近千年东亚夏季风演变<sup>*</sup>

李茜, 魏凤英, 李栋梁. (2012)近千年东亚夏季风演变^* [J]. 古地理学报, 14(2): 253-260
Li Qian, Wei Fengying, Li Dongliang. (2012)Evolution of East Asian summer monsoon during the last millennium[J]. Journal Of Palaeogeography, 14(2): 253-260. DOI: 复制到剪切板

Permissions

近千年东亚夏季风演变^*

李茜^1,^2,³, 魏凤英², 李栋梁¹

1 南京信息工程大学大气科学学院,江苏南京 210044

2 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京 100081

3 陕西省气候中心,陕西西安 710014

通讯作者简介魏凤英,女,中国气象科学研究院研究员。E-mail: weify@cams.cma.gov.cn。

第一作者简介李茜,女,1984年生,南京信息工程大学博士研究生,主要从事气候诊断与预测研究。E-mail: liqian2011@163.com。

收稿日期:2011-04-30

基金:*国家自然科学基金重大项目(编号:40890053)和公益性气象行业专项(编号:GYHY200906016)共同资助

摘要

在分析东亚地区夏季海平面气压场与中国东部 6区域干湿指数关系的基础上,重建了公元 960— 2000年近千年东亚地区夏季海平面气压场的格点资料,并对重建效果进行了检验。同时,依据重建的海平面气压场资料定义了近千年东亚夏季风强度指数,探讨了近千年东亚夏季风的变化特征。结果表明:( 1)重建的近千年东亚地区的海平面气压场具有一定的可信度,它为研究更长时间尺度的东亚夏季风变化特征提供了基础;( 2)东亚夏季风指数存在 60~70 a、 30~40 a、 10~20 a的显著周期变化;( 3)近千年东亚夏季风的强度指数主要经历过 9次明显的趋势突变。其中, 13世纪 30年代东亚夏季风的强度指数经历了最显著的振动。

关键词: 干湿序列; 海平面气压场; 东亚夏季风; 气候变化

中图分类号:K901.6 文献标志码:文章编号:1671-1505 (2012) 02-0253-08 文章编号:1671-1505(2012)02-0253-08

Evolution of East Asian summer monsoon during the last millennium

Li Qian^1,^2,³, Wei Fengying², Li Dongliang¹

1 Nanjing University of Information Science and Technology,Nanjing 210044,Jiangsu

2 State Key Laboratory of Severe Weather,Chinese Academy of Meteorological Sciences,Beijing 100081

3 Shaanxi Provincial Climate Center, Xi'an 710014, Shaanxi

About the corresponding author Wei Fengying is a research professor of Chinese Academy of Meteorological Sciences.E-mail: weify@cams.cma.gov.cn.

About the first author Li Qian,born in 1984,is a Ph.D.candidate in Nanjing University of Information Science and Technology,and is mainly engaged in climate diagnosis and forecast.E-mail: liqian2011@163.com.

Abstract

Based on the well coupling relationship between the six regional dry/wet series and data of the East Asian Sea Level Pressure(SLP), SLP in summer was reconstructed during 960-2000 A.D. and then the results of the reconstruction were tested.Meanwhile,the East Asian summer monsoon index(EASMI) was defined by using the reconstructed SLP and the evolution of the East Asian summer monsoon(EASM) was discussed during the last millennium.The results show that the reconstructed SLP has certain reliability in the East Asian during the millennium,and it provides foundation for studying the long-term variation of EASM.The periods of 60~70 a,30~40 a and 10~20 a were discovered in EASMI.The nine times abrupt changes were found in EASMI and the most significant vibration occurred in 1230's.

Key words: dry/wet series; sea-level pressure; East Asian summer monsoon; climate change

Show Figures

1 概述

中国地处东亚季风区, 东亚夏季风的异常变化对中国东部地区夏季降水分布有很大的影响(陈家其, 1996; 黄荣辉等, 1999; Chang et al., 2000; Chao et al., 2000)。鉴于器测资料覆盖时间过短, 东亚夏季风的长期变化特征通常是用代用资料来进行研究。例如:利用石笋氧同位素的变化代表夏季风的强弱变化(Zhang et al., 2008; 杨保和谭明, 2009), 利用多种代用资料的综合指标或者数值模拟来反演东亚夏季风的长期变化(王建等, 2000; Zhou et al., 2009)。然而, 由于运用的代用资料和重建方法不同, 使得结果存在一定的不确定性。

中国拥有悠久的历史文化和丰富的历史文献记载资料。中国气象学家利用这些宝贵的历史资料, 不仅分析了近千年中国的气候变化, 而且建立了许多历史气象要素序列(王绍武和龚道溢, 2000; 张学珍等, 2006, 2007; 王梦麦等, 2009)。张德二等(1997)从《中国近千年历史气候规格化资料》中整理出以县为单元的逐年旱情、雨情等发生地点、时间、范围、程度的典型记述, 并且沿用《中国近500年旱涝等级图集》中的分级标准确定出各点的逐年干湿等级值, 从而重建出中国东部6区域的近千年分辨率为1 a的区域干湿气候序列。这6个区域覆盖了对东亚夏季风变化响应最为敏感的中国夏季降水的区域。众所周知, 海陆热力差异是形成夏季风的一个重要原因。因此, 作者首先分析中国东部6区域的干湿分布与东亚夏季海平面气压场的关系, 根据它们之间的密切关系, 利用中国东部6区域近千年的干湿等级序列重建近千年东亚夏季海平面气压场, 在此基础上建立东亚夏季风强度指数, 并且初步探讨近千年东亚夏季风的变化特征。

2 资料和方法

2.1 资料

1)重建的公元1470— 2000年东亚夏季海平面气压场(Sea Level Pressure, SLP), 其水平分辨率为5° × 5° , 范围为10° ~70° N及60° ~180° E(李茜等, 2011)。

2)1850— 2008年北半球月平均海平面气压资料, 水平分辨率为5° × 5° 。资料来源于Hadley气候中心(网址:http:∥hadobs.metoffice.com/)。

3)公元960— 2000年中国东部6区域的干湿等级序列(张德二等, 1997)。该序列是采用5个级别:1级— 湿, 2级— 偏湿, 3级— 正常, 4级— 偏干, 5级— 干。其中, 干湿等级的含义与《中国近五百年旱涝分布图集》(中央气象科学研究院, 1981)中的旱涝等级相同, 主要反映的是当年主要降水季节雨量多少的程度。对中国东部地区分区, 主要采用的是聚类分析, 得到具有清晰物理意义的气候分区。文中选择的中国东部6区域(图1)既满足最合适的历史气候记载数量的区域, 又符合最适用于复原区域的近千年干湿气候序列。

	Figure Option View Download New Window
	图1 中国东部6区域的干湿气候序列分布(张德二, 1997)Fig.1 Distribution of dry/wet series of six regions in eastern China(after Zhang, 1997)

2.2 方法

1)重建方法。作者首先利用奇异值分解(Singular Value Decomposition, SVD)方法分析公元1470— 2008年东亚地区SLP与中国东部6区域的干湿等级之间的关系, 然后利用它们之间的关系, 重建东亚地区的SLP格点场, 进而建立东亚夏季风指数序列。以古代气候代用资料重建过去SLP格点场, 主要使用以协方差为基础的气候场重建(Climate Field Reconstruction, CFR)方法(Ansell et al., 2006; Mann, et al., 2007)。重建的关键是寻找转换函数, 作者尝试利用SVD的方法寻找SLP场与旱涝等级场典型模态的时间系数有密切相关的转换函数。通过SVD过程, 假设得到中国东部地区旱涝等级前p个通过显著性检验的SVD模态 $\begin{matrix} U_{1} (m), U_{2} (m), \dots, U_{p} (m) \end{matrix}$ 及其时间系数 $\begin{matrix} C_{1} (t), C_{2} (t), \dots C_{p} (t) 。 \end{matrix}$ 将重建期公元960— 2000年的旱涝等级投影到SVD模态 $\begin{matrix} U_{1} (m), U_{2} (m), \dots U_{p} (m) \end{matrix}$ 上, 就可以得到重建期的时间系数 $\begin{matrix} C_{1} (t_{r}), C_{2} (t_{r}), \dots C_{p} (t_{r}), \end{matrix}$ 进一步, 利用线性回归(1)式就可以得到公元960— 2000年重建期东亚地区(10° ~70° N, 60° ~180° E)每个格点上的SLP:

$\begin{matrix} \begin{matrix} SLP (t_{r}) = α_{1} C_{1} (t_{r}) + α_{2} C_{2} (t_{r}) + \dots \\ + α_{p} C_{p} (t_{r}) (1) \end{matrix} \end{matrix}$

其中 $\begin{matrix} α_{1}, α_{2}, \dots α_{p} \end{matrix}$ 由最小二乘法进行估计。

2)检验方法。独立样本验证重建的SLP变量场每个格点的数值用距平相关系数(Anomaly Correlation Coefficient, ACC)进行评估:

$\begin{matrix} ACC = \frac{\overset{N}{\sum_{i = 1}} SLP' (t_{r}) SLP' (t_{o})}{\sqrt{\overset{N}{\sum_{i = 1}} SLP' (t_{r}) SLP' (t_{r})} \sqrt{\overset{N}{\sum_{i = 1}} SLP' (t_{o}) SLP' (t_{o})}} (2) \end{matrix}$

其中 $\begin{matrix} SLP' (t_{r}) \end{matrix}$ 表示重建的SLP距平值, $\begin{matrix} SLP' (t_{o}) \end{matrix}$ 表示观测的SLP距平值。

3 近530年东亚地区夏季SLP与中国东部旱涝的典型模态

作者分析了近159 a东亚夏季SLP与中国东部地区旱涝分布之间的关系, 将这种关系投影到近539 a, 重建出公元1470— 2008年东亚夏季SLP的格点场, 并且进行了重建效果检验(李茜等, 2011, 2012)。那么, 在近500 a的时间尺度上, 海陆气压的差异对中国东部地区的旱涝分布又会有怎样的影响?首先, 对公元1470— 2000年东亚夏季SLP与中国东部6区域干湿指数进行SVD分析, 经SVD分析得到2场的典型变量可以表示出2场的耦合相关程度。近531 a东亚地区夏季SLP和中国东部6区域干湿指数的前3对耦合典型变量的累积方差贡献达到88%, 可以代表东亚夏季SLP和中国东部6区域干湿指数之间主要的SVD耦合模态。

图2为近531 a SLP和中国东部旱涝等级前3对耦合典型变量的空间分布, SLP空间分布模态中的等值线代表相关系数, 中国东部6区域的空间分布模态中的 “ +” 号为正相关区, “ -” 号为负相关区。第1对典型变量(图 2-a, 2-b)解释方差51.7%。从图2-a可以看出, SLP主要呈现的是海洋与陆地相反的分布型式。由于夏季陆地上气压低于海洋, 而图2-a显示正值中心位于中国30° ~50° N、100° ~120° E范围, 表明陆地气压明显增强, 负值中心位于20° ~40° N、160° ~180° E, 表明海洋上气压明显减弱, 这表征的是海陆热力差异偏弱的分布型态, 也就是夏季风偏弱的情况。这种SLP分布型对应中国夏季东部呈现江淮区和苏杭区降水偏多, 北方地区, 包括(1)河北区, (2)山西区, (3)黄河下游区, (4)河南区(图1), 降水偏少(图 2-b)。第2对典型变量(图 2-c, 2-d)解释方差22.6%。从图2-c可以看出, SLP呈现出的仍是以海洋与陆地气压相反为主的分布特征, 表现的是夏季风以偏强为主的分布状况。

	Figure Option View Download New Window
	图2 公元1470— 2000年SLP与中国东部6区域干湿指数的前3对SVD分布模态Fig.2 First three pairs leading SVD patterns between SLP and six regional dry/wet series during 1470-2000 A.D.

该SLP分布型对应中国东部6区域夏季降水偏多的分布型(图 2-d)。第3对典型变量(图 2-e, 2-f)解释方差13.7%。从图2-e可以看出, SLP典型变量的分布反映的也是海陆热力差异特征, 不过大陆气压增强区域整体向西偏移, 海洋气压减弱区域的中心向北移动, 主要体现了青藏高原与西北太平洋在夏季风形成中的重要作用。该SLP分布型对应中国夏季东部6区域呈现 “ +-+” 的旱涝分布型, 即河北区和苏杭区降水偏少, 江淮区、山西区、黄河下游区和河南区降水偏多(图 2-f)。

上述SLP和中国东部6区域干湿指数前3对SVD典型变量主要反映的是海洋与陆地气压强弱变化相反的状态对中国东部夏季旱涝分布的影响。

4 近千年东亚地区夏季SLP的重建及其检验

从上节中可以看到, 东亚地区夏季SLP的活动中心与中国东部地区旱涝分布有很密切关系。因此, 利用中国东部6区域的干湿等级和(1)式重建公元960— 2000年东亚夏季SLP场。为了保留所有对重建有用的信息, 在这里取干湿指数和SLP场的前6个典型变量场估算转换函数。

由于重建近千年SLP时所使用的531 a SLP重建场, 所以作者从近千年东亚夏季SLP中提取出公元1850— 2000年的SLP与公元1850— 2000年观测的SLP求距平相关系数来进行独立样本检验。从图3-a可以看出, 青藏高原以西的地区和高纬地区的相关系数低, 没有通过显著性水平, 而在作者关注的季风区(中国内陆东部地区及西太平洋部分地区)附近, 其相关系数通过了0.05的显著性水平(样本量为151a, ₀_.₀₅=0.16)。在公元1470— 2000年校准期的检验(图 3-b), 整体区域均通过了0.01的显著性水平(样本量为531a, ₀_.₀₁=0.12), 从空间分布看, 分布的形势与图3-a相似, 只是相关系数更高。因此, 表明重建的近千年东亚夏季SLP在东亚季风关键区重建效果还是较好的。

Figure Option
View Download New Window

图3 公元1850— 2000年观测与重建SLP的距平相关系数(a)和公元1470— 2000年重建时所用SLP与文中重建SLP的距平相关系数(b)(图中相关系数均被放大100倍)Fig.3 Anomaly correlation coefficient between observe and recon-struction SLP during 1850-2000 A.D.(a) and anomaly correlation coefficient between two reconstruction SLP during 1470-2000 A.D.(b)(Correlation coefficient × 100)

鉴于近千年SLP的空间分布图较多, 在此给出近千年SLP经过经验正交函数分解后的前2个特征向量(图 4)。从图4中可以看出, 前2个特征向量均主要体现了海洋与陆地的海平面气压变化相反的分布型。这也表明海洋与陆地海平面气压的差异是近千年SLP主要存在的典型空间分布模态。

	Figure Option View Download New Window
	图4 重建的公元960— 2000年SLP前2个特征向量Fig.4 First two leading eigenvectors of reconstructed SLP during 960-2000 A.D.

5 近千年东亚夏季风的演变规律

为了分析近千年东亚夏季风强度的变化, 文中选用施能等(1996)定义的东亚夏季风强度指数进行讨论。该指数的具体定义方法为:将夏季的海平面气压资料取6、7、8月的平均值, 定义20° ~50° N、7个纬带(间隔5° )的纬向标准化的海平面气压差(用110° E减160° E)之和, 并将再进行1次标准化处理。在此处, 作者已经将指数乘以-1。东亚夏季风指数越大, 代表东亚夏季风越强, 越小代表东亚夏季风越弱。图5为使用上述方法计算出的夏季风强度指数序列。从图5-a可以看出, 在13世纪末、14世纪、20世纪, 东亚夏季风强度指数的振幅和波动的频率相对于其他时期都比较大。这可能说明在这几个时期, 东亚夏季风处在调整的时期, 变化十分不稳定。东亚夏季风的11 a滑动平均曲线(图 5-b), 在13世纪初期出现近千年来最低值, 这与近千年中国气候变化的突变有关。杨保和谭明(2009)集成中国季风区石笋氧同位素记录, 建立的近千年10 a平均的东亚夏季风序列的变化趋势显示, 夏季风在12— 13世纪初偏弱, 在13世纪中后期至14世纪前半叶偏强, 20世纪开始逐渐减弱。夏季风在上述这些时段的变化趋势与文中定义的夏季风指数的变化趋势较一致, 而在15世纪至19世纪期间, 两者变化趋势略有差异。从11 a滑动平均曲线的多项式拟合趋势线可以看到, 17世纪前处在正位相, 之后转为负位相, 20世纪50年代以来东亚夏季风逐渐减弱。

	Figure Option View Download New Window
	图5 公元960— 2000年东亚夏季风强度指数曲线(a)与11年滑动平均曲线及多项式拟合曲线(b)Fig.5 Evolution of strength of EASMI(a) and moving average curve in 11 a and polynomial fitting curve during 960-2000 A.D.(b)

5.1 周期变化

为了解公元960— 2000年东亚夏季风指数的变化特征, 利用小波变换对重建的公元960— 2000年东亚夏季风指数序列多时间尺度变化特征进行剖析(图 6), 结果表明, 近千年东亚夏季风指数在公元1300— 2000年期间200 a左右的百年尺度振荡特征非常明显, 同时也存在60~80 a的周期变化, 而在公元960— 1300年期间以60~80 a的周期变化为主。进一步结合图6-b的小波方差, 可以发现近千年东亚夏季风强度指数主要具有显著的60~80 a的变化周期, 其小波方差高于其他时间尺度, 此外还具有200 a左右的变化周期。

	Figure Option View Download New Window
	图6 公元960— 2000年东亚夏季风指数的小波变换(a)及小波方差(b)Fig.6 Morlet wavelet transform(a)and variance(b) of EASMI during 960-2000 A.D.

为了进一步验证近千年东亚夏季风指数的变化周期, 作者对公元960— 2000年东亚夏季风指数进行功率谱分析。从图7中可以看出, 在周期长度为70 a处, 功率谱估计值为一峰值且大大超过了0.05显著性水平标准谱, 因此70 a是第1显著周期, 其次为63 a准周期, 同时, 还存在30~40 a、10~20 a的周期变化。

	Figure Option View Download New Window
	图7 公元960— 2000年东亚夏季风指数的功率谱分析Fig.7 Power spectrum of EASMI during 960-2000 A.D.

5.2 跃变分析

首先对公元960— 2000年东亚夏季风指数进行Lepage检验。Lepage检验的主要思想是将序列中的2个子序列看作是2个独立总体, 经过统计检验, 若2个子序列有显著差异, 则认为在划分子序列的基准点处出现了突变(魏凤英, 2007)。从图8中可以看出, 东亚夏季风指数的HK序列, 共有9个转折点通过了显著性检验。其中, 1055年、1083年、1198年、1231年、1894年的HK值通过了0.01的显著性水平。尤其是1231年的HK值最大。Brayson and Thomas(1977)发现结束全新世高温期的3900 aBP变化发生后, 另1次重大变化发生在公元1200年以后。这次变化使得北极地区变冷, 海冰扩张, 气候带南移。北美的夏季西风带南移到美国北部, 造成西德克萨斯和西部山区等地降水减少, 同时, 太平洋西北、东南地区和美国东海岸大部分地区降水增加。公元1231年的突变具有全球的一致性, 中国气候变化亦是如此。同时, 可以看到在公元960— 1231年, 仅仅271 a东亚夏季风指数就检测出了6个突变点, 公元1231— 2000年期间检测出3个突变点。这也间接的说明公元960— 1231年期间中国气候系统处在不稳定的状态, 而公元1231年之后, 气候系统处在相对较稳定的状态。按照转折点将东亚夏季风指数序列划分为公元960— 1018、1019— 1055、1056— 1083、1084— 1126、1127— 1198、1199— 1231、1232— 1573、1574— 1866、1867— 1894和1895— 2000年共10个时段, 并分别计算了各时段的平均值, 并进行了显著性检验(表 1)。

	Figure Option View Download New Window
	图8 公元960— 2000年东亚夏季风指数HK变化(虚线表示显著性水平)Fig.8 HK variation of EASMI during 960-2000 A.D.(Dotted line are significance level)

表1 960— 2000年东亚夏季风指数各时段平均值 Table1 Average of EASMI in different period during 960-2000 A.D.

从表1可以看出, 除了东亚夏季风指数的平均值在公元1084— 1126年和公元1127— 1198年之间的差异没有通过0.05的显著性水平, 但通过了0.1的显著性水平, 其他各个时段的平均值之间差异十分显著, 均通过了0.05显著性水平, 说明利用突变点划分的东亚夏季风变化时段是合理的。

6 小结

1)近531 a东亚夏季海平面气压场与中国东部6区域干湿指数之间的关系, 主要表现在海陆热力差异的分布模态对应中国东部夏季旱涝的异常分布。

2)独立样本检验表明, 重建的近千年东亚地区夏季海平面气压场具有较好的效果, 为研究近千年东亚夏季风演变规律奠定了基础。

3)东亚夏季风指数存在60~70 a、30~40 a、10~20 a的显著周期变化; 东亚夏季风的强度指数主要经历过9次明显的趋势突变。其中, 13世纪30年代东亚夏季风的强度指数经历了1次最显著的振动。

4)作者也尝试利用近千年干湿序列直接重建东亚夏季风指数序列, 验证期(公元1850— 2000年)重建与观测的季风指数序列之间的相关系数仅为0.04, 而文中先重建SLP场再计算的季风指数与观测 SLP计算的季风指数的相关系数达到0.3, 这表明先重建东亚夏季海平面气压场再计算的夏季风指数比只利用近千年干湿序列直接重建东亚夏季风指数效果更好。

作者声明没有竞争性利益冲突.

参考文献

View Option

1	陈家其. 1996. 近二千年中国重大气象灾害气候变化背景初步分析[J]. 自然灾害学报, 5(2): 18-27. [文内引用:1]
2	黄荣辉, 徐予红, 周连童. 1999. 中国夏季降水的年代际变化及华北干旱化趋势[J]. 高原气象, 18(4): 465-476. [文内引用:1]
3	李茜, 魏凤英, 李栋梁. 2011. 近159年东亚夏季风年代际变化与中国东部旱涝分布[J]. 地理学报, 66(1): 25-37. [文内引用:2]
4	李茜, 魏凤英, 李栋梁. 2012. 近540年东亚地区夏季海平面气压场的重建及其与数值模拟的比较[J]. 中国沙漠. 接收待刊. [文内引用:1]
5	施能, 鲁建军, 朱乾根. 1996. 东亚冬、夏季风百年强度指数及其气候变化[J]. 南京气象学报, 19(2): 168-177. [文内引用:1]
6	王建, 刘泽纯, 陈晔, 等. 2000. 2. 6 Ma BP前后亚洲季风系统的重组[J]. 古地理学报, 2(2): 73-83. [文内引用:1]
7	王梦麦, 戴君虎, 白洁, 等. 2009. 利用树木年轮重建六盘山地区1900年以来的干湿变化[J]. 古地理学报, 11(3): 355-360. [文内引用:1]
8	王绍武, 龚道溢. 2000. 全新世几个特征时期的中国气温[J]. 自然科学进展, 10(4): 325-332. [文内引用:1]
9	魏凤英. 2007. 现代气候统计诊断与预测技术(第二版)[M]. 北京: 气象出版社, 157-160. [文内引用:1]
10	杨保, 谭明. 2009. 近千年东亚夏季风演变历史重建及与区域温湿变化关系的讨论[J]. 第四纪研究, 29(5): 880-887. [文内引用:1]
11	张德二, 刘传志, 江剑民. 1997. 中国东部6区近1000年干湿序列的重建和气候跃变分析[J]. 第四纪研究, 6(1): 1-11. [文内引用:1]
12	张学珍, 方修琦, 田青, 等. 2006. 《翁同稣日记》记录的19世纪后半叶北京的沙尘天气[J]. 古地理学报, 8(1): 117-124. [文内引用:1]
13	张学珍, 方修琦, 齐晓波, 等. 2007. 《翁同稣日记》记录的冷暖感知记录及其对气候冷暖变化的指示意义[J]. 古地理学报, 9(4): 439-446. [文内引用:1]
14	中央气象科学研究院. 1981. 中国近五百年旱涝分布图集[M]. 北京: 地图出版社. [文内引用:2]
15	Ansell T J, Jones P D, Allan R J, et al. 2006. Daily mean sea level pressure reconstruction for the European-North Atlantic region for the period 1850-2003[J]. J. Clim. , 19: 2717-2742. [文内引用:1]
16	Brayson R A, Thomas J M. 1977. Climates of Hunger[M]. USA: The University of Wisconsin Press, Wisconsin, 135-139. [文内引用:1]
17	Chang C P, Zhang Y S, Li T. 2002. Interannual and interdecadal variations of the East Asian summer monsoon and tropical Pacific SSTSⅠ, Ⅱ[J]. J. Clim. , 13: 4310-4340. [文内引用:1]
18	Chao Y, Ghil M, Mc Williams J C. 2000. Pacific interdecadal variability in this century's sea surface temperatures[J]. Geophys. Res. Lett. , 27: 2261-2264. [文内引用:1]
19	Mann M E, Rutherford S, Wahl E, et al. 2007. Robustness of proxy-based climate field reconstruction methods[J]. J. Geophy. Res. , 112, D12109, doi: DOI:10.10299/2006JD008272. [文内引用:1]
20	Zhang P Z, Cheng H, Edwards R L. 2008. A test of climate, sun, and culture relationships from an 1810-year Chinese cave record[J]. Science, 322: 940-942. [文内引用:1]
21	Zhou Xiuji, Zhao Ping, Liu Ge. 2009. Asian-Pacific Osillation index and variation of East Asian summer monsoon over the past millennium[J]. Chinese Science Bulletin, 54: 3768-3771. [文内引用:1]

1996

0.0

陈家其. 1996. 近二千年中国重大气象灾害气候变化背景初步分析[J]. 自然灾害学报, 5(2): 18-27.

摘　要：以不同分辨率建立了近二千年和近五百年中国重大气象灾害频率分布曲线。得出近二千年我国重大气象灾害频率分布，在１１世纪前处于低发时期，１１￣１２世纪灾害迅速增加，以后通过两峰两谷于１９世纪进入灾害群发时期。近五百年，１７世纪和１９世纪中叶后为两个灾害群发时期。上述灾害群发时期都发生在数百年气候变化暖的背景下的暖期和冷的背景下的冷期。另外在气候转折时期，我国重大气象灾害也群发。根据上述关系，估计现今至２

... 1 概述中国地处东亚季风区,东亚夏季风的异常变化对中国东部地区夏季降水分布有很大的影响(陈家其,1996 ...

1999

0.0

黄荣辉, 徐予红, 周连童. 1999. 中国夏季降水的年代际变化及华北干旱化趋势[J]. 高原气象, 18(4): 465-476.

The interdecadal variations of summer precipitation in China and the drought trend in North China are analysed by using the observed data of summer precipitations (June~August) at 336 stations in China and SST in the Pacific from 1951 to 1994.The analysed results show that a climate jump of summer precipitation in China occurred in 1965.Since 1965,the summer precipitations in North China have obviously decreased and drought trend is obvious there.This drought trend is analogous to that in the Sahel area of West Africa.The analysed results also show that the climate in China in the 1980's was obvious different from that in the 1970's.This difference is that the precipitation in the Yangtze River-the Huai River valley increased and flood disasters obviously increased from the later 1970's,while the precipitations in South and North China in the period from the 1980's to the early 1990's were obvious less than those in the 1970's and drought trend was more and more severe there.However,from the middle 1990's,there was an increasing trend in the precipitation in the northern part of North China.

利用1951~1994年全国336个测站夏季(6~8月)降水和太平洋海表面温度资料来分析我国夏季降水的年代际变化及华北地区干旱化趋势。分析结果表明:我国夏季降水在1965年前后发生了一次气候跃变,华北地区从1965年后夏季降水明显减少,干旱化的趋势明显,这种趋势与西非萨赫尔地区干旱化的趋势相似;分析结果还表明我国80年代的气候与70年代的气候有较大差别,这种差别表现在长江、淮河流域从70年代末起降水增多,涝灾明显增多,而华南和华北在80年代降水明显比70年代少,干旱趋势加重。然而,从90年代中期开始,华北地区北部的降水有增多的趋势。上述所发生的气候变化可能主要是由于60年代中期和从80年代到90年代初赤道东、中太平洋海表温度明显增加,而在70年代明显降低所造成。这种现象似如年代际的"ENSO循环"现象,它对全球和我国气候变化有较大影响,特别对华北地区干旱化趋势有很大影响。然而从90年代中期开始,赤道中、东太平洋海温有下降的趋势,这有利于华北降水的增多。

... 黄荣辉等,1999 ...

2011

0.0

李茜, 魏凤英, 李栋梁. 2011. 近159年东亚夏季风年代际变化与中国东部旱涝分布[J]. 地理学报, 66(1): 25-37.

利用1850-2008年我国东部地区90个测站的旱涝等级和北半球夏季海平面气压格点等资料,使用BP典型相关等方法,分析了近159年旱涝等级与东亚夏季海平面气压的耦合相关关系.利用关键区域的海平面气压资料, 定义出与我国东部旱涝分布有密切联系的东亚夏季风指数,在此基础上分析了东亚夏季风年代际变化对我国东部旱涝分布的影响.结果表明:(1)近159年中国东部旱涝具有4种典型空间分布型,即华南与中国东部其他地区旱涝趋势相反型、黄淮地区与长江流域及其以南旱涝趋势相反型、江淮流域与中国东部其他地区旱涝趋势相反型和中国东部与西部旱涝趋势相反型.近159年东亚夏季海平面气压场主要呈现亚洲大陆与西太平洋海平面气压强弱相反的分布特征;(2)本文定义的夏季风指数的年代际变化与我国东部旱涝典型分布型的年代际变化有密切关系,但两者的相关关系并不是稳定不变的,存在显著的年代际位相差异,即20世纪20 年代之前,当东亚夏季风偏强(弱)时,长江流域以北容易偏旱(偏涝),长江流域及其以南容易偏涝(偏旱),20世纪20年代以后,当东亚夏季风偏强(弱) 时,长江流域以北容易偏涝(偏旱),长江流域及其以南容易偏早(偏涝).可见,使用较长年代资料进行考察,研究结论丰富了大多数使用近50-60年资料的研究结果.东亚夏季风与我国东部早涝分布之间关系的年代际位相差异,可能与东亚夏季风对太阳活动等外强迫的非线性反馈相联系.

... E(李茜等,2011) ...

... 2008年东亚夏季SLP的格点场,并且进行了重建效果检验(李茜等,2011,2012) ...

2012

0.0

... 2008年东亚夏季SLP的格点场,并且进行了重建效果检验(李茜等,2011,2012) ...

1996

0.0

施能, 鲁建军, 朱乾根. 1996. 东亚冬、夏季风百年强度指数及其气候变化[J]. 南京气象学报, 19(2): 168-177.

定义了东亚冬、夏季风强度指数,计算了1873～1989年夏季、冬季及其逐月的东亚季风强度指数,研究了冬、夏季风强度指数的长期气候变化。结果表明,100多年来,东亚夏季风明显加强,冬季风变化不大,稍有减弱。突变分析结果表明,1918年前后,东亚夏季风突变增强,与北半球夏季地面气温突变增暖是同步发生的。但是,冬季风不太明显的突变发生于1958年。此外,用滑动相关系数分析了东亚冬夏季风与北半球地面气温的关系,指出它们之间的相关关系有年代际变化。

... 5 近千年东亚夏季风的演变规律为了分析近千年东亚夏季风强度的变化,文中选用施能等(1996)定义的东亚夏季风强度指数进行讨论 ...

2000

0.0

王建, 刘泽纯, 陈晔, 等. 2000. 2. 6 Ma BP前后亚洲季风系统的重组[J]. 古地理学报, 2(2): 73-83.

根据数值模拟的结果和中国区域环境分异与演化的地质记录 ,对 2 .6MaBP前后季风系统的调整进行了分析。结果发现 ,在 2 .6MaBP前后 ,亚洲季风明显增强 ,不仅冬季风明显增强 ,而且夏季风也明显增强 ;冬季风 (东亚冬季风 )在中国北方的盛行风向由偏西风转变为偏北风 ;冬季风 (东亚冬季风 )的影响范围明显扩大 ,由中国的西北、华北、东北地区逐步扩大到华中、华东与华南地区 ;由于受青藏高原的阻挡 ,热带西南季风对青藏高原北部及西北地区的直接影响大大减弱。这是青藏高原达到了一个重要的临界高度 (可能是 2 0 0 0m)所导致的亚洲季风系统调整的结果

... 杨保和谭明,2009),利用多种代用资料的综合指标或者数值模拟来反演东亚夏季风的长期变化(王建等,2000 ...

2009

0.0

王梦麦, 戴君虎, 白洁, 等. 2009. 利用树木年轮重建六盘山地区1900年以来的干湿变化[J]. 古地理学报, 11(3): 355-360.

ean relative humidity from April to May was estimated based on tree ring width data of Pinus tabulaeformis from 1900 onwards in the Liupan Mountains area. The radial growth of Pinus tabulaeformis in this region was significantly affected by the mean relative humidity in spring. On the basis of response analysis， the mean relative humidity changing succession from April to May was reconstructed， and the reconstruction equation was of good stability with correlation coefficient of 0557. As indicated by the spectral analysis， the reconstructed series displays significant cycles of 4-7 years. Its clear that there are four relatively dry periods: 1905-1916， 1918-1932， 1941-1946 and 1955-1962， and four relatively wet periods: 1900-1904， 1934-1939， 1948-1953 and 1964-1973. The most dry periods are 1905-1915 and 1922-1932. tree rings， relative humidity， Liupan Mountains

利用树木年代学中的树木年轮方法，分析了六盘山地区油松的径向生长与气候要素的关系，发现研究区油松的径向生长与该地区4—5月份平均相对湿度之间存在显著的正相关关系。在响应分析的基础上，重建了1900年以来六盘山地区4—5月份平均相对湿度变化序列，重建方程的稳定性较好，相关系数达到0557。分析结果表明：重建的六盘山地区4—5月份平均相对湿度序列存在较显著的4～7年的变化周期；1900年以来，存在4个比较明显的气候较干旱的时期，分别是1905—1916年，1918—1932年，1941—1946年和1955—1962年；同时存在4个气候相对湿润的时期，分别是1900—1904年，1934—1939年，1948—1953年和1964—1973年。其中，最严重的两次干旱期分别为1905—1915年及1922—1932年。

... 王梦麦等,2009) ...

2000

0.0

王绍武, 龚道溢. 2000. 全新世几个特征时期的中国气温[J]. 自然科学进展, 10(4): 325-332.

摘　要：总结分析了近万年以来中国气候变化的４个典型时期（大暖期、中世纪暖期、小冰期及现代暖期）的气候特征，大暖期出现于８．５－３．０ｋａＢＰ，最暖在５．５－６．０ｋａ及７．０ｋａＢＰ前后，气温比近百年平均高２℃以上。公元９世纪后半叶到１３世纪末，中国东部气候偏暖，５０年平均气温的一些极大值与近百年（１９世纪８０年代－２０世纪７０年代）相当或略偏高。但其中１２世纪较寒冷。中国西部则除９世纪后半叶较暖外无类似

... 中国气象学家利用这些宝贵的历史资料,不仅分析了近千年中国的气候变化,而且建立了许多历史气象要素序列(王绍武和龚道溢,2000 ...

2007

0.0

... Lepage检验的主要思想是将序列中的2个子序列看作是2个独立总体,经过统计检验,若2个子序列有显著差异,则认为在划分子序列的基准点处出现了突变(魏凤英,2007) ...

2009

0.0

杨保, 谭明. 2009. 近千年东亚夏季风演变历史重建及与区域温湿变化关系的讨论[J]. 第四纪研究, 29(5): 880-887.

A large number of temperature and precipitation reconstructions of the Northern Hemisphere and China which span the past millennium have been established. The reconstructions provide an important insight for understanding and assessing present climate change from the historical perspective. However，the knowledge of variability of East Asian summer monsoon(EASM)on decadal to centennial timescales is still scarce due to shortness of instrumental measurements and lack of the EASM proxy reconstructions of the last 1000 years，although the EASM and its associated atmospheric circulations cause large and direct impacts on economy，society，and the natural environment in East Asia，especially in the eastern part of China. The reconstruction of the EASM lasting centuries and millennium is of great importance for bridging the gap of the relationship between the EASM and temperature/precipitation changes on decadal，interdecadal and centennial timescales. The establishment of welldated and continuous highresolution millenniumlong stalagmite oxygen isotope sequences derived from different regions of East Asian monsoon area and the new knowledge of climatic signals of stalagmite oxygen isotope records offer the possibility for reconstructing the EASM series extending back to the last 1000 years. In this paper，we first studied temperature variations in China during the last millennium based on former reconstructions and coupled oceanatmosphere model simulated results，and illustrated general characteristics of precipitation variations and regional similarities and differences in monsoon area of China by the use of historical documentbased precipitation reconstructions. Then，we made a preliminary decadalscale EASM reconstruction covering the last millennium by combining four highresolution stalagmite oxygen isotope series derived from northern and southern parts of East Asian monsoon area. Finally we made a discussion on the relationship between the EASM and regional climate(temperature and precipitation)change in the context of the last millennium. It is found that the EASM experienced weak monsoon period during the middle ages(11the early 13th century)，an intensified monsoon interval from the middlelate 13th century to the first half of the 14th century，a generally weak monsoon stage with alternating stronger and weaker monsoon fluctuations between the second half of the 14th century and the 17th century，a return to strong monsoon conditions from A．D.1700 to the beginning of the 20th century which lasts 200 years in length，and the present gradual weakening stage during the 20th century during the last millennium. The East Asian mainland or Northern Hemisphere temperature changes have certain influence on the EASM change，but intensity change of the EASM is not always determined by the mainland temperature change during the last millennium. The EASM has good correspondence with precipitation change in lowfrequency domain，particularly in the prominent peaks and troughs. When the EASM strengthens，precipitation in monsoon area is abundant，but precipitation amount tends to be low when the EASM weakens.

集成中国季风区石笋氧同位素记录的共同变化特征，初步建立了近千年10年平均的东亚夏季风演变序列。在10年尺度以上分析了东亚夏季风演变与其他气候要素变化之间的关系。主要结论有： 1)近千年来东亚夏季风演变可划分为中世纪时期(11～13世纪初期)的季风稍弱阶段，13世纪中后期至14世纪前半叶的季风较强时期，14世纪后半叶至17世纪的季风较弱阶段，自18世纪开始持续约200年的季风再次增强时期，以及20世纪初开始的季风逐渐减弱阶段。2)近千年来东亚大陆或北半球温度的变化虽然对东亚夏季风变化具有一定的影响，但东亚夏季风强度的变化并不总是取决于陆地温度的变化。3)近千年来东亚夏季风的强弱变化与降水变化在低频趋势上有良好的对应关系，在东亚夏季风增强的时期，中国东部降水较多，而在夏季风减弱时，中国东部降水趋于偏少。

... 杨保和谭明,2009),利用多种代用资料的综合指标或者数值模拟来反演东亚夏季风的长期变化(王建等,2000 ...

1997

0.0

... 2000年中国东部6区域的干湿等级序列(张德二等,1997) ...

2006

0.0

张学珍, 方修琦, 田青, 等. 2006. 《翁同稣日记》记录的19世纪后半叶北京的沙尘天气[J]. 古地理学报, 8(1): 117-124.

An ancient diary named “Weng Tonghe Diary” written in the late Qing Dynasty by Weng Tonghe and edited by Chen Yijie was dug out in this paper. First of all, every sand dust record was extracted from this diary. Based on the records of full months, the general status and evolvement character of sand dust weather in Beijing during 1860~1898A.D. were analyzed statistically. It is found that, (1) The average sand dust days of Beijing during 1860~1898 A.D. are 10.4 days which are more than average frequency of 1990’s even ignoring the difference in the standard on sand dust. (2) Sand dust weather mainly arose in spring weight of which reaches 70%, in which the weight of April and May is over 50%; and winter is the second high frequent season weight of which is 20%. (3) Comparing with 1961~2000 A.D., sand dust process during 1860~1898A.D. was more highly concentrated in spring. (4) The trend of annual total number of sand dust days decreased from 1860 A.D. to 1898 A.D., so as to the number of dust days in spring. (5) During 1860~1898 A.D., there were 23 sand dust weather processes that were lasting longer than one day, of which the longest one lasted 4 days. These finds may be helpful to study the impact of climate change on sand dust weather and to analyze evolvement regulation of sand dust weather in Beijing.

1 School of Geography, Beijing Normal University, Beijing 100875 2 Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101

依据清代《翁同龢日记》中天气状况的描述，整理出公元1860～1898年间逐月的沙尘天气日数，基于记录完整月份的沙尘天气日数，统计分析了公元1860～1898年北京沙尘天气日数的平均状况和变化特征。分析发现公元1860～1898年，北京年均沙尘天气记录为10.4天，即使不考虑与现代观测记录标准的差别，亦肯定高于1990年代7.7天/年的平均频次；春季是沙尘天气的高发季节，其占全年沙尘日数的百分比达到70%，其中4月和5月两个月的接近53%；其次为冬季，占20%。与公元1961～2000年相比，公元1860～1898年的春季沙尘天气日数百分比偏高10.9%，沙尘天气在春季的集中程度明显偏高。公元1860～1898年间，年沙尘日数和春季沙尘日数均呈波动减少之势；研究时段内，共出现23次2天以上连续（或持续）的沙尘天气过程，最长的一次持续了4天。这些发现将有益于研究气候变化对沙尘天气影响和分析北京沙尘天气的演变规律。

... 张学珍等,2006,2007 ...

2007

0.0

张学珍, 方修琦, 齐晓波, 等. 2007. 《翁同稣日记》记录的冷暖感知记录及其对气候冷暖变化的指示意义[J]. 古地理学报, 9(4): 439-446.

Based on the perception records on cold/warm in Weng Tonghe Diary and the contemporary monthly average instrumental temperatures in Beijing and Shanghai. The correlation between the perception records on cold/warm and temperature variation is investigated with correlation analysis and regression analysis. The result shows that they are significantly correlated. It means that the monthly days of colder （CD）, extremely cold （EC）, hotter （HT）, and extremely hot （EH） could be used as a proxy index to indicate the past temperature change. However, the validity of the proxy index is various on the time scale of climate change and the season. Firstly, the monthly days of EH, HT, CD, EC could represent the monthquarter variation of temperature change, with CD and EC being the best. Secondly, on the time scale of interannual, the perception days on cold/warm can not represent the temperature variation for the summer months （Jun., Jul. and Aug.）, the monthly days of EC are the best proxy indexes for Jan., Mar., May, Sep. and Dec.. Besides, the monthly days of EC can also be used to identify the extremely cold/warm year. Thus, it can be concluded that the perception records on cold/warm in historical private diaries can be used to study climate changes of historical period.

1 School of Geography, Beijing Normal University, Beijing100875  2 Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing100101

依据清代《翁同龢日记》（以下简称《日记》）中逐日的冷暖感知记录和同时期的器测月均温资料，采用相关分析和线性回归分析等统计方法，以月为基本统计单元，对《日记》中冷暖感知记录反演气候变化的能力进行了分析。结果说明，《日记》中的冷暖感知记录可以用于气候变化研究，但是最佳代用指标因气候变化的时间尺度和季节而异。总体而言，极热、偏热、偏凉、极冷日数对年内月到季时间尺度气候变化的代表性较好，其中尤以偏凉和极冷日数最佳。对于年际尺度上的气候波动，从季节对比来看，冷暖感知日数反演夏季（6—8月份）月均温的能力最差；从冷暖感知类型对比来看，极冷日数是多个月份月均温的最佳代用指标，1、3、5、9和12月份的最佳代用指标均是极冷日数。并且，还可以依据极冷日数的多寡识别极端冷、极端热年。由此可见，古代私人日记中的冷暖感知记录可以用于反演历史时期气候的冷暖变化。

... 张学珍等,2006,2007 ...

1981

0.0

... 其中,干湿等级的含义与《中国近五百年旱涝分布图集》(中央气象科学研究院,1981)中的旱涝等级相同,主要反映的是当年主要降水季节雨量多少的程度 ...

... 以古代气候代用资料重建过去SLP格点场,主要使用以协方差为基础的气候场重建(Climate Field Reconstruction,CFR)方法(Ansell et al ...

2006

0.0

1977

0.0

2002

0.0

... Chao et al ...

2000

0.0

... Mann, et al ...

2007

0.0

... 例如:利用石笋氧同位素的变化代表夏季风的强弱变化(Zhang et al ...

2008

0.0

... Zhou et al ...

2009

0.0