中国21世纪初期气候变化趋势分析

1. 气温变化态势分析

(1)气温的数百年周期变化规律表明，现在为全新世冰后期的冷期

几十亿年的地球气候史是以温暖时期与寒冷时期交替出现为基本特点的。在最近几百万年的第四纪时期，经过多次冰期与间冰期的交替，在大约距今1.2万年气候开始变暖进入全新世冰后期气候，全新世的气候经历了4次冷暖变化，大约距今2400年进入第5个气候期。这个气后早期比较温暖，于500年前转向寒冷，1550-1850年北半球的平均气温比现在约低1.0-1.5℃。在这500年中，又发生了几次时间尺度更短的周期性变化。剧竺可桢、登坦等人资料，大致在420-589年、960-1276年、1470-1520年、1620-1720年、1840-1890年及1945年以后为寒冷期。据何大章对中国南部近500年的冬季温度变化研究，发现大约在1520年以前、1620-1720年、1840-1890年及1945年以后为冷期。这些结论大体是相吻合的，共同说明20世纪属于冰后期第五个气候期的寒冷期。

晚全新世（公元前2400年-今），为全新世第五个气候期，早期全球较温暖，500年前转向寒冷，期间又发生了几次时间尺度更短的周期性变化。其中存在50-70年气候期，420-589年、960-1276年、1470-1520年、1620-1720年、1840-1890年及1945年以后为寒冷期。

(2)气温的数十年周期变化反映现在为地问个气候期中的暖期

20世纪的气温变化经历了由冷→暖（1900-1940）、由暖→冷（1940-1970）、再由冷→暖（1970-今）的波动过程。

从20世纪初到40年代，我国气温总的趋势是增加的，1900-1920年没5年的平均气温在多年平均气温之下，到1920年以后回升到多年平均气温左右，20年代末至30年代初有一短期微弱降温，40年代达到20世纪最暖时期，最暖的伟岸平均气温高于多年平均气温0.5-1.0℃。40年代以后首先从东部地区和北部地区发生趋势性的下降，除1958-1962年有一短暂的回升外，至1970年基本是持续下降，我国东北北部、西北及滑嫩地区下降了0.4-0.8℃，华东和西南地区下降了0.5-1.4℃。

20世纪气温的变化从冰川进退、雪线升降中也有反映：在1910-1960的50年期间，天山雪线上升了40-50米，西部天山的冰川舌后退了500-1000米，东部则后退了200-400米，这与进入20世纪以来直至中期的气候变暖是符合的。

20世纪70年代以来气温明显升高，进入一个气候温暖的时期，至1984年有一短暂的下降，之后又上升，至80年代末我国气温平均值已高于70年代，进入90年代仍在持续上升，这种局面持续到20世纪末至21世纪初。

（3）10-20年周期变化反映2000年开始的未来20年气温可能出现高→低→高的变化过程。

我国20世纪气温经历了几度高低变化，总的趋势是:20年代前期是冷期；20-40年代是暖期；50-70年代是冷期，80-90年代是暖期。气温较高的年代为1913-1923、1935-1944、1956-1965、1976-1983、1995-1998年；气温较低的年代为1905、1913、1926-2936、1045-1056、1965-1975及1984年，前后大约有10年左右的周期变化。这种变化将体现在未来20年的气温变化中，总的趋势是2000年后气温相对下降，2010年后复又升高；由于温室效应的影响，可能对气温下降幅度有一定的影响。

(4)火山活动对气温的影响可能出现高→低→高的变化过程

火山活动世纪影响地球上各种空间尺度范围为时数年气候变化的重要因子，一般火山活动强烈时期都对应气温较低的时期。中国气象局在《中国重大气象灾害及减灾对策》研究中，认为火山活动还存在70年的周期；50年代以来的火山活动处于强烈时期，此后趋于平静，2030年后再次活跃。由于火山活动时气温降低，故预测20世纪末的高温即将结束，21世纪初至2030年降温，2030年后再逐步升高。

(5)太阳活动对气温的影响可能出现高→低→高的变化过程

据研究，低温时期一般对应太阳活动极小期，如史波尔极小期、蒙德尔极小期分别对应1470-1520年、1620-1720年的低温期。太阳世纪周期变化，浴室气温将想冷期方向发展。

太阳活动的世纪周期对大气环流振动影响十分明显：当太阳活动强时，中纬度纬向环流指数增大，台风增多，气温升高；当太阳活动减弱时，则纬向环流减弱，环极气流扩展，气候变冷，在太阳活动减弱阶段多雨。

图1明显反映太阳黑子活动11年周期与气温变化正相关。根据对太阳黑子的极大值的预测，20世纪50年代达到高峰够一逐渐减弱，估计到21世纪初中期达到最低值，以为气温变化有滞后现象，故非洲1970-2000年为偏暖期，2010-2030年为偏冷期。太阳可能有80年的周期，在1950年达到峰值后，目前处于下降阶段。未来30-40年太阳活动总趋势应减弱，并在2010年前后达到最弱。以后随太阳活动增强产生增暖。

根据行星会聚对北半球气候的影响，最近一次行星汇聚发生在1982年11月2日，据此预测在2010年之前为低温期，2010年后进入升温期。根据温室效应对气温影响，至2050年可能增温2℃左右。

(6)地球自转对气温变化的影响可能出现高→低→高的变化过程

地球自转有30年和60年的长期变化。20世纪以来，北半球气温变化、火山爆发、全球性干旱沙漠化等均与地球自转这种长期变化有较好关系。

如前所述，北半球气温的高低与地球自转速度正相关，地区自转的60-70年周期是明显的。地球在1840年前后转速慢，1865-1870年转速快；1900-1905年转速慢，20世纪40年代转速快，气温高，之后转速变慢，至1975年前后为一谷值期此后随着地球的转速加快气温升高。2000年曾预计2005年前后，再有可能气温降低，在2030-2040年前后可能处于地球转速减慢和低温期，2050年之后气温将再度升高。

在此期间，地球转速还有尺度较短的变化周期，如30年、7年左右的似周期变化。1900-1995、2020-2025为地球转速较快的时期，2005-2010年、2035-2040年为地球转速较慢的时期，不同周期变化相叠加，预示20世纪90年代末气温较高的时期进入21世纪将缓解，2010年前后气温降低，之后将逐渐上升，但可能在于一个相对较低的水平波动，2030-2040年前后达到谷值，2040年将进入新的高温期。

综上所述，气候变化收多因子控制，各具有多周期的特点。目前对气候变化中各种因子的贡献率尚不清楚，周期的尺度也不能准确地确定，因此2000年曾根据统计规律做出了大致的估计：气温的数百年变化规律表蒙，现在为全新世冰后期的冷期；气温的数十年周期变化反映现在为第五个气候期中的暖期。

您500年来，气温又多次冷暖变化，及1470-1520年、1620-1720年、1840-1890年为冷期；1520-1620年、1720-1840年1890-1945年为暖期，每期平均持续50-100年，由此推算从1945年开始冷期将持续到20世纪末至21世纪初。在这一时期尚存在周期不等的气温变化。根据10-20年周期变化反映2000年开始的未来20年气温可能出现高→低→高→低的变化过程。也就是说，20世纪90年代为气温较高的时期，2000年的高温至2007-2015年转向相对低温时期。具体而言，21世纪初至2010年气温降低，2010年后再度升高，2030年前后降低，至2050年，加上温室效应的影响可能曾伟2℃左右。

最后再次强调指出，前面预测性的意见只是一种尝试，尚缺乏足够的论据，在此笔者只是以其为例，试图阐述一种将系统科学引入气候变化综合预测的观点。由于气候变化受到地球各个圈层的影响，地球各个圈层的物质运动和变化收地球系统整体运动与变化的控制；地球系统是太阳系的一个组成部分。因此，气候变化追究其根源是起因于这个天、地、生整体系统的运动和变化。故而，只有系统科学思想为指导，全面综合系统各部分异常信息，研究相互之间的制约、反馈和联系的规律，才能将气候变化的预测水平提高到一个新的水平。

目前，全球变暖是当今世界最为瞩目的热点之一，许多专家认为，由于工业排放的CO2等气体大量增加所造成的温室效应，是地球温度平均以0.3度/10年的速度递增。我们认为这是一个值得重视但需要慎重研究的问题，温室效应的确是影响气候变化的重要因素，但是按温室效应说，随着温室气体的与日俱增，气温应持续升高，但事实上从古到今气温是波动起伏变动的，何况还有阳伞效应等影响因素，因此温室效应使地球温度持续升高的说法是不能简单接受的。

2. 降水量变化态势分析

（1）旱涝周期变化规律

①旱涝周期变化规律

根据旱涝史料分析，我国的降水具有十分显著的周期变化现象。根据张先恭的资料，今500年来大体可分三个阶段：1475-1691年为干旱期，共213年，1692-1890年为湿润期，共199年，1891年至今为干旱期。

中国气象局根据1470年以来全国旱涝型指数每50年时间序列选出若干个显著周期进行叠加得出，20世纪70-90年代为最近的一个高指数时期，即为少雨干旱为主的阶段，在未来几十年期间，全国旱涝型总指数的变化将由高指数向低指数过渡，大约在2010-2030年期间将出现一个以1型（全国多雨型）、2型（长江流域多雨型）和4型（长江流域少雨型）占明显优势的较为湿润时期，2040年以后旱涝指数将再次转向高指数，以少雨干旱为主。

②旱涝周期变化的原因和未来旱涝形势预测

气候变化的原因很多，其中北极天气冷化——基地高压加强——气候带向低纬推进式一个重要的原因。据研究，1961——1970年冬季经向环流的发展是极为明显的，这10年是20世纪我国最冷的10年，特别是转冷最剧的1963年，冰岛地区被极地冷高压所控制，冰岛低压移到北大西洋中部，它的南面的亚速尔副热带高压也相应南移。东亚情况也类似。与此同时纬向环流也影响着气候的变化，当纬向环流减弱时，气候转冷。这样经向环流与纬向环流的发展就共同控制了气温、降水量以及台风频度的变化。如1972年由于我国环流的经向度加大，相应减弱了我国西南暖湿气流的纵深北进，影响了我国南部和东部海洋上空湿空气的向北输送；同时我国北方上空的西北气流的加强，冷暖空气不易在北方地区相遇，致使我国北方和南方的部分地区汛期缺雨，严重干旱，该年正是厄尔尼诺年。对比地球自转速度的变化曲线，可知1972年是半个世纪以来地球自转速度最慢的时期。是否地球自转的速度的变化与大气角动量变化的相对影响，是大气经向与纬向环流发生变化是值得考虑的；如果确实如此，也就容易解释气候变化、海平面变化、地震与火山活动同步变化的现象了。近500年来，1479-1691年为干旱期，持续了212年；1692-1890年为湿润期，持续了198年；从1891年开始的干旱期，估计要持续到2091年，所以现在仍属干旱期的后半期。

从降水量百年周期变化来看，现在处于有旱期向多雨期转化的时期。

百年周期内，20世纪我国大范围降水量的变化还有30-40年周期，20世纪初、40-50年代为多雨期，20-30年代和60年代为少雨期，90年代为由少雨向多雨转化的时期；但南北有所差别，且其中还有更小的周期波动。

（2）中国气象局根据近500年我国的旱涝地区分布，划分6种旱涝类型：

1a型——全国多雨，以长江流域为主

2b型——长江流域多雨，华南、华北少雨；

2型——江南多雨、江北少雨

3型——长江流域少雨，华南、华北多雨；

4型——江北多雨，江南少雨；

5型——全国少雨

根据统计资料，长江多雨型（1a及1b）平均约三年一遇，全国少雨型（5型）平均约10年一遇，在每一个旱涝周期中有1、2、3、4型相继出现的现象。

对比气温的变化，我国大范围气候有按一定顺序变化的规律。如湿冷-干暖-干冷-湿暖-湿冷，循环周期约40年。近百年来我国冷暖、干湿交替变化如下：

1910-1919年湿冷

1920-1929年干暖

1930-1939年干冷

1940-1949年湿暖

1950-1959年湿冷

1960-1969年干暖

1970-1979年干冷

1980-1989年湿暖

据此推测，2000-2010年为干暖，降水为1b型特征，即长江流域多雨，华南、华北少雨。中国气象局蓝皮书预测，1990-2000年全国多雨型的几率为3/11，长江多雨型的几率为5/11，南多北少型的几率为2/11，长江流域少雨型的几率为1/11，北多南少型及全国少雨型的概率为零。总的形势是长江流域仍将多雨，北方比20世纪80年代雨量增加，东北西部、北部比东部、南部多雨。据此外推，2000年以后将转向少雨，2010年后将转向多雨。

（3）根据近500年旱涝平均等级（1级为涝，2级为偏涝，3级为正常，4级为偏旱，5级为旱）与太阳活动11年周期的关系，1991-2000年大致处于太阳第22周期的黑子高值位相到第23周期黑子高值位相之间，1991-1995年的平均旱涝等级为2.4,1996-2000年的平均旱涝等级为2.0，即20世纪90年代后期以多雨为总趋势，进入21世纪初降雨量将偏少。

1995-2010年处于太阳黑子世纪周期下降段与10年活动地23周低值相位与第24周的高值相位之间，将进入湿润多雨的阶段，从更短的周期活动来看，2007-2015年与2030年前后可能为发生干旱可能性较大的时期。

（4）中国气象局征询了全国46位长期从事气候预测的专家的意见，归纳起来，认为至2000年气候变冷的占53%，变暖的占47%；认为北方降水增多的占46%，减少的占41%；认为从全国范围看（不包括西南地区）降水增加的占50%，减少的占33%；认为21世纪增温的占88%。认为增加降水与减少降水的各占一半。总之，20世纪90年代后我国可能处于一个冷暖阶段（北方为暖温），21世纪2030年以后气候将明显变暖，因此，从20世纪90年代至21世纪初的20多年恰好经历了一个气温从冷温至暖的变化周期，总的降水量从60年以上的长周期来看略有增多，但从10-20年周期变化来看有可能有所减少，变化率小于10%。就多数专家意见，到2000年北方有可能增税5%，而南方没有多大变化。根据降水变化趋势推测，2000年以后降水又将减少。这样从1985-2015年和1970-2030年件，恰好为一个少雨-多雨-少雨的30年和60年周期，因此，20世纪末和21世纪初总的降雨形势比80年代将有所增加。

（5）20世纪20-40年代地球转速最快时期降雨最多，而在20世纪初与60-70年代地球转速慢时降雨量最少；我国南方的降雨量变化则相反。

根据地球自转速度的变化趋势，21世纪初将由快变慢，因此北方的降水量有可能相对增多。

上述各方面意见尽管有所分歧，但多数意见认为今后降水量总的变化趋势增加，20世纪末达到高峰，到2000年开始减少，2007年后降至低谷，2015年之后又将增多，2030年前后再次减少。在地域上，主要降水仍然在南方，为洪涝灾害多发区，新疆西部降雨将有增多的趋势。

主要参考文献：《气候变迁及其原因》《地质灾害与防治》《中国自然灾害史》《气候过程和气候变化》《中国第四级气候变化与自然灾变发展趋势预测研究》

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/81b0bc39f78a6529647d537b.html