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气候变暖致24节气气候特征变化 雨水气候提前15天

2015年05月27日08:21    来源:北京日报    手机看新闻
原标题:气候变暖致24节气气候特征变化 雨水气候提前15天

  农谚有“小满小满,麦粒已满”之说,我国河南、山东等多地小麦长势良好,丰收在望。 新华社发

  余昌

  新闻背景

  “小满小满,麦粒已满。”根据二十四节气气候特征总结的农谚,千百年来对我国农业生产起着重要指导作用。然而在全球变暖和我国城镇化背景下,二十四节气的气候特征也已经发生了显著的变化。近年,中科院大气物理研究所钱诚等人根据1960年至2008年我国549个气象站的近地面气温观测资料,用统计方法定量分析了我国近50年来这种变化的具体情况。2015年,钱诚等人进一步量化了城镇化对二十四节气气候变化的影响。

  二十四节气细致地反映了我国四季交替的气候特征,含有时令顺序、物候变化、农作物生长情况等方面的标志性意义,特别是与农业生产活动紧密相连。我国是个农业大国,根据各地节气的气候特征总结出的农业谚语,为我国农业发展立了大功,至今仍对农业生产活动具有参考价值。

  二十四节气的概念起源于古代的黄河流域,当时该地区是我国社会经济最发达的地区。早在春秋时期,古人定出仲春、仲夏、仲秋和仲冬4个节气,以后经过不断地改进与完善,到西汉初期,二十四节气在《淮南子》的《天文训》中被完整地记载下来。公元前104年的西汉,我国第一部有完整文字记载的历法——《太初历》,开始把二十四节气订为历法,明确了二十四节气的天文位置。

  通常说的二十四节气是一个天文学的概念,以地球围绕太阳运转的天文位置为区分。然而,每个节气对于人类活动有指导意义的内涵主要在于其相应的气候特征。那么,在全球变暖的大背景下,“气候”二十四节气是如何变化的?

  大寒特征天气很少出现

  大暑特征天气显著增多

  研究显示,从全国日平均气温资料揭示的二十四节气的基本特征来看,最冷的节气是大寒(-3.51℃),最热的节气是大暑(23.59℃),两千年前我国劳动人民总结出来的这两个季节性极端阶段,在当前全球变暖的大背景下并没有发生本质改变。

  随着近代气候变暖,二十四节气也在发生一些相应的变化。全国平均气温季节循环中最冷的时段(0℃以下)呈现整体逐步抬升的趋势。如果以1961至1990年气候标准时段的阈值作为参照(常年情况),则1987年以后小寒、大寒特征的天气几乎很少出现了。与此同时,气温季节循环中最热的时段(日平均气温22℃以上)在1997年以后呈现明显的整体抬升趋势,连续11年都出现达到大暑特征的天气。

  对全国平均而言,1998年至2007年平均的大寒天数(14.0天/年)比20世纪60年代(32.4天/年)减少56.8%, 2007年甚至没有1天低于常年大寒阈值温度;大暑天数趋于增多,1998年至2007年的大暑天数(36.1天/年)比20世纪60年代(20.0天/年)增加81.4%。

  雨水气候提前大约15天

  立秋气候推迟约5至6天

  研究表明,气温上升阶段的气候节气除了存在明显的年际变率外,都有趋于显著提前的系统性趋势,而且在1961至2007年的47年间总的提前趋势都在6天以上。其中,雨水、惊蛰和夏至是提前趋势相对较大的,分别提前14.6 天(相当于近年到达雨水节气平均气温的日期比20世纪60年代初期早了近半个月)、11.0和9.7天,雨水节气提前天数最多。

  如果以日平均气温5℃(此温度是国内外很多文献普遍采用的中高纬度地区生长期开始的阈值温度)表示气候入春的阈值,那么在1961至2007年的47年间,入春提前9.5天。

  与此同时,气温下降阶段的气候节气如立秋、冬至等,除了也存在明显的年际变率外,都有趋于显著推迟的系统性趋势,基本上推迟5至6天左右,而小寒、大寒气候在趋于消失。

  雨水节气增温最大

  秋季增温相对较小

  气候二十四节气的变化趋势给我们的一个直观感觉是,全国平均气温的季节循环呈现一个整体抬升的趋势,仔细计算每个节气的气温变化趋势的结果也证实了这一点。1961至2007年中,二十四节气的增温在0.53℃至2.43℃之间,其中大暑节气的增温最小,雨水的增温最大,这与前面提到的雨水节气提前的天数最多是一致的。立春、雨水、惊蛰这3个节气的增温都在2℃以上,在1961至2007年间分别增暖了2.37℃、2.43℃和2.21℃,比大寒的增温(1.39℃)要大很多。

  另一个明显的特征是,气温上升阶段的增温要普遍比下降阶段的增温大,这与上升阶段的节气提前日数普遍比下降阶段的推迟日数多也是一致的。

  半干旱区气候变化更显著

  四川盆地春季增温不明显

  惊蛰、清明、小满和芒种这四个反映物候的气候节气在全国各地普遍趋于提前,尤其在北方半干旱区均显著提前,分别达12至16天、4至8天、4至8天和8至12天。

  其中,惊蛰的提前趋势最明显。惊蛰节气在农事上有着相当重要的意义,自古就被视为春耕开始的日子。具体地说,各地的气候惊蛰都趋于提前,最大趋势(1961至2007年间提前16至20天)出现在华北地区的北京、天津及邻近站点,以及云南的西部。在北纬33度以北的站点几乎都是显著提前。

  值得注意的是,惊蛰节气提前在东部(东经105度以东)比西部显著。钱诚等人认为,东、西部虽然都受全球变暖的影响,但是东部更直接地受东亚冬季风减弱的影响,因而近50年东亚冬季风的减弱趋势引起东部早春提前趋势比西部显著。

  北纬33度以南的中南部地区,尤其是西南的四川盆地附近和云南东部的站点,气候惊蛰的提前趋势几乎都不显著、提前趋势的天数也几乎是全国最少的。近50年中这个地区的春季平均温度增暖不显著,甚至个别站点是降温趋势。

  延伸阅读

  农村气候变化没这么大

  钱诚等人的进一步研究指出,以上描述的节气气候变化定量结果,是基于国家气象站网数据,多数位于城镇和城市边缘。对于城里人来说,这些定量化的信息是完全适用的。但是,过去几十年中国快速的城镇化发展,使气象站观测的数据处于全球变暖和局地城镇化的双重影响下。因而对于农民来说,基于国家站网的结果需要订正其中的城镇化效应才能真实反映农业热量资源的变化。简单地说就是,农村的气候变化并没有上面说的那么大。

  2015年中科院大气所钱诚和中国气象局任国玉、周雅清协作,利用高密度的一般气象站网数据,通过城乡对比研究发现:在二十四节气起源的黄河中下游地区,就平均状况而言,1961年至2010年年平均气温变暖趋势中有42%来自城镇化影响,不同节气日变暖趋势中城镇化贡献达26%至64%不等。

  城镇化使国家站提前趋势极显著的春夏气候节气(雨水、惊蛰、春分、清明、谷雨和立夏)在1961年至2010年间相比乡村站额外地提前2至4天,其中雨水最多,达3.6天;而使推迟趋势极显著的秋季节气(白露、秋分和寒露)额外地推迟2至3天。城镇化贡献在21.7%至69.5%之间,其中雨水最小,白露最大。

(责编:刘佳、连品洁)


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