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氣候變暖致24節氣氣候特征變化 雨水氣候提前15天

2015年05月27日10:35    來源:北京日報    手機看新聞
原標題:氣候變暖致24節氣氣候特征變化 雨水氣候提前15天

  原標題:氣候變暖致24節氣氣候特征變化 雨水氣候提前15天

  農諺有“小滿小滿,麥粒已滿”之說,我國河南、山東等多地小麥長勢良好,豐收在望。 新華社發

  余昌

  新聞背景

  “小滿小滿,麥粒已滿。”根據二十四節氣氣候特征總結的農諺,千百年來對我國農業生產起著重要指導作用。然而在全球變暖和我國城鎮化背景下,二十四節氣的氣候特征也已經發生了顯著的變化。近年,中科院大氣物理研究所錢誠等人根據1960年至2008年我國549個氣象站的近地面氣溫觀測資料,用統計方法定量分析了我國近50年來這種變化的具體情況。2015年,錢誠等人進一步量化了城鎮化對二十四節氣氣候變化的影響。

  二十四節氣細致地反映了我國四季交替的氣候特征,含有時令順序、物候變化、農作物生長情況等方面的標志性意義,特別是與農業生產活動緊密相連。我國是個農業大國,根據各地節氣的氣候特征總結出的農業諺語,為我國農業發展立了大功,至今仍對農業生產活動具有參考價值。

  二十四節氣的概念起源於古代的黃河流域,當時該地區是我國社會經濟最發達的地區。早在春秋時期,古人定出仲春、仲夏、仲秋和仲冬4個節氣,以后經過不斷地改進與完善,到西漢初期,二十四節氣在《淮南子》的《天文訓》中被完整地記載下來。公元前104年的西漢,我國第一部有完整文字記載的歷法——《太初歷》,開始把二十四節氣訂為歷法,明確了二十四節氣的天文位置。

  通常說的二十四節氣是一個天文學的概念,以地球圍繞太陽運轉的天文位置為區分。然而,每個節氣對於人類活動有指導意義的內涵主要在於其相應的氣候特征。那麼,在全球變暖的大背景下,“氣候”二十四節氣是如何變化的?

  大寒特征天氣很少出現

  大暑特征天氣顯著增多

  研究顯示,從全國日平均氣溫資料揭示的二十四節氣的基本特征來看,最冷的節氣是大寒(-3.51℃),最熱的節氣是大暑(23.59℃),兩千年前我國勞動人民總結出來的這兩個季節性極端階段,在當前全球變暖的大背景下並沒有發生本質改變。

  隨著近代氣候變暖,二十四節氣也在發生一些相應的變化。全國平均氣溫季節循環中最冷的時段(0℃以下)呈現整體逐步抬升的趨勢。如果以1961至1990年氣候標准時段的閾值作為參照(常年情況),則1987年以后小寒、大寒特征的天氣幾乎很少出現了。與此同時,氣溫季節循環中最熱的時段(日平均氣溫22℃以上)在1997年以后呈現明顯的整體抬升趨勢,連續11年都出現達到大暑特征的天氣。

  對全國平均而言,1998年至2007年平均的大寒天數(14.0天/年)比20世紀60年代(32.4天/年)減少56.8%, 2007年甚至沒有1天低於常年大寒閾值溫度﹔大暑天數趨於增多,1998年至2007年的大暑天數(36.1天/年)比20世紀60年代(20.0天/年)增加81.4%。

  雨水氣候提前大約15天

  立秋氣候推遲約5至6天

  研究表明,氣溫上升階段的氣候節氣除了存在明顯的年際變率外,都有趨於顯著提前的系統性趨勢,而且在1961至2007年的47年間總的提前趨勢都在6天以上。其中,雨水、驚蟄和夏至是提前趨勢相對較大的,分別提前14.6 天(相當於近年到達雨水節氣平均氣溫的日期比20世紀60年代初期早了近半個月)、11.0和9.7天,雨水節氣提前天數最多。

  如果以日平均氣溫5℃(此溫度是國內外很多文獻普遍採用的中高緯度地區生長期開始的閾值溫度)表示氣候入春的閾值,那麼在1961至2007年的47年間,入春提前9.5天。

  與此同時,氣溫下降階段的氣候節氣如立秋、冬至等,除了也存在明顯的年際變率外,都有趨於顯著推遲的系統性趨勢,基本上推遲5至6天左右,而小寒、大寒氣候在趨於消失。

  雨水節氣增溫最大

  秋季增溫相對較小

  氣候二十四節氣的變化趨勢給我們的一個直觀感覺是,全國平均氣溫的季節循環呈現一個整體抬升的趨勢,仔細計算每個節氣的氣溫變化趨勢的結果也証實了這一點。1961至2007年中,二十四節氣的增溫在0.53℃至2.43℃之間,其中大暑節氣的增溫最小,雨水的增溫最大,這與前面提到的雨水節氣提前的天數最多是一致的。立春、雨水、驚蟄這3個節氣的增溫都在2℃以上,在1961至2007年間分別增暖了2.37℃、2.43℃和2.21℃,比大寒的增溫(1.39℃)要大很多。

  另一個明顯的特征是,氣溫上升階段的增溫要普遍比下降階段的增溫大,這與上升階段的節氣提前日數普遍比下降階段的推遲日數多也是一致的。

  半干旱區氣候變化更顯著

  四川盆地春季增溫不明顯

  驚蟄、清明、小滿和芒種這四個反映物候的氣候節氣在全國各地普遍趨於提前,尤其在北方半干旱區均顯著提前,分別達12至16天、4至8天、4至8天和8至12天。

  其中,驚蟄的提前趨勢最明顯。驚蟄節氣在農事上有著相當重要的意義,自古就被視為春耕開始的日子。具體地說,各地的氣候驚蟄都趨於提前,最大趨勢(1961至2007年間提前16至20天)出現在華北地區的北京、天津及鄰近站點,以及雲南的西部。在北緯33度以北的站點幾乎都是顯著提前。

  值得注意的是,驚蟄節氣提前在東部(東經105度以東)比西部顯著。錢誠等人認為,東、西部雖然都受全球變暖的影響,但是東部更直接地受東亞冬季風減弱的影響,因而近50年東亞冬季風的減弱趨勢引起東部早春提前趨勢比西部顯著。

  北緯33度以南的中南部地區,尤其是西南的四川盆地附近和雲南東部的站點,氣候驚蟄的提前趨勢幾乎都不顯著、提前趨勢的天數也幾乎是全國最少的。近50年中這個地區的春季平均溫度增暖不顯著,甚至個別站點是降溫趨勢。

  延伸閱讀

  農村氣候變化沒這麼大

  錢誠等人的進一步研究指出,以上描述的節氣氣候變化定量結果,是基於國家氣象站網數據,多數位於城鎮和城市邊緣。對於城裡人來說,這些定量化的信息是完全適用的。但是,過去幾十年中國快速的城鎮化發展,使氣象站觀測的數據處於全球變暖和局地城鎮化的雙重影響下。因而對於農民來說,基於國家站網的結果需要訂正其中的城鎮化效應才能真實反映農業熱量資源的變化。簡單地說就是,農村的氣候變化並沒有上面說的那麼大。

  2015年中科院大氣所錢誠和中國氣象局任國玉、周雅清協作,利用高密度的一般氣象站網數據,通過城鄉對比研究發現:在二十四節氣起源的黃河中下游地區,就平均狀況而言,1961年至2010年年平均氣溫變暖趨勢中有42%來自城鎮化影響,不同節氣日變暖趨勢中城鎮化貢獻達26%至64%不等。

  城鎮化使國家站提前趨勢極顯著的春夏氣候節氣(雨水、驚蟄、春分、清明、谷雨和立夏)在1961年至2010年間相比鄉村站額外地提前2至4天,其中雨水最多,達3.6天﹔而使推遲趨勢極顯著的秋季節氣(白露、秋分和寒露)額外地推遲2至3天。城鎮化貢獻在21.7%至69.5%之間,其中雨水最小,白露最大。

(責編:王曉璐、胡洪林)


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