈蛆犷一图年‘一,中国个区的年平均气温距平东北华北华东华南闽台华中西南西北新疆臼青藏从建立 的系列可以得到以下结论中国平均与每个区的相关系数均达到以上。

这说明个区均对中国平均有贡献,或者说与中国平均有一定的一致性不过其中新疆、华南及东北 与 中国平均的相关系数小一些详细看各区之 间的相 关程度东北 与其它个区的相 关系数有个达不到信度要求,与华南及西南甚至为反相 关,仅与闽台及西北相 关程度稍高其次一个与全国一致性较差 的区是新疆,个区中也有个区与其相 关程度较低,仅与华东及闽台 的相关刚刚超过信度标准这样看来,中 国纬度最高的两个区东北及新疆与全国气温的变化趋势不甚一致这从图上也可以看出来,世纪我 国气温变化的一个特点即’一’气温最 高,个区之 中只有 东北、闽 台及新疆这个特征不 突 出另外,’一’气温普遍升高,但是显著超过一’ 的也是这个地区第四纪研究年我们专门讨论一下 西 面 的个区西北、新疆只有’资料,而青藏仅利用了青海的树木年轮从表可见西北及青藏两个区与 中国平均气温变化的相 关程度最高,相关系数达到以上,而且 与各区的相 关程度均较高表中个区的序列是分别建立的,彼此没有任何直接 的关系,应该说资料来源是 独立的现在西北及青藏除与新疆不同外,与其它区均有较高的相 关,说明至少其中部分反 映了中国气温变化的趋势因此,可以认为,在 近 千年气温变化 中,西 北 与青藏两个区与东 部大陆地区比较一致。

但新疆则 有不同不过新疆与最东部的 闽台、华东及东北有一定 的关系这是否 与冷空气自西向东,再沿东亚大陆东岸南下有 关,值得进一步研究东北中国平均,月了口区东北华北华东华南闽台华中西南西北新疆青藏中国平均表华北住,一,’各区及中国平均气温之间的相关系数华东华南闽台华中西南西北新疆,一一刀,石,万万刃,石石乃,石石石青藏,‘︸倪﹄,︸气,仅住仓住从近年气温变化来看,个区可以分为组 见。