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论文《我国小冰期盛期的气候环境》
第15 卷第4 期 湖 泊 科 学 Vol. 15, No. 4
2003 年12 月 Journal of Lake Sciences Dec. , 2003
我国小冰期盛期的气候环境*
王苏民1 刘 健 1 周 静1,2
1:中国科学院南京地理与湖泊研究所,南京210008; 2:中国科学院研究生院,北京100039
提 要 小冰期是距今最近的全球性冷气候事件是至今研究历史时期气候与人类活动关系的重点时期
它曾对世界和我国的社会经济产生了重要影响. 本文根据我国近年来历史文献冰芯树轮湖芯和石笋的高分
辨率研究成果结合部分国外的结果对小冰期从高纬高山地区向中纬低海拔地区的发展过程17 世纪小冰
期盛期大范围普遍的降温降水变化和空间分布与季风的关系进行了讨论. 该成果和气候模拟的结果可进行检验
为全球增温背景上可能出现的冷波动提供历史相似型.
关键词 历史气候 小冰期盛期 中国
分类号 P 532
在国际PAGES (过去全球变化) 和CLIVAR (气候变率与可预报性) 研究计划的推动下过去2ka 以
来的气候环境变化研究已成为全球地质学家和古气候学家们关注的热点[1] 其中尤以小冰期LIA (Little
Ice Age) 寒冷气候事件最受关注因为它是距现代最近的全球性的典型寒冷气候期曾对人类社会产生
了深刻的影响. 在我国明清时代的小冰期曾引起大范围的饥馑和严重的社会动乱引发朝代的更替. 因
此温暖背景上的冷期波动就更加引人关注直接关系到国计民生. 研究小冰期气候环境变化与区域分
异规律以及动力机理可以丰富和完善百年尺度气候变化理论指导未来气候变化趋势预测评估全
球增暖背景下冷期波动的可能性从而为国家规划决策提供科学依据.
国外对于小冰期LIA 气候的研究已有半个世纪的历史. 最早是从欧洲北美山地冰川前进产
生多道冰碛垅开始的. 随着科学技术的进步根据冰芯树轮历史文献湖泊沉积物石笋等信息载
体的高分辨和多环境指标分析提取了大量小冰期的气候环境信息对小冰期的年代内部波动气候
环境特点有了较深入的认识并力图从小冰期气候的控制因子出发通过树轮的14C 序列反映太阳活
动冰芯的酸度H 浓度反映火山活动冰芯气泡的温室气体浓度等参数变化的分析来解释小冰期
的成因. 近年来由于气候模拟方法与技术的不断完善科学家们已着手小冰期的模拟试验取得明显
进展. 纵观国际上最新研究成果不难发现他们的资料工作和模拟工作在技术手段分析手段及模式手
段上具有较明显的优势但受地域局限缺乏对中国地区的资料研究以致于在模拟结果与资料的对比
验证及成因机理分析时受到相当局限至今在小冰期气候的成因和动力机制方面尚无定论资料和模拟
两方面的工作都正在加紧进行中.
我国科学家通过大量的历史文献资料史志地方志等文献记载考古资料和各种气候代用指标资
料树轮冰芯湖芯等的研究对我国小冰期气候的主要特征阶段及其对我国社会经济和人民生活
造成的影响等做了大量艰苦细致的工作获得了大量的资料积累. 本文拟通过上述资料的分析与汇总阐
明小冰期盛期的温度降水的展布为气候模拟结果提供检验提供未来可能出现这类事件的历史参考
* 中国科学院知识创新工程项目KZCX3-SW-321 ,国家自然科学基金项目40272123 ,中科院知识创新工程项目KZCX2-314-3 联合资助.
2003-04-12 收稿2003-06-15 收修改稿. 王苏民男1939 年生研究员.
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无论在全球变化理论上和应用前景上都具有重要的意义.
1 全球小冰期气候概况
小冰期(Little Ice Age)一词最早用来描述全新世最暖期之后冰川中等规模复活的寒冷时期[2]
在小冰期期间世界上许多地点的冰川都发生明显的扩展和前进新鲜和完整的冰碛物及其构成的地貌
表明其规模和范围要比现今的冰川大得多. 这是小冰期名词由来的最直接的依据[3]. 经
过半个多世纪的争论小冰期的概念已为广大的地理学家地质学家和气候学家所接受广泛地用于描述
中世纪暖期和20 世纪暖期之间的大约持续6 个世纪的寒冷时期. 近年来随着全球气候变化研究的不断
深入特别是通过不同高分辨记录研究认识到小冰期并非持续几个世纪的连续冷期其内部还明显存在
次级的冷暖波动并具有一定的规律性[4]. 小冰期时的温度降水变化表现出区域特征和时空差异对
当时社会文明的发展农业经济民族迁徙封建王朝的更替带来严重的影响[5]. 尤其我国位于亚洲季风
区小冰期时季风环流的特点降水带的变化及其生态环境效应都是值得深入探讨的问题.
气候变化具有不同的时间尺度一般来说气候变化的时间尺度与空间分布是相匹配的. 小冰期具有全
球普遍降温的特点通常认为小冰期始于13 世纪止于19 世纪然后出现一个相对温暖的气候环境时段
在16 世纪中期和19 世纪中期之间达到其最冷的顶点[2,6]. 小冰期低温的气候特点是相当明显的尤其在
高纬度和高海拔地区气候敏感的生态脆弱带所表现出的环境效应十分突出影响植物生长和农业生产
对社会经济的发展带来严重的后果.
在欧洲小冰期之前的几百年内气候环境适宜很少荒年和饥饿北极的积冰远在北部12 世纪前斯堪
的纳维亚冰岛格陵兰之间的通讯较容易粮食作物可生长在冰岛甚至格陵兰北方的渔业繁荣欧
洲主大陆的葡萄园远在现代界限以北500km[3]. 这种适宜的环境到1200a AD 开始终结海冰和风暴使得挪
威冰岛和格陵兰之间的通航十分困难割断了与冰岛的联系最后到14 世纪末从历史上消失在冰岛
粮食不再收割由于北方冬季变得较冷鱼群改变迁移的路径渔民和农民的生活变得艰难. 在欧洲大陆
13 世纪后半叶和14 世纪初经历了频繁灾害荒年寒冬和异常热湿夏季等极端天气增多耕作的范围不
断收缩. 这一切表明小冰期气候变化在高纬地区从13 世纪开始就起着重要的作用.
从16 世纪开始在欧洲的高山区斯堪的纳维亚北部地区普遍出现冰川的膨胀和冰舌的前进破
坏了农田毁灭了山村. 冰川补给的河流经常出现灾害性洪水还伴随着滑坡和崩坍[3]. 英格兰中部
1500-1650 年间冬天的温度比现今低约1.5 17 世纪最后10 年特别冷瑞士中部的山丘海拔900m
到5 月份还被雪覆盖阿尔卑斯山冰川扩张冰舌延伸到2000m 的草地. 气候的异常寒冷战争饥荒和
流行病使日尔曼人口从1600 万减少到900 万[5].
高纬度地区与高山的冰川进退是对气候最敏感的响应但是不同地区的冰川或同一地区的不同冰川
由于冰川积累消融的性质冰川所在的地形冰川的规模与流动的特点不同冰川进退与气候变化之间滞
后时间差别颇大. 例如斯堪的纳维亚的冰川和冰盖普遍在18 世纪呈扩大状态更早的扩张没有确实的证
据大的退缩是在20 世纪. 其中挪威的Folgefonni 冰川在19 世纪晚期达到最大而冰岛的Blomsterskardbteen
冰川到20 世纪才达到最大范围.
小冰期时随着温度降水的变化相应地植被也会改变. 通常从湖泊和沼泽湿地沉积物中提取花粉
获得生物组合的信息. 特定时段和地点的孢粉组合是区域植被的函数植被完全受气候的控制. 根据孢粉
提取气候信息并不简单但至少是追索小冰期植被和气候环境变化的有效工具之一[7].
对于小冰期这样时间尺度的气候变化要获取植被的信息研究点必须选择在最敏感地区例如邻近
冰川在树线附近植被带交界处季风降水区的边缘同时需要高精度测年否则难以揭示植物群落中
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竞争优势种响应的特点. Webb 认为夏季温度变化1 则在大区域范围内植被将会有较明显的改变[8]. 美
国密西根Mario 湖的花粉分析表明1430-1860 年间铁杉松云杉的百分比增加虽然增幅不大但是
与明尼苏达和纽约州同时的花粉比较就发现小冰期时植被发生了明显变化. 由于气候变冷湿山毛榉向
南迁移了78km[9]. 另外威斯康辛州Hell’s Kirchen 湖的花粉组合在600-150aBP 松铁杉桦的百分
比增加反映小冰期湿度条件增加[10]. 在最后400 年美国西部大草原的明尼苏达边缘槭和椴木本森林扩
展也是植被响应的例子[11]. 小冰期气候对林地生态的影响在魁伯克北部的布什湖区被证明1389-1890 年
之间树木生长很慢树轮特别窄形成生长不良的高山矮曲林小冰期结束之后变成了云杉森林[12].
2 中国小冰期气候记录
中国位于亚洲的东部具有世界上独一无二的西高东低的巨地貌阶梯也是亚洲季风的盛行区. 青藏
高原对北半球大气环流的热力和动力作用西风急流的南北分支及其在东部的幅合东亚季风和南亚季风
环流变化的时空特点使得我国的气候和生物特征既具有纬度地带性又有经向地带性形成了较为复杂
的气候环境格局. 因此研究中国小冰期气候的特点包括起迄的时间内部的波动规律和最盛期的温度变
率温度与降水时空组合的特征等不仅可以丰富全球小冰期气候研究的内容为探讨小冰期气候变化规
律作出贡献同时为未来增温背景上可能出现降温事件的气候情景提供可靠的历史参考型.
2.1 历史文献记录
中国历史悠久是世界上著称的文化古国具有丰富的历史文献记载. 最早的历史文献是3000 年前
刻在动物骨骼与龟板上的甲骨文近2000 年来天气与气候的记录就比较丰富其中1000 年来的记录是基
本上连续的. 巨量的历史文献包括地方志政府的历史报告地方的历史官报阶段性汇总报告等主
要分布在东部其中有气候环境的直接记载像干旱洪水降雨降雪冰冻霜冻风降尘等也
还有间接反映气候的现象庄稼的收获饥荒人口昆虫病害等. 我国的历史地理学家和气候学家对小
冰期的气候已经做了大量研究工作继竺可桢先生之后分别建立了我国不同地区气候变化的序列[13-23]. 根
据小冰期气候波动的特点和异同将全国分为华东华北西北青藏东北新疆闽台和华南华
中西南十个大区. 但从气候系统来看这种分区仅仅反映地域的特点缺乏气候动力学联系的意义. 最
近在小冰期气候的定量描述方面也取得了长足的进展分别半定量地建立了中国西部和东部1000 年的温
度序列[24] 中国东部冬温2000 年序列[4] 山东省1300 年的冬温序列[18]. 太湖地区900 年的温度序列[25]
北京地区200 多年的降水序列[26].
综合上述研究成果较普遍地认为小冰期中存在15 世纪17 世纪和19 世纪三次冷波动其中第一次
冷波动相对较弱大部分资料认为第二次冷波动最强是小冰期的最盛期第三次冷波动存在一定的区域
差异在一些地区降温程度甚至超过第二次波动如长江中游湘赣南岭川黔等地[14]. 本节不可能将
各地的小冰期记录一一加以叙述为了阐明这一特征时期的气候特点下面以17 世纪冷期为代表讨论
温度与降水的时空分布特点. 鉴于我国东部湿润半湿润区西北干旱半干旱区和青藏高原高寒区三大自然
区的特点它们分别相当于亚洲季风气候区西风控制气候区和高原季风气候区分别探讨小冰期气候在
三大区的表现和响应特点分析其规律性.
2.1.1 小冰期盛期的温度
(1)东部季风气候区: 在黑龙江省根据生长期的统计1620-1710 年是生长期最短的时段最低点为
1650 年[19] 相应地初霜期和终霜期分别提早和推迟30d[27]; 而在内蒙古自治区. 根据冬温指数的序列
1650-1699 年为大冷期冷年占87% 其中1650-1659 年以早霜和大雪为特点1674-1697 年以秋冬季严寒
为特点[28]. 初霜期提早和终霜期推迟分别30d[27]; 在华北地区根据寒冬出现的年数以1600-1720 年的
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频率最高达5.4 年/10 年霜冻年数以1620-1700 年最多[27]. 山东省1620-1679 年为最强冷期冬温指
数达-4.95[18]. 按冬温1613-1682 年为冷期其中1640 年以后更冷春温的变化与冬温一致按年均温冷
期为1620-1700 年[29]. 在陕南关中地区17 世纪后半叶为明显的冷期严寒大雪霜冻出现10 年旱
灾出现17 年[22]; 而在长江中下游地区. 1650-1700 年是明显的冷期汉水太湖洞庭湖鄱阳湖甚至
长江连续3-4 年封冻1653-1654 1660 1665 1670 1683 1690-1691 1700 年. 按1/4 世纪间隔统
计1651-1675 年是冬温的最低期. 河流结冰的南界和柑橘冻害的南界可达湖南衡阳和江西的吉安[30]. 张
德二认为湘赣地区17 世纪的冷期可后延到1715 年[14]; 闽欧地区. 1650-1700 年为一冷期但温度降幅较
小. 位于北纬25 N 附近的南岭地区17 世纪的冷期不明显[14]; 珠江三角洲地区根据冷冬年分的统计
李平日认为1618-1684 年为冷期期间出现严寒8 年大寒9 年寒4 年. 1618 1634 1654 1666 1683
年均有大雪冰冻的记录[20]. 但是张德二恢复的冷冬频率曲线表明冷暖波动频繁稳定冷期的特征不明
显[14].
(2)西南季风气候区: 川黔地区. 冷冬频率曲线表明17 世纪的冷期不明显19 世纪中后期存在一个
较明显的冷期[14] ; 云南地区. 17 世纪的冷期不明显而且19 世纪的冷期也很弱[14] 因此王绍武认为西
南地区小冰期只有19 世纪中后期一个冷期其它冷期不明显[17].
(3)青藏高原区: 青藏高原地区的历史文献较零星吴祥定等对拉萨地区冷冬记载的整理发现1650
年前后为一明显的冷期[31].
2.1.2 小冰期盛期的降水 降水的区域性要比温度明显得多空间差异较大历史的降水恢复难度较大. 一
般根据不同地区文献记录的洪灾和旱灾年出现的年数进行旱涝等级划分定性描述不同时段降水的状况
及其空间分布[32] 研究工作主要集中在东部.
东部季风区的黄河中游地区17 世纪中后期洪灾多于旱灾偏湿润[27]. 同期1651-1700 黄河下游也
较湿润[15] 山东省1605-1683 年旱灾多于涝灾为一明显的干旱期[18]. 江淮地区旱灾多于洪灾偏干旱[27]
但张德二认为1651-1700 年江淮苏杭地区降水较为正常无明显旱涝趋势[15]. 华南地区17 世纪前期少
灾较正常后期旱涝灾均高表明降水变率大的不稳定气候状况[27]. 珠江三角洲在17 世纪后半叶
湿润指数低洪灾为一低谷为一较干旱的时期[33]. 郑景云认为整个东部该时段的降水分布具有北方偏
湿南方偏干的特点[18]. 张家诚等对17 世纪后半叶50 年旱涝灾年的统计北方涝39 年南方涝32 年
长江中下游涝21 年总的说东部降水较丰其中北方偏湿南方偏正常长江中下游地区偏旱[30].
2.2 地质与生物记录
近年来随着冰芯树轮湖泊沉积石笋等分析方法和技术的进步以及年代分辩率的提高获得了
大量历史时期气候的信息可以和历史文献资料互相参比尤其那些缺少文献记载的地区无疑是重要的
补充.
(1)青藏高原的冰芯记录. 祁连山敦德冰芯记录38o06′N 96o24′E 表明1580-1680 年18O 是低
值段即低温时期最低谷在1660 年附近[34]. 西昆仑山古里雅冰芯35.2oN,81.5oE 1650-1710 年为一
明显的冷期但积累量较高表明降雪量较大[35]. 希夏邦玛的达索普冰芯的积累量研究表明1601-1650
年是积累量的低谷期而1651-1700 年积累量明显增大其中1651-1670 年是高积累量时期[36].
(2)湖泊沉积记录. 青海湖湖心区沉积物分析表明17 世纪为一明显的冷期湖水却明显淡化可分
为前后二个亚冷期后期更甚其最低点位于1688 年左右[37] 最近张恩楼等进一步加大沉积分辩率分析
确定1620-1680 年为最冷期最低点约为1660 年[38]. 冯松等计算1650-1700 年青海湖的水位高出现今14m
达3208m[39]. 内蒙古岱海的研究根据沉积环境代用指标表明17 世纪小冰期盛期是湖泊生产力低下湖
水咸化的冷干气候期也有二个亚冷期最低点分别位于1620 年和1710 年[37] 曹建廷等的研究再次证实
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1590-1690 年为二个亚冷期构成的冷期[40] 金章东等根据Rb/Sr 比值岱海在1610-1680 年是一个化学风
化微弱的冷期[41]. 甘肃久治县希门错33o23′N 101o08′E 冰川湖泊沉积研究1460 年明显进入小冰期
1900 年结束其中1600 年和1700 年前后是两个生物量极低的时段[42]. 台湾大鬼湖的研究以白色纹层
沉积为标志的冷干气候从1320 年开始代表MWP 时期的结束进入小冰期1680-1720 年是小冰期的盛期
湖泊处于低生产力和贫营养状态[43].
(3)树轮记录. 东北长白山树轮宽度指数表明1655 年-1680 年为一明显的冷期并在1700-1715 年
还有一个低谷其中1660 年为最低点. 该树轮代表1-4 月温度状况[44]. 青海省乌兰的树轮研究轮宽指
数与降水相关1650-1700 年为高指数段说明小冰期盛期降水较多[45]. 祁连山树轮宽度指数序列明显地
存在1428-1532 1622-1740 1797-1865 年三个低指数期与小冰期内的三次冷期冰进对应[46]. 青海都兰
树轮的宽度指数与温度相关1600-1700 年是低指数段经估算当时的距平温度是-1.2 [47].
(4)洞穴石笋记录. 由于定年的问题涉及小冰期的石笋记录很少北京石花洞的石笋纹层的特征表
明1560-1690 年为一明显的干旱期[48].
3 中国小冰期温度降水的定量重建
关于小冰期的温度变化的量值近年来为了阐明20 世纪后期全球增温的原因将该增温期置于长期
温度变化序列的背景下来分析分别探讨气候系统的低频非强迫的自然变率以及是否由于太阳辐射增强
火山活动减少温室气体增加等因素而导致上世纪的增温. 为此许多科学家纷纷依据不同种类的代用指标
序列树轮的宽度指数与密度冰芯的18O 和10Be 冰芯的H 离子浓度树轮的14C 大气CO2 浓度对流
层的气溶胶等和拼接应用数理统计的方法或者线性能量平衡模型EBM 重建了过去1000 年北半球
年平均温度的变化曲线[49-55]. 这些温度变化曲线为分析小冰期的气候特点提供了很好的基础.
Esper 根据北半球14 个树轮点的序列重建了过去1150 年的温度变化曲线显然中世纪暖期MWP
很突出紧随其后大约13 世纪开始进入小冰期直到19 世纪后半叶结束进入现代升温期[55]. 先后经
历了13 世纪14 世纪中叶15 世纪中叶17 世纪中前期19 世纪前期几个冷阶段其中17 世纪中前期
为最鼎盛期温度下降0.8 与1961-1990 年多年平均温度相比. 该曲线代表了热带地区以外中高纬
度地区的温度变化因此其变幅明显比其它曲线要大. Briffa 重建的曲线表明中世纪暖期的峰值在1000
年AD 与Esper 的曲线一致13-14 世纪前期是相对的低温时期17 世纪是小冰期的盛期后期的冷谷更
明显下降幅度约0.6 [53]. Mann 根据北美和欧洲高纬地区的树轮宽度或密度格陵兰冰芯18O 以及
部分南半球的树轮与冰芯的序列他重建的北半球1000 年温度曲线变幅更小. 中世纪暖期后的明显降
温始于12 世纪13 世纪开始出现连续的低温期最低的冷谷在15 世纪中前期但持续时间较短最明显的
二个冷期是16 世纪末-17 世纪和19 世纪降温幅度约0.3 [51].
Crowley 根据线性涌流/扩散能量平衡模型EBM 模拟了北半球过去1000 年年平均温度. 其结果表
明13 世纪开始出现明显的降温小冰期的盛期位于17 世纪尤其是后半叶降温幅度约0.3 . 19 世纪
的冷期波动频繁以前期和末期较为显著[54].
综上所述小冰期是全球性的降温气候事件在北半球的高纬度地区如格陵兰冰岛挪威等地
从13 世纪开始就进入小冰期气候具体地表现为海冰增多生长期缩短农耕和渔业困难低温的气候
使得高海拔的山地冰川扩展前进并逐渐影响到中纬度地区表现为植被的改变农耕带的迁移及与其相
应的社会经济人口的变化. 从现有的资料可以基本认定虽然小冰期存在多次的冷波动但大部分事
实证明17 世纪是小冰期的盛期尤其是后期冷期的持续时间长降温幅度大其生态环境效应最为
显著. 至于19 世纪的冷期它处于向近代20 世纪暖期的过渡段表现出内部的不稳定性不同区域
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的差异较大.
中国科学家在定量恢复小冰期的温度与降水方面也作了大量工作. 葛全胜等根据东部长江以北九个站
点温度序列与冬半年器测温度序列的相关分析建立了2000 年冬半年温度的量化序列[4] 结果表明13 世
纪80 年代开始快速降温进入小冰期. 1560-1700 年为一明显冷期其中1640-1700 年为很深的低谷即小
冰期盛期温度距平为-1.0 . 陈家其根据太湖地区冬温序列与器测资料的关系得出17 世纪后半叶冬季
温度距平为-1.0 [25]. 另外太湖地区冬季温度序列表明17 世纪后半叶与19 世纪中叶的变幅相当. 根
据天目山树轮13C 序列重建的温度与降水表明19 世纪中叶冬季温度距平为-0.8 ,最大达-1.4 ,夏季
降水距平最大达-230mm[56]. 杨保等根据青海都兰的树轮宽度指数与冬季温度的关系认为17 世纪冬季温
度下降1.2 [47]. 西昆仑山的古里雅冰芯分析显示17 世纪后半叶为一低谷与18 世纪暖期相比18O
相差0.6 估计温差在1.0 左右[35]
关于小冰期盛期降水的定量资料甚少. 张德二对清代晴雨录采用多变量逐步回归的方法定量重
建了北京地区1724-2000 年的年降水和夏季降水序列[26]. 将该降水序列与葛全胜等重建的温度序列对比
不难发现在准世纪尺度上暖期降水少冷期降水多其中1870-1900 年与17 世纪后期同等程度的冷期
年降水量可达800mm 左右夏季降水达600mm 故推测小冰期盛期降水量也较丰. 根据树轮13C 恢复太湖
地区19 世纪后期的夏季降水最大变幅减少约230mm[56] 推测小冰期盛期的夏季减少量级应与此相当.
4 中国小冰期气候变化的空间格局
根据上述历史文献和有关代用指标的记录可以清楚地看到小冰期的气候在我国的响应是十分强烈
的是与全球这一降温事件耦合在一起的. 从小冰期降温开始的13 世纪初在高纬地区格陵兰冰岛
北部挪威降温已经明显表现为海冰增多生长期缩短渔业农业萎缩. 此后这种趋势向中纬度地区
扩展. 与此同时在高海拔的高山区几乎同步出现降温古里雅冰芯海拔逾6000m 18O 在12 世纪末
至13 世纪初出现了低值段代表小冰期的来临. 台湾高山湖泊于1320 年开始出现冷干环境沉积祁连山
敦德冰芯海拔大于4000m 指示于1420 年开始出现明显的降温华北平原则于13 世纪80 年代才进入明
显的降温期. 小冰期起始时间的差异在一定程度上反映全球冷事件从高纬高山敏感地区逐渐向中纬低海
拔地区发展的过程而非定年的误差. 如何从大气环流形势变化全球温盐环流调整以及下垫面过程的反
馈作用对其进行动力学机理的解释分析区域响应差异尚需深入研究.
除了云南贵州地区降温不明显外小冰期盛期在全国范围普遍出现低温期以冬季和夏季降温均较
明显降温的幅度一般在1 左右包括西北华北和华东地区年均降幅应不足1 . 大范围降温幅度
较一致的原因可能与当时高纬冷高压强盛冬季风强寒潮的不断侵袭密切相关. 云贵地区北部有青藏高
原和高大山系的阻隔相应地冷气流的南下机率降低导致降温不明显的区域特色. 小冰期盛期的降水空
间分布区域特点更突出. 该时段古里雅冰芯较高的积累量青海湖高水位乌兰树轮高宽度指数均表明西
风控制的气候区有效湿度较高呈冷湿气候特征. 希夏邦玛达索普冰芯的高积累量以及最近喜玛拉雅山
北麓沉错的沉积物分析硅藻-盐度转换函数定量小冰期时湖水盐度仅400-500mg/L 仅仅是现代湖水的
1/3[57]. 高山降雪量大低处的湖水淡化表明这时印度季风降水较丰也具有冷湿气候特点. 但是那曲
地区的错鄂湖该期已干涸表明冷干气候来自孟加拉湾的季风已明显向南退缩. 东部地区的降水分布具
有较明显地带性华北地区的西部黄河中游内蒙古地区岱海的低湖面和湖水咸化显然是冷干的特点
华北的东部北京和黄河下游地区偏湿润长江中下游则偏干旱导致该地区洞庭湖的围垦高潮. 华南地
区则较正常反映了东亚季风降雨带的向南退缩至于华北东部地区偏湿是否与西风带南移形成阻塞高
压而造成气旋性降水尚需进一步研究.
4 期 王苏民等 我国小冰期盛期的气候环境 375
纵观小冰期气候研究的近期发展为了阐明这一全球冷事件的时空分布特点及其气候动力学解释
无论是历史文献记录还是冰芯树轮湖泊沉积分别采用了数理统计或者转换函数的方法将代用指标
记录转换成年平均或季节变量来定量气候要素温度降水有效湿度以便比较不同区域的响应差异
和过程特点并加强了与现代观测资料的关联. 同时在小冰期古气候模拟方面较多的应用全球大气模
型进行太阳辐射火山灰CO2 浓度及下垫面植被等边界条件下的敏感性试验探讨小冰期的主要驱动
要素. 最近高分辨率长时间积分模拟结果的出现将大大的促进区域记录与模拟结果的对比与检验使
得区域变化置于全球框架之中加深理解它们之间的动力学联系. 深信不久的将来关于小冰期气候的研究
会出现崭新的局面.
参 考 文 献
1 PAGES/IGBP, CLIVAR/WCRP. The PAGES/CLIVAR Intersection, Report of a joint IGBP-WCRP Workshop, Venice, Italy. 1994
2 Marthes F E. Report of Committee on Glaciers, April 1939. Transactions of the American Geophysical Union, 1939, 20 : 518-523
3 Grove J M. The Little Ice Age. London and New York, Methuen,: 1988 1-5
4 葛全胜郑景云满志敏等. 过去2000a 中国东部冬半年温度变化序列重建及初步分析. 地学前缘2001 9 (2) 169-181
5 许靖华. 太阳气候饥荒与民族大迁移. 中国科学D 辑1998 28 (4) 366-384
6 Portter S C. Pattern and forcing of northern hemisphere glacier variations during the last millennium. Quaternary Research,
1986, 26 : 27-48
7 Bradley R S. Quaternary Paleoclimatology, Methods of Paleoclimatic Reconstruction. London: Allen & Unwin, 1985: 1-89
8 Webb T. The reconstruction of climatic sequence from botanical data. Journal of Interdisciplinary History, 1980, 10 : 749-772
9 Bernabo J C. Quantitative estimates of temperature change over the last 2700 years in Michigan Based on pollen data. Quaternary
Research, 1981, 15 : 143-159
10 Swain A M. Environmental change during the past 2000 years in north-central Wisconsin: analysis of pollen, charcoal and seeds
from varved lake sediments. Quaternary Research, 1978, 10 : 55-68
11 Grimm E C. Chronology and dynamics of vegetation change in the prairie-wood land region of southern Minnesota, USA. New Phytologist,
1983, 93 : 327-340
12 Payette S, Filion L, Gautier L et al. Secular climatic change in old-growth treeline vegetations of northern Quebec. Nature,
1985, 315 : 135-138
13 竺可桢. 中国近五千年来气候变迁的初步研究. 中国科学1973 2 168 189
14 张德二. 中国南部近500 年冬季温度变化的若干特征. 科学通报1980 25 (6) 270-272
15 张德二刘传志江剑民. 中国东部6 区域近1000 年干湿序列的重建和气候跃变分析. 第四纪研究1997,(1) 1-11
16 张丕远葛全胜张时煌等. 2000 年来我国旱涝气候变化的阶段性和突变. 第四纪研究1997 1 12-20
17 王绍武叶瑾琳龚道溢. 中国小冰期的气候. 第四纪研究1998 1 54-64
18 郑景云郑斯中. 山东历史时期冷暖旱涝状况分析. 地理学报1993 48 (4) 348-357
19 龚高法陈恩久文焕然. 黑龙江省的气候变化. 地理学报1979 34 (2) 129-138
20 李平日谭惠忠侯的平. 2000 年来华南沿海气候与环境变化. 第四纪研究1997 1 86-94
21 李平日曾昭璇. 珠江三角洲五百年来的气候与环境变化. 第四纪研究1998 (1) 76 -85
22 朱士光王元林呼林贵. 历史时期关中地区的气候变化的初步研究. 第四纪研究1998 1 1 11
23 Wu Xiangding, Lin Zhengyao. In: Zhang Jiacheng ed. The Reconstruction of Climate in China for Historical Times. Beijing: Science
Press. 1988:114-128
24 王绍武主编现代气候学研究进展2001 气象出版社131
25 陈家其.从太湖流域历史冷暖变化看CO2 增加的气候效应. 中国科学院南京地理与湖泊研究所集刊1990 7 26-34
26 张德二刘月巍. 北京清代晴雨录降水记录的再研究应用多因子回归方法重建北京1724-1904 降水量序列. 第四纪研究2002
22 (3) 199-208
27 张丕远龚高法. 十六世纪以来中国气候变化的若干特征. 地理学报1979 34 (3) 238-247
28 Chen Guangmin. The Reconstruction of Climate in China for Historical Times. Beijing: Science Press.1988: 100-114
29 王绍武王日升. 1470 年以来我国华东四季与年平均气温变化的研究. 气象学报1990 48 (1) 26-35
30 Zhang Jiacheng. The Reconstruction of Climate in China for Historical Times. Beijing: Science Press.1988: 40-55
31 吴祥定林正耀. 西藏过去2000 年的气候变化. 气候变化会议1978 论文集.北京科学出版社.1981
376 湖 泊 科 学 15 卷
32 中央气象局气象科学研究院. 中国近五百年旱涝分布图集. 北京地图出版社1981:1-180
33 Zheng Sizhong. In: Zhang Jiacheng ed. The Reconstruction of Climate in China for Historical Times. Beijing: Science
Press.1988:138-145
34 姚檀栋谢自楚武筱舲等. 敦德冰芯中的小冰期气候记录. 中国科学B 辑1990 20 (11): 1196-1201
35 姚檀栋.古里雅冰芯近2000 年来气候环境变化记录. 第四纪研究 1997 1 :52-61
36 段克勤王宁练蒲健辰. 达索普冰芯记录的印度季风突变. 科学通报2001 46 (24) 2069-2073
37 王苏民李建仁. 湖泊沉积研究历史气候的有效手段. 科学通报1991 36 (1) 54-56
38 张恩楼沈 吉王苏民等. 青海湖近900 年来气候环境演化与湖泊沉积记录. 湖泊科学2002 14 (1) 32-38
39 冯 松汤懋苍周陆生. 青海湖近600 年的水位变化. 湖泊科学2000 12 (3) 205-210
40 曹建廷王苏民沈 吉等. 近千年来内蒙古岱海气候环境演变的湖泊沉积记录. 地理科学2000,20 (5) 391-396
41 金章东王苏民沈 吉等. 小冰期弱化学风化的湖泊沉积记录. 中国科学D 辑2001 31 (3) 221-225
42 王苏民薛 滨夏威岚. 希门错2000 多年来气候变化的湖泊记录. 第四纪研究 1997 1 62-69
43 罗建育陈镇东万政康. 台湾大鬼湖的古气候研究. 中国科学D 辑1997 26 (5) 474-480
44 邵雪梅吴祥定. 利用树轮资料重建长白山区过去气候变化. 第四纪研究1997 1 76-85
45 周陆生汪青春. 青海湖流域全新世以来气候变化的初步探讨, 见: 孙国斌主编. 中国西北干旱气候研究. 北京: 气象出版社1997: 20-26
46 王玉玺刘光远张先恭等. 祁连山园柏年轮与我国近千年气候变化和冰川进退的关系. 科学通报1982 27 (21) 1316-1319
47 杨 保康兴成施雅风. 近2000 年都兰树轮10 年尺度的气候变化及其与中国其它地区温度代用资料的比较. 地理科学2000 20 (5) 397-402
48 刘东生谭 明蔡小光等. 洞穴碳酸钙微层理在中国的首次发现及其对全球变化研究的意义. 第四纪研究1997, 1 41-51
49 Overpeck J, Hughen K, Hardy D et al. Arctic environmental change of the last four couturies. Science, 1997, 278 : 1251-1256
50 Jones P D, Briffa K R, Barnett T P , Tett S F B. “High-resolution palaeoclimatic records for the last millennium: interpretation,
integration and comparison with General Circulation Model control-run temperatures.” The Holocene, 1998, 8 (4): 455-471 (R)
51 Mann M , Bradley R S. Northern hemisphere temperature during the past millennium: Inference, Uncertainties, and Limitation.
Geophysical Research Letters, 1999, 26 (6):759-762
52 Battarbee R W. Paleolimnological approaches to climate change, with special regard to the biological record. Quaternary Science
Review, 2000, 19 : 107-124
53 Briffa K R, Osborn T J, Schweingruber F H , et al. Low frequency temperature variations from a northern tree-ring density network.
Journal of Geophysical Research , 2001,106 : 2929-2941
54 Crowley T J. Causes of climate change over the past 1000 years. Science, 2000, 289 (14): 270-277
55 Esper J, Cook E R, Schweingruber F H. Low-frequency signals in long tree-ring chronologies for reconstructing past temperature
variability. Science, 2002, 295 (22): 2250-2253
56 钱君龙吕军屠其璞等. 用树轮纤维素13C 重建天目山地区近160 年气候. 中国科学D 辑2001 31 (4) 333-341
57 羊向东王苏民沈吉等. 藏南沉错钻孔硅藻组合与湖水古盐度定量恢复. 中国科学D 辑2002 164-169
The Climate of Little Ice Age Maximum in China
WANG Sumin1 , LIU Jian1 & ZHOU Jing1 2
(1:Nanjing Institute of Geography and Liminology, Chinese Academy of Science, Nanjing 210008 P.R.China; 2:Graduate
School of Chinese Academic of Science, Beijing 100039 P.R.China)
Abstract
Little Ice Age (LIA) is the global cold event nearest to modern time, having an important effect on the development
of society and economy throughout the world and in China. As a key period, it is now being used to explore
the relationship between historical climate and human activity. Based on historical documents and the result
of high resolution proxies (ice core, tree-ring, lake sediment, stalagmite) in recent years, incorporating with part
of the foreign researches, several characteristics of LIA are discussed in this paper, including the climatic evolutional
process from high-latitude and high-altitude regions to mid-latitude and low-altitude regions and how the
monsoon influences the universal temperature decrease of wide range in 17century, the maximum of LIA, and
the variation and distribution of precipitation. By verifying the climate simulations with these results, palaeoanalogue
can be obtained to predict the cold oscillation in the global warming background.
Keywords: Historical climate; Little Ice Age Maximum; China
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2011-07-05 11:42:49
