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1、第4章 中国地区极端气候事件的变化,4.1 引言,气候的定义从其本质上看与某种天气事件的概率分布有关。当某地天气的状态严重偏离其平均态时，就可以认为是不易发生的事件。在统计意义上，不容易发生的事件就可以称为极端事件。极端天气事件是指在特定地区，在其统计参考分布之内的罕见事件。“罕见”的定义各不相同，但一般来讲，极端天气事件的出现概率都要等于或少于10。按照定义，对于不同地区，极端天气也将会有不同的特征。极端气候事件是某一特定时期内许多天气事件的平均，而平均本身是极端的(如某个季节的降水)。干旱、洪涝、高温热浪和低温冷害等事件都可以看成极端气候事件。某一地区的极端气候事件(如热浪)在另一地区可能
2、是正常的。平均气候的微小变化可能会对极端事件的时间和空间分布以及强度的概率分布产生巨大影响。许多重要的气候影响不是取决于平均值的变化，而是取决于一些超出正常变化范围的罕见的极端天气、气候事件。,4.1 引言,极端气候事件是小概率事件，但对人类环境和社会、经济影响很大。由于极端天气、气候事件带来的影响制约着社会和经济的发展，直接威胁到人类赖以生存的生态环境，因而引起了各国政府和国际机构的高度重视，如何减少极端天气气候事件脆弱性的问题，不仅受到社会公众的普遍关注，而且也是气候变化科学研究的前沿问题。深入开展极端气候事件变化的研究，可以使我们弄清楚极端气候事件的气候变化规律，弄清楚这种变化是气候系统
3、外部因子还是内部因子的作用，是自然变率的一部分还是人类活动带来的恶果，进而实现把握未来极端气候事件的变化规律，提高灾害性天气气候事件的预测水平，为国家防御自然灾害提供参考和规划的科学依据，同时也对制定可持续发展战略具有十分重要的现实意义。,1991-2000年的10年间，全球每年遭受气象水文灾害的平均人数为2.11亿，是因战争冲突受到影响人数的7倍。亚洲是遭受自然灾害袭击最频繁的大陆，在1991-2000年间，此地区自然灾害占全球自然灾害的43。根据最近的统计，全球气候变化及相关的极端气候事件所造成的经济损失在过去40年内平均上升了10倍。世界保险业界的统计数字也表明，近几十年内，与天气有关的
4、损失显著增加，而且单个气候事件所导致的损失也与日俱增。,最近几十年，长江流域暴雨洪涝事件频繁发生，继1991年特大洪涝以后，1998年发生了全流域的特大洪涝(国家气候中心1998)，1999年6月在长江下游再次发生严重洪涝。与此同时，华北却日趋干旱，1972年黄河第一次断流，1985年以后更是年年断流，1997年断流13数超过226天。1994，1997，1999和2000年中国北方大旱，2001年又一次遭遇了罕见的大旱。中国每年因各种气象灾害致使农田受灾面积达3000多万hm2，受干旱、暴雨、洪涝和热带风暴等极端气候事件影响的人口达6亿多人次，平均每年因气象灾害造成的经济损失占国民经济总产值
5、的36。,中国因气候极端事件的损失,世界极端气候事件发生概率和强度增加,http:/,1951-2003年全球逐年霜冻日数的相对变化(标准值：196l-1990年，线性趋势在95的信度水平下显著),与温度有关的指标在近50年中都显示出了显著的变化，如夏季暖夜显著增加，霜冻日数显著减少，年内温度极差显著减少等；与降水有关的指标却显示出了显著的局地性，但连续5天最大降水量和大雨降水事件的频率显著增加。需要指出的是，现有研究中许多地区如南美洲、非洲、西亚和东南亚地区资料仍然严重不足。,全球的研究结果,在美国和前苏联极端最低温度在过去几十年有明显上升的趋势，而极端最高温度的变化则表现出较强的区域性，从
6、大范围来看无显著的变化趋势；Plummer(1996)对澳大利亚的研究表明，极端最低温度具有与平均温度类似的上升趋势，而极端最高温度的变化趋势则很弱；Gruza等(1999)发现俄罗斯的极端高温日数在过去几十年里显著增加；Hei-no(1999)揭示了欧洲中部和北部霜冻日数逐步减少；翟盘茂等(1997)的研究表明过去40年里中国的极端温度明显上升；另外，其他一些研究也都进一步证实了在全球范围内热日增多而冷日减少。,区域性研究,美国、前苏联和中国在过去几十年里强降水占季节和年总降水量的比率有明显增加的趋势；Easterling等(2000)和Alexander等(2006)的研究显示出在过去50
7、年中，雨季的极端降水和总降水量变化的线性趋势在全球不同地区存在着明显的差异，但共同的特点是极端降水的线性趋势比总降水量在幅度上要大(图5.2)。这表明在对气候变化的响应上，极端降水事件表现得更加明显。另外一些研究(IPCC2001)共同表明，在过去几十年中北半球中高纬度地区极端降水事件的频率平均上升了24。,降水研究方面,澳大利亚海域、东北太平洋、印度洋在过去几十年内无论是热带气旋总频数还是强热带气旋频数都没有明显的变化趋势(IPCC2001)；Chan(1996)等人发现西北太平洋的热带气旋则表现出显著的年代际变化特征，19601980年表现为下降，而198l-1994年又明显上升；对北大西
8、洋1899年以来的飓风资料分析表明，飓风频率除了表现出明显的年代际变化外，也不存在显著的长期变化趋势(IPCC2001)。,热带气旋,温带气旋,在20世纪的后半叶，北半球温带气旋活动趋于增多，而南半球则趋于减少。尽管热带气旋、温带气旋、旱涝、龙卷风、冰雹等极端天气事件的研究越来越受到关注，但由于缺乏足够的大范围、长时间的观测资料，进展还很有限。,小尺度极端天气现象,对龙卷风、冰雹等小尺度极端天气现象的研究，目前还面临严重的资料困难。由于这些现象的尺度太小，加上局地性又太强，因此现有的观测资料很难全面反映出它们的真实情况。尽管如此，一些试探性研究(IPCC2001)表明，冰雹和闪电与平均最低温度
9、和湿球温度之间存在着显著的关系；自1920年以来美国的龙卷风在强度上表现出增强的趋势。,4.2中国气候极端值的变化4.2.1温度极端值,1951-1990年中国季极端最低温度的变率在春、秋两季表现最大，并主要以北方大部分地区最为突出，标准差大于3；在冬季，变率大的地区主要在江淮流域和北方的部分地区，而云南的变率最小；夏季是极端最低温度变率最小的季节。极端最高温度在冬季的变率明显高于其他季节；在其他季节，极端最高温度变率的季节性变化不大，并且都以华南沿海地区为最小。,中国季极端温度的变化存在着较大的季节性差异。极端最低温度在冬、秋和春三个季节增温趋势较强，其中，冬、秋季分别具有显著水平为99和9
10、7的显著增温趋势，并以冬季增温最强，19511990年这40年内全国平均上升了2.5；秋、春两季分别升高1.8和1.1。极端最高温度有显著的变化趋势出现在秋季，显著水平超过90，40年内全国平均下降了0.6；而其余三季的变化趋势并不明显。,中国季极端温度的变化的季节性差异,1951-1990年中国月极端温度的线性变化趋势(虚线代表最低温度，实线代表最高温度),中国月极端最低温度的变化除在7月份表现出微弱的降温趋势外，其他月份均为增温趋势；而且冬半年月份的增温趋势明显高于夏半年月份，并以1月份的增温趋势为最大，达到0.69/10a；中国月极端最高温度的变化在2，3，4，6，7和9月份表现出明显的
11、降温趋势，在1和12月有明显的增温趋势，而在其他月份则无明显的变化趋势。一个显著的特点是：各月极端最低温度的变化趋势均大于极端最高温度的变化趋势，这表明近40年各月气温变化范围正在逐步减小，极端温度正趋于缓和。,中国极端最低温变化的地域性差异,春季东北、内蒙古中东部和华北大部增温趋势最强，一般都大于1/10a；江淮流域和川藏交界地区亦有明显的增温趋势，而四川盆地、新疆大部和东南沿海大部则出现降温趋势。夏季极端最低温度有明显增温趋势的区域是东北、内蒙古东部和黄河下游；西北大部亦表现为增温趋势，而长江流域及其以南部分地区有弱的降温趋势。秋季极端最低温度在全国大部地区表现出增温趋势；较强的增温趋势出
12、现在东北、内蒙古中东部及新疆北部的部分地区。冬季极端最低温度出现明显的全国性的增温趋势；中心在东北南部、内蒙古中部、华北、江淮流域、华南沿海和新疆北部，增温超过1/10a,中国极端最高温的地域性差异,极端最高温度在春季增温的范围主要集中在东北北部、内蒙古东部、长江中下游地区及新疆部分地区；而黄河下游则出现低于-0.5/10a的较强降温趋势。夏季，华北、黄淮流域和四川I盆地为降温区，而增温主要发生在川藏交界地区。秋季，全国大部分地区极端最高温度表现为降低趋势；明显的降温区集中在东北南部、内蒙古中部、长江流域及其以南地区。冬季，极端最高温度降低区出现在东北中部、华中、湖南、广西西北部和新疆中部；增
13、温主要发生在东北南部和西北东部。,中国平均最高温度的地域分布,平均最高温度在黄河以北、95E以西以升高为主，其他地区以降低为主。春季，华北、东北、内蒙古东部及新疆北部最低温度呈0.30.7/10a明显升高趋势，东北高纬度一些地区高达1.0/10a；在中国西部及黄河至长江之间地区主要呈较弱的增温趋势；在长江以南地区春季最低温度变化趋势不明显。夏季，东北、华北及中国东南部地区呈较弱的增温趋势；四川东部、黄河下游及长江下游一些地区表现为较弱的降温趋势。秋季与冬季，全国表现出一致的增温趋势，但冬季的增温明显高于秋季。冬季，在西北、华北、东北、新疆及内蒙古等纬度较高的地区最低温度以0.50.9/10a的
14、趋势明显升高；在黄河以南最低温度升高趋势随纬度降低有所减缓。,4.2.2 降水极端值,全国的年降水量、1日和3日最大降水量及日降水量10mm、50mm、100mm的年降水总量极端偏多的区域范围都没有表现出明显的扩展或缩小的趋势，但是，年降水日数及日降水量10mm、50mm、100mm的年降水日数极端偏多的范围却表现出显著的下降趋势，同时，中国的年平均降水强度极端偏强的覆盖区域呈现出显著的上升趋势。中国东部和西部降水极值的变化趋势是不一致的。西北西部是年降水量上升最显著的地区，而且年降水量趋于极端偏多的范围越来越大，这种变化可能与当地强降水量(日降水量10mm)的增加有关，而且很可能是对气候变暖
15、的响应。,从东部来看，平均降水强度极端偏强的趋势较为显著。如华北地区年降水量极值的面积覆盖率表现出明显的下降趋势，与此同时，年降水日数极端偏多的范围表现出更为明显的下降趋势，这就造成了平均降水强度极端偏强范围的明显增加。,4.2.2 降水极端值,中国最长持续降水日数极端偏多的范围显著缩小的趋势表明，出现持续降水极值可能性的区域在减少。年降水日数极端偏多的范围趋于变小、平均降水强度极端偏强的范围趋于增加，这可能会导致中国越来越多的地区降水趋于集中，引起干旱与洪涝事件趋于增多。,4.2.2 降水极端值,潘晓华(2002)的研究表明，近50年中国极端降水量值和极端降水平均强度都有增强趋势，极端降水量
16、占总降水量的比率趋于增大。华北地区年降水量趋于减少，虽然极端降水量值和极端降水平均强度趋于减弱，但极端降水量占总降水量的比率仍有所增加。西北西部总降水量趋于增多，极端降水量值和极端降水平均强度没有显著变化趋势。长江及其以南地区年降水量和极端降水量都趋于增加，极端降水量值和极端降水事件强度都有所加强。对区域年降水量和各强度等级降水量变化之间关系的研究发现，华北地区由于小雨的降水量减少，使得年降水量趋于减少，长江中下游地区则由于大雨和暴雨降水量增加，年降水量趋于增加。,杨莲梅(2003)对新疆极端降水的研究指出，天山北麓和阿克苏地区极端降水量和频次在19612000年显著增多，20世纪80年代以来
17、尤其明显，年极端降水量于1980年发生突变；但这期间新疆极端降水的强度无显著变化，是极端降水频次的显著增多导致了极端降水量的显著增多。,4.3 中国极端事件的变化,19511990年期间我国平均最高温度略有上升，最低温度显著增温，日较差显著变小，最低、最高温度的线性变化趋势表现出较为一致的年代际变化特点，但却反映出非常明显的不对称性趋势（翟盘茂等，1997）。最近4050年中，极端最低温度和平均最低温度都趋于增高，尤以北方冬季更为突出(任福民等，1998)，同时自1950年代开始，全国范围寒潮活动逐渐减弱，尤其是在1980年代和90年代初；低温日数也趋于减少(Zhai et al,1999)，
18、这种变化可能与冬季风的明显减弱有关。,4.3.1 高温和低温事件,我国冬季极端最低温度升高趋势比平均最低温度升高趋势（Karl et al，1991；叶笃正等，1992）更为显著，平均温度的增温趋势小于极端最低和平均最低温度的增温趋势。Sun et al（1998）研究结果表明，我国东部的高温日数也趋于减少。最近，Zhai and Pan(2003)指出，就我国全国平均而言，在过去50年中日最高温度大于35C的高温日数略呈下降趋势，但霜冻日数显著下降，下降趋势大约2.4天/10a。与此同时，我国的热日和暖夜频率显著增加，而冷日频率减少、冷夜减少趋势更为明显。,4.3.1 高温和低温事件,195
19、12000年全国平均高温（实线）和霜冻（虚线）日数的变化（相对19611990年平均）,4.3.2 强降水和暴雨频率,在过去几十年中，中国降水呈增长趋势的测站与呈下降趋势的测站大致相当。大范围明显的降水增长趋势主要发生在中国西部地区，其中以西北地区尤为显著。中国东部季风区降水变化趋势的区域性差异较大，长江流域降水趋于增多，华北地区降水趋于减少（Ren,et al.,2004）。从全国平均来看，我国总的降水量变化趋势不明显，但雨日显著趋于减少(Zhai,et al,2004),中国的极端降水事件趋多、趋强。极端降水平均强度和极端降水值都有增强的趋势，极端降水事件趋多，尤其在1990年代，极端降水
20、量比例趋于增大。华北地区年降水量趋于减少，虽然极端降水值和极端降水平均强度趋于减弱，极端降水事件频数显著趋于减少，但相比之下极端降水量占总降水量的比例仍有所增加。西北西部总降水量趋于增多，极端降水值和极端降水强度不发生显著变化，但极端降水事件趋于频繁。长江及长江以南地区年降水量和极端降水量都趋于增加，极端降水值和降水事件强度都有所加强，极端降水事件增多，即极端降水事件趋强、趋多。,上图：1951-2003年大雨日的变化趋势（%/10年）下图：大雨日距平变化时间序列,Trend%per decade for 1951-2003 contribution from very wet days,（I
21、PCC，AR4，2007）,近50年来中国大陆极端强降水日数的变化趋势（实心和虚心圆分别代表增加和下降趋势，按半径大小分别为每10年变化7.5%以上，7.5%2.5%，小于2.5%，显著变化的地区标有叉号）,Patterns of intense and extreme intense precipitation（：增加；：减少）,陆地大部分地区，强降水比例在增加我国强降水事件的发生频率也在增加,(IPCC AR4,2007),1951-1978,1979-1992,1993-2004,中国不同时段，夏季降水距平百分比分布的变化。（阴影区是正距平，相对于1971-2000年平均值）,图8 近4
22、0年中国夏季降水变化趋势分布（Xu et al.,2006）,(a),(b),(c),(d),图 中国夏季降水的EOF分析（1951-2004）(a)(c):EOF1；(b)(d):EOF2,空间分布,时间系数,图 1951-2004中国东部(107.5-130E)平均夏季异常降水纬度-时间剖面图。单位:mm,4.3.3 干旱,从近100年仪器实测降水资料分析发现，长江、黄河两流域旱涝变化具有明显的阶段性和跃变。20世纪中国气候有明显的变干趋势；并且在20年代和60年代中期发生了两次气候由湿变干的气候跃变，这种气候跃变的发生是全球性的。分析还表明，长江、淮河流域从70年代起降水明显增多，洪涝加
23、剧；而黄河流域从1965年起连续干旱，而且不断加剧。,4.3.3 干旱,近50多年来，我国的干旱总体上没有显著的增多或减少的趋势。但1990年代后期至21世纪初的干旱范围广、程度重。从近50多年的资料分析看，干旱持续时间长的几个中心分别位于辽河流域西部、黄河流域东部、海河流域、西南诸河流域东南部等地，最长持续时间一般有4个月以上。另外，黄河流域大部、淮河流域、西南诸河流域大部、珠江流域南部干旱最长持续时间一般也有3个月左右，可见干旱灾害之严重。在松花江流域、辽河流域、海河流域、淮河流域北部、黄河流域东部和南部、长江流域西部、珠江流域北部等地在近50多年中持续时间最长的干旱事件多发生在1980年
24、以来的20多年中。,4.3.3 干旱,在近20多年中，辽河流域、海河流域、淮河流域北部、黄河流域大部、珠江流域大部的大部分地区干旱发生得比前20多年更加频繁，西南诸河流域大部干旱频率减少。,近50年来中国北方干旱范围的变化（虚直线为线性趋势）,4.3.4 沙尘暴,近半个世纪以来，沙尘暴总日数总体上呈减少趋势，1950年代后期和1970年代沙尘暴出现日数较多，1980年代以来沙尘暴出现日数逐渐减少，1966年的沙尘暴日数最多，1997年的沙尘日数最少，但1997年以后沙尘暴总日数又呈增加趋势(Li and Zhai,2003；王锦贵等，2003)。过去半个世纪我国北方大部份地区沙尘暴总体上呈减少
25、趋势，但青海省西北部和东南的部分地区以及内蒙古的锡林浩特等局部地区沙尘暴有增加趋势。,我国平均逐年春季沙尘暴发生日数的距平（气候标准值为19611990年年平均沙尘暴发生日数）,4.3.5 热带气旋,研究表明，西北太平洋热带气旋活动诸如生成频数、移向和移速、平均强度、消亡频数等具有显著的纬度差异；南海、菲律宾群岛以及马里亚纳群岛附近是西北太平洋热带气旋生成最主要的三个源地。近40多年西北太平洋热带气旋活动没有明显的增多和减少趋势，但却表现出显著的年代际和年际的气候振动，1960年代中期到1970年代初期为热带气旋活动频繁期，1950年代和1980年代初期为热带气旋活动较少时期，但1980年代中
26、期开始热带气旋活动又逐渐增多，而且热带气旋的年频数和登陆中国的热带气旋数在这期间出现了3次气候突变。,4.3.5 热带气旋,19572004年期间，热带气旋影响中国的主要季节为511月，尤其以79月为最频繁；在19572004年间影响中国的热带气旋频率没有明显的变化趋势，但热带气旋给中国陆地带来的降水总量表现出显著的减少趋势。20世纪80年代后期以来，登陆中国的台风数量也明显减少了，这与台风造成的降水量减少趋势是一致的。,第一个方面是关于西北太平洋热带气旋活动气候特征及变化规律的分析。西北太平洋热带气旋活动诸如生成频数、移向和移速、平均强度、消亡频数等具有显著的纬度差异(雷小途等2002)；南
27、海、菲律宾群岛及马里亚纳群岛附近是西北太平洋热带气旋生成最主要的三个源地(陈世荣1990)；近40多年西北太平洋热带气旋活动没有明显的增多和减少趋势，但却表现出显著的年代际和年际的气候振动，20世纪60年代中期到70年代初期为热带气旋活动频繁期，20世纪50年代和80年代初期为热带气旋活动较少时期，但20世纪80年代中期开始热带气旋活动又逐渐增多(Chaneta1.1996，张光智等1995，薛桁1977)，而且热带气旋的年频数和登陆中国的热带气旋数在这期间出现了3次气候突变(陈兴芳等1997)。进入20世纪90年代中后期，西北太平洋和南海生成的热带风暴和台风个数显著减少，在中国登陆的台风个数
28、也有所减少(图5.5)。,第二个方面是关于热带气旋对中国气候的影响研究。1470-1931年登陆广东省的热带气旋数存在明显的上升趋势，并且存在百年和年代尺度的气候振动(Chaneta1.2000)。Ren等(2002)从全国范围定量地研究了19571996年热带气旋对中国降水的气候影响。结果表明：热带气旋影响中国的主要季节为511月，尤其以79月频繁，在过去40年中影响中国的热带气旋频率没有明显的变化趋势；19571996年，热带气旋给中国陆地带来的降水总量表现出显著的减少趋势。,中国热带气旋降水变化。a 年降水量变化；b 台风导致的暴雨天数变化(50mm/天)(引自任).,a,b,4.4 历
29、史时期代用资料中反映出来的极端气候事件,历史文献记录所建立的代用气候序列来认定，参照历史气候的实况复原结果和用历史文献记录作出的定量推断值，有些事件还可用其他代用资料如树木年轮和冰芯的记录予以佐证。值得注意的是，这些事件的严重程度超过现代(最近100年或50年)的极端个例。,近万年来全球和中国温度变化,近万年来，全球地表温度波动的幅度为2-3，共经历了三次暖期：即气候最宜期（距今8000-3500年）、中世纪温暖期（公元10-13世纪）以及近代暖期（20世纪中后期至今）。,（朝仓正,1991）,但是在1亿年（100Ma年）前，有三次大冰河期，分别发生在22-24亿年前（氧上升期），6-7.5亿
30、年前和2.8亿年前（古生代二叠纪大冰期）。那时海洋完全被冰封，通过冰反照率反馈机制，最后全球冰封，进入雪球阶段。以后通过大陆漂移，板块碰撞，使地壳变形，同时又有火山爆发作用，使CO2排放入大气。由于没有碳汇（全球冰封），大气中CO2浓度增加，最终由CO2产生的温室效应和风吹降尘产生的冰盖变黑（减少反照率）使地表温度上升到一临界值，首先使热带冰层融化，一旦这个过程开始，则通过冰反照率反馈机制使增暖增强并扩展到全球。最后使整个地球进入无冰的水球状态，此即雪球水球轮回时期。1亿年前左右，板块运动减慢，地球上的气候由不稳定状态进入稳定状态。,6500万年时白垩纪结束，温暖的气候结束（那时CO2比今天高
31、一个量级；热带到处是恐龙和葱绿植物）。此后，地球气候总趋势是不断变冷。到更新世（250万年），气候十分寒冷。一个值得注意的事件是发生在始新世（5500万年前）的气候极暖期，它是突然来到的（1万年量级，延续10万年），所释放的碳与21世纪预测释放的量相近。高纬增暖20 左右。在6000万年以来的气候变冷期，总体上，温度比今天要暖，CO2浓度比今天高，如在330-300万年时（上新世）温度比工业化前高2-3，CO2浓度为360-400ppmv。海平面高度比今天高15-25米。以后温度和CO2浓度主要由冰芯获取，揭示了10万年周期的冰期-间冰期循环，即米兰科维奇气候循环。,4.4.1 极端寒冷事件和
32、高温事件,中国历史上的严冬极端低温寒害事件屡见于历史文献的记载。严寒的标志是冬季强寒潮活动频繁，广大地区出现异常寒冷的记录，如井水结冰，大范围的竹木冻死，中纬度江、河、湖泊封冻或过早封冻，冰层坚厚，35N以南的海面结冰，冻雨多发生，果树种植业遭受毁灭性的冻害，罕见冰雪的南岭以南地区出现大范围的冰雪霜冻危害等。这些寒冷情景是20世纪未曾出现过的。虽然严冬通常集中地出现在气候寒冷时期，值得注意的是它们在不同的冷暖气候背景下或不同的冷暖气候阶段均有发生。,对于出现于隆冬和早春的典型事例，张德二等(1997a，1997b)已做了研究，绘制了个例的寒害实况图，复原了重大寒潮过程，并对相应的极端最低温度值
33、试作推算。这些寒冬个例中，有出现于小冰期最盛期的，如1620-1621，16541655，1670一1671和1690一1691年等，也有出现于气候相对温和的18世纪的，如17451746年等，更有出现在欧洲、日本许多地区寒冷气候期结束以后的，如18611862，1864-1865和18771878年，以及全球大范围迅速增暖背景之下，如1892-1893年，还有若干严重的江河湖泊结冰的寒冬实例，如14931494，15131514，15771578年等。,早春的极端低温事件，如1454年(明景泰五年)2月5日一3月15日，中国东部地区广遭寒害，降雪天气持续42天，苏北沿海和太湖水域结冰；165
34、6年(清顺治十三年)2月914日发生强寒潮，江西、浙江、福建、广东出现大雪、冰冻天气，作物遭受严重冻害；1796年(清嘉庆元年)2月1519日自河北延布至广西，山东等地严寒，井水冻结，江苏、浙江、江西、福建等省大雪奇寒；1856年(清咸丰六年)2月27日一3月1日的中路强寒潮经由四川、湖南、江西、江苏、浙江直达广东和海南岛，引起南方严重寒害；1860年(清咸丰十年)25月寒潮活动频繁，其中23月华北地区遭受大雪严寒40多天，江淮、江南终雪日期甚至迟至立夏日(5月4日)。据推算，这些事件的最低气温值低于近百年的记录(张德二1997c)。,关于夏季高温事件的研究，Zhang等(2004)根据中国历
35、史气候记载和新近在欧洲发现的北京早期器测气象资料，研究了1743年华北炎夏高温事件，指出1743年7月北京的日最高气温高达44.4，超过了20世纪的极端气候记录，1743年夏季是近700年来最炎热的夏季。该事件出现在气候相对温暖的背景下，是工业革命之前(CO2较低排放水平时)出现的极端高温实例。,最近1000年间中国典型炎夏事件19例。1400年以后酷热记载数量最多的首推1743年，与其他大范围的炎夏事件如1671，1678和1870年等的记载相比较，1743年所记述的酷热景况、炎热程度和危害之深重，确为其他事件所不及，认为1743年华北的炎夏是1519世纪的最极端的高温事件,20世纪华北地区
36、夏季第一位高温极值出现在1942年。北京的气象记录显示，当年出现了6月中旬和7月上旬2个高温时段，各段内日最高气温超过40。C的日数各有3天。6月15日的日最高气温达42.6。排列第二位的高温记录出现在1999年。当年7月下旬(2330日)华北广大地区日最高气温一般有3539。河北中部、内蒙古中西部等地达4042，北京7月24日最高气温为42.2。,无论从日最高气温的极端值，或是日最高气温40的高温日数和日最高气温连续38 的日数来看，1743年盛夏的高温炎热程度均超过20世纪的记录。因此可以认为，1743年华北的夏季温度是自1400年以来近700年的最高记录。,北京1743年观测记录与现代炎
37、夏高温时段气候统计值的对比,4.4.2 历史干旱、雨涝事件,中国地处东亚季风区，降水量变率大，干旱和雨涝灾害发生频繁，大旱、大涝时有出现。利用历史文献记录重建的各地点的各区域的各种代表降水变化的代用资料序列的分析，已指出各地降水变化的时空特征，如变化的准周期性和突变特征、区域间的关联和空间分布型的变化等(Zhang1988，张德二1997d)。关于重大异常事件张德二等(1997b，1997c，1997d，2000)已进行个例研究，所选的重大干旱事件，是指持续时间在3年以上，干旱区域覆盖4个省份以上；重大雨涝事件指长时间的流域范围的或跨流域的持续降水，雨期长度也为近50年所未见。这样的事件姑且称
38、之为重大气候异常事件。,中国历史上多次出现过大范围的持续时间在3年以上的严重干旱事件，它们分别出现于宋、元、明、清等不同的朝代和不同的冷暖气候背景下，如989991年(北宋)；13281330年(元)；14831485年(明)；15271529年(明)；15851590年(明)；16371643年(明)；16891692年(清)；17841786年(清)和18761878年(清)等(张德二1997b，Zhang2000)。,根据史载的持续干旱无雨时段的长短和严重的旱象诸如井干、河涸、湖底生尘等，推断降水量距平百分率或降水量的减小程度，指出这些事件的严重程度也是最近50年所未见。上述各干旱事例中
39、，以16371643年的干旱事件(又称崇祯大旱)持续时间最长；以1585-1590年干旱地域最广，且地域分布变化最大，前期的北旱南涝转变为后期的北涝南旱；以18761878年为北方大旱的典型，旱区中心的山西南部200余日无透雨；以1785年为长江中下游干旱之典型“太湖水涸百余里，湖底掘得独木舟”；而以989991年为中原地区干旱之典型，989年开封地区的年降水量仅190mm，比常年减少7成以上(张德二2003)。,1569-1670年，华北地区持续大雨造成历中国气候变化科学概论史上范围最广的大水灾，黄、淮流域5省受灾；也有连年多雨，但多雨地带变化的，如17551757年，先是江淮流域久雨成灾，
40、继而黄、淮地区连年多雨；又如1870一1872年，先是1870年长江流域多雨成灾，创长江中上游历史最大洪水记录，继而1871-1872年海河流域连年久雨成灾；更有全国大范围多雨，同一年内先后有华南、华北、东北和长江流域久雨成灾，如1794年的情形。一些个例的天气气候特点与现代实例相类似，如1823年以长江流域为主的大范围多雨类似现代1954年的情形。此外，历史时期还有一些雨势强度超乎寻常的暴雨事件，其强度与现代发生的如1963年8月河北暴雨和1975年8月河南暴雨事件相当，甚至更有超过现代极端暴雨事件的个例。,华北,(a),(b),(c),(d),123年（18802003）中国东部分区降水的
41、变化,长江,华南,梅雨季,中国东部不同分区夏季降水的主要周期,*代表超过50%信度,中国东部三个地区夏季降水的突变点检验,所有的突变点都超过95%的信度,1870-2003东亚季风指数长期变化（IPCC,2007）,图 1951-2000年极端强降水日数变化。实心圈是增加，空心圈是减少，圈的大小表示变化的大小。,极端强降水日数变化图,（国家气候变化评估报告，2006）,4.4.3 沙尘暴,历史时期的沙尘暴现象有着相对频发时期。据史料记载绘出公元300年以来的“雨土年”频数曲线(图5.9)，可见近千年间其频发时期大约有5个，即1060-1090，1160-1270，1470-1560，1610-
42、1700和1820-1890年(Zhang1983)。,4.4.3 沙尘暴,依据历史记述对若干严重的沙尘暴事件的实况和天气过程作了复原推断，如1550年4月57日大风尘暴过程自大同、怀安、保安至晋县，经安庆至上海一带，持续3天大风降尘过程。据气象观测规范推算上述记载的平均风速可达69级，阵风最大风速可达1720mS，能见度应小于1km，推算其大风尘暴区前沿移动速度约为550kmd一。又如1693年3月24日和1723年5月12日长江下游的降尘事件，其大风区、尘暴区移动速度约为500kmd-1。,4.4.3 沙尘暴,历史时期的沙尘暴事件的实况复原结果可与现代的记录作些对比，如1980年4月172
43、0日的一次强沙尘暴过程，与历史重大事件相比，仍属较轻的一种(Zhang1984)。再如1999年1月2427日中国大范围沙尘暴天气过程，是最近20多年来冬季沙尘暴的典型案例，其粉尘东传到日本，南扩到24。N(张德二1999b，Zhangeta1.2000)，但历史上比这更为严重、沙尘传播范围更为广远的事件却有许多。,4.5 小结,与全球气候变化背景相一致，中国近几十年的气候也趋于变暖，在最近4050年中，极端最低温度和平均最低温度趋于增高，尤以北方冬季更为突出，同时寒潮频率趋于降低，低温日数趋于减少，霜冻日数显著下降。虽然在过去50年中，全国总的降水量变化趋势不明显，但在长江流域降水趋于增多，
44、华北地区降水趋于减少，同时伴随着雨日的显著减少，这意味着降水过程可能呈强化的趋势，干旱与洪涝趋于增多。事实上，在过去50年中长江流域极端降水事件显著增多，同时中国北方的干旱范围趋于增加。,4.5 小结,从沙尘暴频率变化来看，气候变暖似乎有利于沙尘暴减少，中国北方风速变小、气旋活动减少可能对沙尘暴的变化影响很重要。中国近50年极端事件的变化尤其是与温度有关的极端事件的变化与全球气候变暖关系十分密切。中国极端最低温度趋于增高，低温日数和霜冻日数显著减少，热日和暖夜显著增加，而冷日减少、冷夜减少趋势更为明显。与降水有关的极端事件变化虽然也可能与全球气候变暖有关，但可能还与自然气候变率具有十分紧密的关系。,4.5 小结,中国近50年极端事件的变化尤其是与温度有关的极端事件的变化与全球气候变暖关系十分密切。中国极端最低温度趋于增高，低温日数和霜冻日数显著减少，热日和暖夜显著增加，而冷日减少、冷夜减少趋势更为明显。与降水有关的极端事件变化虽然也可能与全球气候变暖有关，但可能还与自然气候变率具有十分紧密的关系。中国历史文献记录了许多重大的气候异常事件，这些可以作为气候极端事件的例证，其中许多为近50年或近100年的现代气象记录所未见，别具特殊价值。对这些事件的研究，将为气候变化的成因和规律、气候灾害的预警和防范提供翔实可信的科学依据。,
