华中地区历史物候记录与1850-2008年的气温变化重建

doi:10.11821/dlxb201505002

地理学报 ›› 2015, Vol. 70 ›› Issue (5): 696-704.doi: 10.11821/dlxb201505002

华中地区历史物候记录与1850-2008年的气温变化重建

郑景云¹(), 刘洋^1,², 葛全胜¹, 郝志新¹()

1. 中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院陆地表层格局与模拟重点实验室,北京 100101
2. 中国科学院大学,北京 100049

收稿日期:2014-12-29 修回日期:2015-02-24 出版日期:2015-05-20 发布日期:2015-06-11
作者简介:
作者简介：郑景云(1966-), 男, 研究员, 主要从事气候变化研究。E-mail: zhengjy@igsnrr.ac.cn
基金资助:
中国科学院战略性先导科技专项项目(XDA05090104);科技基础性工作专项项目(2011FY120300);国家自然科学基金重点项目(41430528)

Spring phenodate records derived from historical documents and reconstruction on temperature change in Central China during 1850-2008

Jingyun ZHENG¹(), Yang LIU^1,², Quansheng GE¹, Zhixin HAO¹()

1. Key Laboratory of Land Surface Pattern and Simulation, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing 100101, China
2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Received:2014-12-29 Revised:2015-02-24 Online:2015-05-20 Published:2015-06-11
Supported by:
The "Strategic Priority Research Program" of the Chinese Academy of Sciences, No.XDA05090104;Basic Research Project of the Ministry of Science and Technology, No.2011FY120300;Key Program of National Natural Science Foundation of China, No.41430528

摘要/Abstract

摘要：

根据历史日记中的华中地区春季植物物候、清代档案中的湖南4地降雪日数记载和区内5个树轮宽度年表,以及植物物候期、雪日观测记录等代用资料;以器测的华中整个地区的逐年气温距平为校准序列,采用逐步回归方法,结合逐一剔除法验证和方差匹配技术,重建了1850-2008年华中地区年均气温变化序列。结果表明：① 自1850年以来,华中地区气温变化以年际至年代尺度波动为主要特征;但至1990年以后则迅速增暖,并超出了原有的年代际波动水平;而1920s中期至1940s中期的温暖尽管也持续了20年,但其温暖程度显著低于1990s-2000s。其间,最寒冷年代则分别出现在1860s、1890s及1950s,最寒冷的年份为1893年。② 华中地区1850年以来的气温年代际波动周期为10~20年和准35年,其中1920s以前主要为12~14年,但自1940s开始则转为18~20年以及准35年。

关键词: 春季物候, 代用资料, 气温序列重建, 华中, 1850-2008年

Abstract:

To reconstruct the series of annual temperature in Central China from 1850 to 2008, we have applied the following data, including the phenodate data series of plants in spring derived from historical records, the data related to snowfall days in 4 sites of Hunan province derived from Yu-Xue-Fen-Cun in the archives of the Qing Dynasty, data from five tree-ring width chronologies. In the reconstruction, the instrumental observation data of annual temperature anomaly for the whole region was adopted as the calibrated series, and the stepwise regression was used for calibration with leave-one-out validation, together with variance matching. The results show that: (1) In Central China, temperature fluctuated at inter-annual and decadal scales since 1850, but increased rapidly after 1990, which exceeded the inter-annual and decadal variability before. Although the warm interval lasted 20 years from the mid-1920s to the mid-1940s, its warmth could not match with that of the 1990s-2000s. The coldest decades are the 1860s, 1890s and 1950s, while 1893 witnessed the lowest temperature. (2) There were decadal cycles of 10-20 years and 35 years in temperature variation in Central China, which contained a cycle of 12-14 years before the 1920s and cycles of 18-20 years and 35-years after the 1940s.

Key words: phenodate in spring, proxy data, reconstruction on temperature change, Central China, 1850-2008

郑景云, 刘洋, 葛全胜, 郝志新. 华中地区历史物候记录与1850-2008年的气温变化重建[J]. 地理学报, 2015, 70(5): 696-704.

Jingyun ZHENG, Yang LIU, Quansheng GE, Zhixin HAO. Spring phenodate records derived from historical documents and reconstruction on temperature change in Central China during 1850-2008[J]. Acta Geographica Sinica, 2015, 70(5): 696-704.

图/表 5

图1

表1

华中地区1862-1916年的物候记录及其来源"

年份	地点	物种及物候期	日期	资料来源
1862	湖南郴州	梨树末花	4月17日	《坦园日记》
1864	湖南观音滩	毛桃盛花后期	3月25日	《坦园日记》
1868	湖南长沙	垂柳展叶后期	4月1日	《坦园日记》
1874	湖南谷水	毛桃盛花后期	4月7日	《郭嵩焘日记》
1878	湖北武汉	海棠始花	3月23日	《范赞臣日记》
	湖北武汉	海棠盛花	3月25日	《范赞臣日记》
	湖北武汉	牡丹末花	4月14日	《范赞臣日记》
1882	湖南长沙	牡丹盛花	4月4日	《郭嵩焘日记》
1883	湖北武汉	梅树盛花	3月3日	《范赞臣日记》
1884	湖南长沙	牡丹盛花	4月1日	《郭嵩焘日记》
1888	湖北武汉	牡丹始花	4月18日	《范赞臣日记》
1888	湖南长沙	毛桃盛花、海棠始花	3月22日	《湘绮楼日记》
1889	湖北武汉	牡丹始盛花	4月24日	《范赞臣日记》
1890	湖南长沙	牡丹始花	4月1日	《湘绮楼日记》
1891	株洲昭陵	毛桃盛花、李盛花后期	3月28日	《湘绮楼日记》
1892	湖南衡阳	毛桃始花	3月19日	《湘绮楼日记》
1893	湖南衡阳	毛桃始花	3月24日	《湘绮楼日记》
1894	湖北荆州	牡丹盛花	4月13日	《廉让闲居日记》
1894	湖南长沙	海棠盛花后期	3月24日	《湘绮楼日记》
1895	湖北荆州	牡丹盛花	4月18日	《廉让闲居日记》
1895	湖南湘潭	毛桃盛花	3月21日	《湘绮楼日记》
1896	湖南长沙	毛桃芽膨大	2月16日	《湘绮楼日记》
1896	湖南长沙	樱桃盛花	3月13日	《湘绮楼日记》
1897	湖北武穴	垂柳开始展叶后期	3月19日	《南归日记》
1898	湖北荆州	牡丹盛花	4月9日	《廉让闲居日记》
1898	湖南湘潭	毛桃盛花、李盛花后期	3月30日	《湘绮楼日记》
1899	湖南衡阳	毛桃盛花、杏盛花后期	3月15日	《湘绮楼日记》
1900	湖南长沙	牡丹盛花	4月14日	《湘绮楼日记》
1901	湖南湘潭	李树开花末期	3月22日	《湘绮楼日记》
1902	湖南湘潭	紫荆盛花	3月13日	《湘绮楼日记》
1905	湖南湘潭	牡丹始花	4月20日	《湘绮楼日记》
1906	湖南湘潭	李盛花	3月13日	《湘绮楼日记》
1907	湖南湘潭	牡丹始花	4月11日	《湘绮楼日记》
1908	湖南湘潭	毛桃盛花后期	3月24日	《湘绮楼日记》
1909	湖南湘潭	毛桃盛花	4月3日	《湘绮楼日记》
1910	湖南湘潭	牡丹盛花后期	4月16日	《湘绮楼日记》
1911	湖南湘潭	毛桃盛花后期	3月28日	《湘绮楼日记》
1912	湖南湘潭	毛桃盛花	3月23日	《湘绮楼日记》
1913	湖南湘潭	毛桃盛花后期	3月25日	《湘绮楼日记》
1914	湖南湘潭	杏盛花后期	3月9日	《湘绮楼日记》
1915	湖南湘潭	毛桃始花	3月21日	《湘绮楼日记》
1916	湖南湘潭	毛桃盛花	4月2日	《湘绮楼日记》

表1

表2

图2

图3

参考文献 22

[1]	Zhang Xiangong, Li Xiaoquan.Some characteristics of temperature variation in China in the present century. Acta Meteorologica Sinica, 1982, 40(2): 198-208.
	[张先恭, 李小泉. 本世纪我国气温变化的某些特征. 气象学报, 1982, 40(2): 198-208.]
[2]	Tang Guoli, Lin Xuechun.Average air temperature series and its variations in China. Meteorological Monthly, 1992, 18(7): 3-6.
	[唐国利, 林学椿. 1921-1990年我国气温序列及变化趋势. 气象, 1992, 18(7): 3-6.]
[3]	Lin Xuechun, Yu Shuqiu, Tang Guoli.Series of average air temperature over China for the last 100-year period. Scientic Atmospherica Sinica, 1995, 19(5): 525-534.
	[林学椿, 于淑秋, 唐国利. 中国近百年温度序列. 大气科学, 1995, 19(5): 525-534.]
[4]	Tang Guoli, Ren Guoyu.Reanalysis of surface air temperature change of the last 100 years over China. Climatic and Environmental Research, 2005, 10(4): 791-798.
	[唐国利, 任国玉. 近百年中国地表气温变化趋势的再分析. 气候与环境研究, 2005, 10(4): 791-798.]
[5]	Tang Guoli.Studies on the temperature changes in instrumental period in China [D]. Beijing: Graduate University of Chinese Academy of Sciences, 2006.
	[唐国利. 仪器观测时期中国温度变化研究[D]. 北京: 中国科学院研究生院, 2006.]
[6]	Wang Shaowu, Ye Jinlin, Gong Daoyi, et al.Construction of mean annual temperature series for the last one hundred years in China. Quarterly Journal of Applied Meteorology, 1998, 9(4): 9-18.
	[王绍武, 叶瑾琳, 龚道溢, 等. 近百年中国年气温序列的建立. 应用气象学报, 1998, 9(4): 9-18.]
[7]	Tang Guoli, Ding Yihui, Wang Shaowu, et al.Comparative analysis of the time series of surface air temperature over China for the last 100 years. Advances in Climate Change Research, 2009, 5(2): 71-78.
	[唐国利, 丁一汇, 王绍武, 等. 中国近百年温度曲线的对比分析. 气候变化研究进展, 2009, 5(2): 71-78.]
[8]	Fang Xiuqi, Xiao Lingbo, Ge Quansheng, et al.Changes of plants phenophases and temperature in spring during 1888-1916 around Changsha and Hengyang in Hunan province. Quaternary Sciences, 2005, 25(1): 74-79.
	[方修琦, 萧凌波, 葛全胜, 等. 湖南长沙、衡阳地区1888-1916年的春季植物物候与气候变化. 第四纪研究, 2005, 25(1): 74-79.]
[9]	Hao Zhixin, Zheng Jingyun, Ge Quansheng, et al.Winter temperature variations over the middle and lower reaches of the Yangtze River since 1736 AD. Climate of the Past, 2012, 8(3): 1023-1030.
[10]	Duan Jianping, Zhang Qibin, Lv Lixin, et al.Regional-scale winter-spring temperature variability and chilling damage dynamics over the past two centuries in southeastern China. Climate Dynamics, 2012, 39(3): 919-928.
[11]	Zheng Yonghong, Zhang Yong, Shao Xuemei, et al.Climate significance of tree ring width of Huangshan pine and Chinese pine in the Dabie Mountains. Progress in Geography, 2012, 31(1): 72-77.
	[郑永宏, 张永, 邵雪梅, 等. 大别山地区黄山松和油松树轮宽度的气候意义. 地理科学进展, 2012, 31(1): 72-77.]
[12]	Shi Jiangfeng, Cook Edward R., Li Jinbao, et al. Unprecedented January-July warming recorded in a 178-year tree-ring width chronology in the Dabie Mountains, southeastern China. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2013, 381/382: 92-97.
[13]	Cai Qiufang, Liuyu. The June-September maximum mean temperature reconstruction from Masson pine (Pinus massoniana Lamb.) tree rings in Macheng, southeast China since 1879 AD. Chinese Science Bulletin, 2013, 58(S1): 169-177.
	[蔡秋芳, 刘禹. 湖北麻城马尾松树轮宽度对气候的响应及1879年以来6-9月平均最高气温重建. 科学通报, 2013, 58(S1): 169-177.]
[14]	Cao Shoujin, Cao Fuxiang, Xiang Wenhua.Tree-ring-based reconstruction of temperature variations from May to July since 1840 in Yanling county of Hunan province, China. Journal of Central South University of Forestry & Technology, 2012, 32(4): 10-14.
	[曹受金, 曹福祥, 项文化. 利用树木年轮研究湖南炎陵气温变化情况: 1840年以来5-7月份气温变化情况重建. 中南林业科技大学学报, 2012, 32(4): 10-14.]
[15]	Zheng Jingyun, Ge Quansheng, Hao Zhixin, et al.Changes of spring phenodate in Yangtze River Delta region in the past 150 years. Acta Geographica Sinica, 2012, 67(1): 45-52.
	[郑景云, 葛全胜, 郝志新, 等. 过去150年长三角地区的春季物候变化. 地理学报, 2012, 67(1): 45-52.]
[16]	Chen Zhenghong, Xiao Mei, Chen Xuan.Change in flowering dates of Japanese cherry blossoms (P. Yedoensis Mats) in Wuhan University campus and its relationship with variability of winter temperature. Acta Ecologica Sinica, 2008, 28(11): 5209-5217.
	[陈正洪, 肖玫, 陈璇. 樱花花期变化特征及其与冬季气温变化的关系. 生态学报, 2008, 28(11): 5209-5217.]
[17]	Wan Minwei.Nature Almanac Selections in China. Beijing: Science Press, 1986.
	[宛敏谓. 中国自然历选编. 北京: 科学出版社, 1986.]
[18]	Gong Gaofa.Historical Climate Change Research Methods. Beijing: Science Press, 1983.
	[龚高法. 历史时期气候变化的研究方法. 北京: 科学出版社, 1983.]
[19]	Zhang Fuchun, Wang Dehui, Qiu Baojian.Agro-phenological Atlas of China. Beijing: Science Press, 1987.
	[张福春, 王德辉, 邱宝剑. 中国农业物候图集. 北京: 科学出版社, 1987.]
[20]	Hao Zhixin, Zheng Jingyun, Ge Quansheng, et al.Variation of extreme cold winter events in Southern China during the past 400 years. Acta Geographica Sinica, 2011, 66(11): 1479-1485.
	[郝志新, 郑景云, 葛全胜, 等. 中国南方过去400年的极端冷冬变化. 地理学报, 2011, 66(11): 1479-1485.]
[21]	Gong Gaofa, Zhang Peiyuan, Zhang Jinrong.Chilly winter of 1892-1893 and its effect. Collected Papers of Geography, 1987, 18: 129-138.
	[龚高法, 张丕远, 张瑾瑢. 1892-1893年的寒冬及其影响. 地理集刊, 1987, 18: 129-138.]
[22]	Wei Fengying.Technology of Statistical Diagnosis and Prediction of Modern Climate. 2nd ed. Beijing: China Meteorological Press, 2007.
	[魏凤英. 现代气候统计诊断与预测技术. 2版. 北京: 气象出版社, 2007.]

回归方程	所用代用资料类型	用该方程重建的年数与具体年	R_ad²	R_pr²
Y=-0.055-0.046X₁-0.086X₂+0.122X₃+0.106X₄ -0.077X₄(t+1)+0.148X₅(t+1)-0.106X₆	物候、雪日、树轮	66年：1895-1910年除1903、1904、1907年外,1952-2006年除1997、1998年外	0.72	0.66
Y=-0.036-0.097X₁+0.134X₃+0.071X₄ +0.146X₅(t+1)-0.095X₆	物候、树轮	16年：1907年,1911-1916年,1947-1951年,1997-1998年,2007-2008年	0.67	0.62
Y=-0.055-0.108X₂+0.136X₃+0.149X₄-0.108X₄ (t+1)+0.222X₅(t+1)-0.102X₆-0.091X₅	雪日、树轮	2年：1903、1904年	0.70	0.63
Y=-0.033+0.160X₃+0.117X₄-0.089X₄(t+1) +0.208X₅(t+1)-0.098X6	树轮	30年：1917 -1946年	0.65	0.61
Y=-0.049-0.033X₁-0.100X₂+0.143X₃+0.069X₄ +0.146X₅(t+1)	物候、雪日、树轮	8年：1883年,1888-1894年	0.65	0.60
Y=-0.036-0.092X₁+0.133X₃+0.073X₄+ 0.164X₅(t+1)+0.060X₇(t+1)	物候、树轮	1年：1884年	0.65	0.59
Y=-0.043-0.110X₂+0.138X₃+0.073X₄ +0.142X₅(t+1)	雪日、树轮	3年：1885-1887年	0.65	0.59
Y=-0.043-0.037X₁-0.112X₂+0.174X₃ +0.174X₅(t+1)	物候、雪日、树轮	4年：1862、1868、1874、1878年	0.63	0.59
Y=-0.029-0.093X₁+0.162X₃+0.190X₅(t+1) +0.060X₇(t+1)	物候、树轮	2年：1864、1882年	0.63	0.58
Y=-0.036-0.124X₂+0.170X₃+0.171X₅(t+1)	雪日、树轮	24年：1850-1881年除1860、1862、1864、1868、1871、1874、1876、1878年外	0.63	0.59
Y=-0.021+0.181X₃+0.207X₅(t+1)+0.062X₇	树轮	3年：1860、1871、1876年	0.60	0.56

华中地区历史物候记录与1850-2008年的气温变化重建

Spring phenodate records derived from historical documents and reconstruction on temperature change in Central China during 1850-2008

RichHTML

PDF (PC)

赞

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 5

参考文献 22

相关文章 4

Metrics

本文评价

推荐阅读 10

[1]	郑景云, 葛全胜, 郝志新, 仲舒颖, 马翔, 张学珍. 过去150 年长三角地区的春季物候变化[J]. 地理学报, 2012, 67(1): 45-52.
[2]	张自银1, 龚道溢1, 何学兆1, 雷杨娜2, 冯胜辉1. 近500 年南极涛动指数重建及其变率分析[J]. 地理学报, 2010, 65(3): 259-269.
[3]	陈正洪, 洪斌. 华中电网四省日用电量与气温关系的评估[J]. 地理学报, 2000, 67(S1): 34-38.
[4]	周清波, 张丕远, 王铮. 合肥地区1736－1991年年冬季平均气温序列的重建[J]. 地理学报, 1994, 61(4): 332-337.