引用本文
葛全胜, 郑景云, 郝志新, 张学珍, 方修琦, 王欢, 闫军辉. 过去2000年中国气候变化研究的新进展. 69(9): 1248-1258
GE Quansheng, ZHENG Jingyun, HAO Zhixin, ZHANG Xuezhen, FANG Xiuqi, WANG Huan, YAN Junhui. State-of-the-arts in the study of climate changes over China for the past 2000 years. Acte Geographica Sinica, 69(9): 1248-1258  
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过去2000年中国气候变化研究的新进展
葛全胜1, 郑景云1, 郝志新1, 张学珍1, 方修琦2,1, 王欢3,1, 闫军辉4,1
1. 中国科学院地理科学与资源研究所 陆地表层格局与模拟院重点实验室, 北京 100101
2. 北京师范大学地理学与遥感科学学院, 北京 100875
3. 南京信息工程大学大气科学学院, 南京 210044
4. 信阳师范学院城市与环境学院, 信阳 464000
郑景云 (1966-), 男, 福建莆田人, 研究员, 中国地理学会会员 (S110005556M), 从事气候变化研究。

作者简介：葛全胜 (1963-), 男, 安徽安庆人, 研究员, 中国地理学会会员 (S110000942M), 从事全球变化研究。

基金:国家重点基础研究发展计划项目 (2010CB950100); 中国科学院战略性先导科技专项项目 (XDA05080100); 科技基础性工作专项项目 (2011FY120300); China Global Change Research Program, No.2010CB950100; The "Strategic Priority Research Program" of the Chinese Academy of Sciences, No.XDA05080100; Basic Research Project of the Ministry of Science and Technology, No.2011FY120300
摘要

回顾过去2000年中国气候变化的研究历史,总结了本领域在最近10年的新成果,并对未来研究动向进行了展望。主要内容包括：代用证据采集、过去2000年温度序列重建与冷暖期辨识、降水及干湿序列重建与变化特征分析、过去千年气候变化模拟与机制诊断、历史气候变化影响分析等。主要进展体现在：加密了中国气候变化代用资料的空间覆盖度,提升了2000年气候变化序列重建、资料分析和影响辨识等研究的定量化程度,深化了对中国过去2000年气候在年代—百年尺度的变化特征及其形成机制与影响的认识。为进一步揭示地球系统的变化规律,特别是更深入认识中国气候的时空变化规律提供了更好的基础。

关键词: 气候变化; 中国; 过去2000年; 进展; 展望
State-of-the-arts in the study of climate changes over China for the past 2000 years
GE Quansheng1, ZHENG Jingyun1, HAO Zhixin1, ZHANG Xuezhen1, FANG Xiuqi2,1, WANG Huan3,1, YAN Junhui4,1
1. Key Laboratory of Land Surface Pattern and Simulation,Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing 100101, China
2. School of Geography, Beijing Normal University, Beijing 100875, China
3. Department of Atmospheric Science, Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing 210044, China
4. The College of Urban and Environmental Sciences, Xinyang Normal University, Xinyang 464000, Henan, China
Abstract

We reviewed the state-of-the-arts of climate change research in China over the past 2000 years and summarized the achievements during recent 10 years; the research works perspectives of this field were discussed as well. The overview mainly focuses on the development of proxy data, reconstructions of temperature and precipitation (wetness/dryness) changes for the past 2000 years, and recognition on the cold/warm periods, modeling simulation and diagnosis of climate changes for the last millennium, as well as the new findings on impacts of climate change on society in historical times. It is found that spatial coverage of proxy data increased largely and that quantifications of climate proxy indicator interpretation and impacts of climate change on society were improved. The understanding of the decadal to centennial climate change and its possible driving forces and impacts were improved. These achievements provide a solid scientific basis for revealing the rhythms of past changes in earth system, in particular for a better understanding of the spatial and temporal characteristics of climate change in China and dynamics of regional climate change.

Keyword: climate change; China; the past 2000 years; state-of-the-arts; perspective
1 研究历史的简要回顾

过去2000年气候变化研究是全球变化研究关注的核心内容之一, 不仅对深入认识年代至百年尺度的气候变化及其与人类活动的相互作用规律、辨识现代及未来气候变化的自然背景、预估未来气候变化具有重要科学价值; 而且对诊断20世纪气候增暖的历史地位、评估当前全球变暖的自然和人为因素等热点问题也具有极为重要的意义。中国是历史悠久的文明古国, 自殷商以来, 龙龟甲骨、青铜铭文、简书缣帛、纸墨文书, 存世文献数量之浩瀚、内容之广博、记述之详尽、年代之绵长, 皆为其他国家所难企及; 这些文献中包含了丰富的气候变化及其影响信息。中国还拥有大量的树轮、冰芯、湖芯、石笋和珊瑚样本, 它们时间尺度长、分辨率高, 是指示过去气候变化宝贵的自然证据。集成利用文献记载和自然证据重建过去气候变化, 是中国在国际全球变化研究中独具特色的领域之一。

20世纪20年代, 竺可桢开创了中国历史气候变化研究领域, 并利用历史文献记载初步分析了中国过去5000年的温度变化特征[1]。20世纪70年代中期至90年代, 中国历史气候变化研究得到了蓬勃发展, 不但较系统地整编了历史文献中的气候记录, 编制了《中国近五百年旱涝分布图集》[2], 出版了中国历史时期气候重建[3]、中国历史气候变化等专著[4]; 而且还在现代实验技术支持下, 发展了利用树轮、冰芯、湖芯、石笋、珊瑚等研究气候变化的新手段。20世纪90年代以来, 在国际全球变化研究计划的推动下, 中国历史气候变化研究在研究方法上实现了与国际研究接轨, 取得了国际同行[5, 6, 7, 8]认可的成果; 其中许多数据被国际古气候数据库和国际树轮数据库收录、并在国际科学界集成重建北半球和全球千年温度变化工作中得到广泛引用[9, 10, 11, 12, 13, 14]; 部分成果还被IPCC评估报告[15, 16, 17]、美国科学院《过去2000年地表温度重建报告》[18]和中国《气候变化国家评估报告》[19, 20]引用。

而最近几年, 随着国际全球变化第二阶段研究计划的全面实施, 中国启动了“ 全球变化研究国家重大科学研究计划” 及“ 应对气候变化的碳收支认证及相关问题” 战略性先导科技专项, 部署了“ 过去2000年全球典型暖期的形成机制及其影响研究” 、“ 过去2000年气候变化记录、幅度、速率、周期、突变、原因” 等重大项目。在这些项目带动下, 中国又在过去2000年气候变化研究领域取得了一批新成果。本文拟重点对最近10年 (其中在代用证据采集方面追溯至过去30年) 中国在这一领域取得的新成果进行总结。

2 代用证据采集

从20世纪70年代全面整编各地方志的过去500年旱涝史料起, 中国历史文献的挖掘整理至今已有30多年的历史。正史、地方志、清代和民国档案等历史文献中的气象记录均已得到较为系统的收集和摘编, 并初步建立了历史气候变化文献数据库[21], 出版了《中国三千年气象记录总集》[22]、各大流域清代洪涝档案史料[23, 24, 25, 26, 27, 28]、分省的历史气象灾害大典[29]等资料集。历史文献中的绝大多数气象记录年份准确、地点明确, 代用指标的气候意义清晰。同时由于在一条记录中往往有多方面信息, 如记载阴晴雨雪的天气记录, 常含对自然、农业等影响评述; 记载温寒、干湿的气候记录, 常含有农业生产、物产、习俗等; 记载旱、涝、霜、冻等气象灾害往往还含有灾情记录等; 且有多种文献来源或不同作者的记载可相互佐证, 这为定量重建过去2000年中国东部各地温度与降水 (包括干湿、旱涝) 等气候变化序列提供了主要代用证据。

除历史文献外, 自20世纪80年代起, 中国的树轮、冰芯、石笋、珊瑚与高分辨率的湖泊沉积记录也分别得到大量采集与分析。据笔者对中国知网、维普中文期刊网和Web of science、Sciencedirect网站等收录期刊的初步检索与不完全统计, 自1980年来, 利用树轮、冰芯、石笋、珊瑚与高分辨率的湖泊沉积证据重建中国各地温度、降水 (包括湿度、径流量) 的文献有600多篇, 初步估计涉及的采样地点超过500个。特别是其中的树轮, 因时间分辨率高、分布广泛、定年精确、易于复本等优势, 成为定量重建中国过去百年至千年气候变化的另一种主要代用证据。

3 过去2000年温度序列重建与冷暖期辨识

最近10年, 利用历史文献及树轮、冰芯、湖芯、石笋等自然证据, 又在中国境内新建了多条分辨率高于10年的温度变化代用序列。如笔者利用清代档案, 建立了1736年以来长江中下游地区分辨率达年的冬季气温序列[30]; 利用源于地方志的异常霜、雪等记载, 重建了1645年以来华北地区分辨率为5年的冬半年气温序列[31]; 利用新增的冷暖记载, 对过去2000年东中部的冬半年温度序列进行了更新[32]。在树轮方面, 分别利用青海乌兰和甘肃祁连山西段的森林上限树轮, 重建了超过千年的年分辨率温度序列[33, 34]。同时, 还分别利用冰芯中的同位素[35]和湖泊纹层中的生物、理化指标[36, 37], 新获取多条指示过去千年温度变化的代用序列。这些高分辨率新序列加密了中国温度变化代用数据的空间覆盖度, 也推动了过去千年全国和区域尺度温度变化集成重建的进一步开展[38, 39, 40], 促进了中国学者对全球洲际温度变化集成重建工作的直接参与[41]。

根据集成28条序列和采用2种回归校准方法重建的过去2000年中国温度变化最新序列[40]及其小波分析结果 (图1)：在过去2000年中, 中国温度变化的最大年代际变幅为1.1 oC, 百年际变幅为0.6 oC, 存在准700年和200~300年的显著周期; 分别包括4个百年尺度的暖期和冷期。其中4个暖期的起讫时间大致为：AD1-200、550-760、950-1300年和20世纪; 4个冷期大致依次为：AD210-350、420-530、780-940和1320-1900年。与20世纪温暖程度的对比分析 (表1) 表明：中国在AD1-200中, 其最暖百年与最暖30年 (即暖峰) 的温暖程度较20世纪略低; AD550-760间最暖百年及暖峰的温暖程度与20世纪基本一致; 而AD950-1300间最暖百年及暖峰的温暖程度则较20世纪略高。这一结果再次证明：在中国, 20世纪只是过去2000年中最暖的百年之一。然而, 对过去2000年中国温度变化速率的检测表明：在百年尺度上, 虽然20世纪的升温速率在过去2000年并非特例, 但却可能是最快的[42]。

图1 集成重建的过去2000年中国温度变化序列[40] (a) 及其小波分析结果 (b); Fig. 1 Temperature changes in China (a) and its wavelet (b) during the past 2000 years

表1 中国过去2000年4个暖期的温暖程度对比 Tab. 1 Comparison on the warmth level among 4 warm periods during the past 2000 years in China

此外, 与2008年以后集成重建的9条北半球温度变化序列对比分析还表明：过去2000年中国的冷暖阶段虽与北半球基本一致, 但温度变化过程却具有一定的区域独特性。其中, 中国在550-760年间相对偏暖, 而北半球却相对偏冷; 780-940年间中国相对偏冷, 北半球却相对偏暖; 在950-1300年间, 中国存在2个暖峰 (分别在1080年和1250年前后), 而北半球只有一个暖峰 (出现在1060年前后)[40, 43]。

4 过去2000年降水及干湿序列重建与变化特征分析
4.1 降水及干湿序列重建

利用丰富的历史文献记载和树轮等高分辨率代用证据, 最近10年在中国又新建了数

十条降水 (或干湿) 变化序列。如在东部季风区, 笔者[44]集成了根据中国古代文献、明清地方志、清代洪涝档案及民国档案等多种不同来源记载评定的旱涝等级记录, 通过比值法定义区域干湿指数, 采用多项式拟合记载数量变化趋势, 剔除其对定量重建干湿序列均一性的影响, 重建了过去2000年中国东中部 (25° ~40° N, 105° E以东) 及华北、江淮和江南地区的干湿变化序列 (图2); 还通过降水田间入渗实验和历史文献记载、现代器测记录等的反复比对与定量校准, 创建了利用雨雪分寸记载反演降水量和季风雨季变化的定量方法[45, 46], 重建了过去300年江淮梅雨[47]、华北及季风尾闾区的季风雨季[48, 49]变化序列; 并利用Green-Ampt入渗模型和水量平衡方程重建了黄河中下游地区17个站的逐季降水序列[50]。在西部干旱、半干旱区, 则利用树轮重建了30余条长度超过300年、分辨率达年的降水 (或干旱指数) 变化序列。其中仅新疆就有15条, 且有5条达到500年以上; 特别是青藏高原东北部地区的重建结果大多长达1000年以上, 最长的甚至超过3000年[51, 52]。此外, 还利用湖泊沉积及洞穴石笋等重建了10余条分辨率达年至年代、长度超过1000年的干湿变化序列。这些序列为分析过去2000年中国降水与干湿 (旱涝) 变化及其区域差异增添了新数据。

4.2 周期变化

多窗谱分析 (multi-taper method for spectral estimation) 表明 (图2)：过去2000年中国东中部各地区干湿变化虽不完全同步, 但均存在显著的世纪 (80~150年)、多年代 (40~75年) 和年代际 (10~35年) 等3个尺度的周期波动; 而且在各尺度的周期峰值基本一致。其中华北地区的显著周期为90~100、70~80、43~48、35、25~27和17~18年; 江淮地区为90~100、73~75、63~68、55、45、37和26年; 江南地区为85~100、75~77、58~65、37~39、31和26年。整个东中部地区则以90~95、65、50~55、35~38和26年最为显著。对1736年以来江淮梅雨和黄河中下游地区逐年降水量的分析也发现：70~80年和20~30年的周期变率极为显著[47, 53, 54]。从各地区年代至世纪尺度的变幅大小看：年代际尺度周期性变率的方差解释量达28.6%~33.3%, 多年代尺度达13.9%~15.7%, 世纪尺度达9.0%~13.0%; 说明过去2000年中国东中部各地区干湿变化显著受控于气候系统年代至世纪尺度的周期性变率, 特别是20~30年的年代际和准70年的多年代变率。

图2 过去2000年中国东中部的干湿变化序列[54]及其多窗谱分析结果Fig. 2 Precipitation (in dry/wet index) changes in central eastern China for the past 2000 years[54] and their spectral estimation by Multi-Taper Method (MTM)

4.3 降水变化的阶段性

尽管西部地区降水的短尺度变化因受复杂地形等下垫面因素影响而存在显著的局地差异, 但千年降水变化重建结果综合分析表明：其长尺度的干湿变化特征存在一致性。如在受西风带主控的中国西部及中亚干旱区中, 过去千年17个地点的干湿变化具有较好的同步性, 均显示：1000-1350年间相对偏干, 1500-1850年降水偏多、气候湿润, 近几十年气候则从暖干转为暖湿[55]。而位于该区域东南部的祁连山东段、柴达木盆地东沿至秦岭西侧地区, 数十个地点的树轮[51, 52]和万象洞石笋[56]等资料则均显示：过去千年这一地区的干湿有显著的百年际波动, 其中11世纪、13世纪中叶、14世纪、16世纪后半叶至17世纪初、18世纪后半叶、19世纪后半叶以及20世纪后半叶气候湿润, 其他时段气候干旱, 最干旱的3个时段分别出现在12世纪、15世纪和17世纪后期至18世纪初。

4.4 极端旱涝事件

近10年来, 极端气候事件成为气候变化研究的热点问题; 因而严寒、干旱等极端事件的千年变化特征研究也得到开展。已有结果的总结显示[57]：在1500-1900年和220-580年等气候寒冷期, 中国不但多次出现过较1950年以后观测到的极端冷冬程度更为显著的事件, 而且其间的相对温暖时段也出现过日最高气温超过20世纪极端记录的炎夏。在中国东部季风区, 公元301-400、751-800、1051-1150、1501-1550和1601-1650年极端干旱多发; 101-150、251-300、951-1000、1701-1750、1801-1850和1901-1950年极端大涝多发; 而1551-1600年则是极端干旱与大涝并发最为频繁的时段。其中7-8世纪、12-14世纪和15世纪后期-17世纪中期极端连旱多发; 10-11世纪及17世纪中期以后, 则极端连涝多发。

5 过去千年气候变化模拟与机制诊断
5.1 温度变化

过去十余年, 我国学者不但利用国际过去千年气候变化模拟结果, 对过去1000年中国气候变化的机制进行了诊断研究; 而且还利用美国国家大气研究中心 (NCAR) 研发的通用地球系统模式 (The Community Earth System Model, CESM) 开展了多组过去2000年全球气候变化的数值模拟试验, 试验时段覆盖整个2000年的数值模拟在国际上学术界为首次开展。已有的模拟与诊断分析结果表明：过去千年的外强迫变化 (主要包括太阳、火山活动变化与工业革命以来的温室效应增强3个因素) 驱动模拟试验结果可大致反映出中国在1000-1300年的温暖、1300-1850年的寒冷和1900年之后的快速增暖; 证明太阳辐射和火山活动是控制过去千年全球 (包括中国及其他区域) 温度变化的主要因子, 但在近百年, 温室气体含量增加而致的温室效应增强对20世纪全球快速增暖起主导作用[58, 59, 60]。

5.2 降水变化

千年气候变化模拟显示：自然和人为外强迫引起的增暖 (即中世纪和20世纪) 都会使全球平均降水量增加, 但二者的增幅却存在显著差异; 诊断发现：这是由于二者的形成机制不同所致。其中前者 (1000-1250年, 即中世纪暖期) 主要响应于自然外强迫 (太阳辐射和火山活动) 变化, 其主导作用机制为海洋动力恒温机制 (ocean dynamical thermostat mechanism), 使得热带太平洋东西向的海表温度 (Sea Surface Temperature, SST) 梯度加大 (类似La Niñ a), 导致赤道东风和Walker环流加强, 有利于水汽向热带季风及暖池区辐合, 造成全球平均降水量显著增加。而后者 (20世纪暖期) 则主要响应于人为外强迫 (温室气体和土地利用/覆被) 变化, 其主要作用机制为大气静力稳定机制 (atmospheric static stabilization mechanism), 即通过大气中上层吸收长波辐射加热, 这使大气上下层间的温度梯度减小, 稳定度相应增大, 从而削弱Walker环流, 减小热带太平洋东西向的SST梯度 (类似El Niñ o), 因而导致全球降水增量较小[61]。

然而值得注意的是：迄今为止, 气候重建结果尚不能证明温暖时期对应全球性降水增多; 相反, 在中世纪暖期, 全球的许多地区 (如北美、南美西部、亚洲中部、中国大部、地中海与非洲大部等) 出现了严重干旱, 而仅有少数区域 (如北欧、南亚等) 相对湿润[62]。过去百年的观测事实也显示, 尽管在20世纪全球气候增暖过程中, 大气中的水汽含量和多数陆地的强降水事件发生频率呈增加趋势, 但只有北半球中纬度陆地区域平均降水出现增加, 而在萨赫勒、地中海、非洲南部、亚洲东部和南部的大部分地区却出现了降水减少趋势; 地中海、西非等地甚至还出现了程度更强、持续时间更长的干旱事件[17]。

模拟试验结果还显示：在过去千年中, 中国东部的夏季风降水也具有中世纪暖期多、小冰期降水少和20世纪暖期多的对应特征[60, 63, 64, 65, 66]。在空间上, 百年尺度的季风降水变化模态主要由太阳辐射强迫变化驱动的大尺度海陆热力对比变化决定, 具有“ 南北同增同减” 特征; 但其在不同纬度带上的变化对外强迫变化的响应程度存在明显差异, 其中温带夏季风降水变化对外强迫变化的响应最为强烈, 亚热带次之, 热带最小[63]。特别是外强迫与气候系统内部变率耦合驱动使得过去千年中国东部降水存在华北和华南地区与长江中下游地区[60]或南、北反向变化特征[65, 66], 这说明造成中国东部降水长期变化区域差异的主要因素应来自气候系统内部变率。

6 历史气候变化影响研究
6.1 历史气候变化的影响

作为地理环境中变化最为活跃的因子, 气候变化与人类活动关系极为密切。中国历史悠久, 其以农为本的传统社会发展在受气候变化影响的同时, 也在应对气候变化不利影响过程中不断开拓创造、积累了丰富的响应与适应气候变化的经验, 从而促进了社会的更大进步。因此在全球气候变化影响问题成为“ 热点” 研究领域时, 对中国历史时期气候变化影响与适应的研究也得以深入。通过气候长期变化重建结果与农业丰歉、蝗灾、鼠疫、人口增减、农民起义及战乱、王朝更替等周期性变化的对比和相关分析[32, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76], 许多学者研究了百年际尺度中国冷暖阶段性变化及干湿 (或旱涝) 波动与社会经济发展周期性的对应关系。

已有这方面研究总结表明[32, 77, 78]：尽管气候变化的影响、响应及适应存在显著的区域差异, 但从宏观尺度看, 中国在温暖气候阶段, 有利于减轻蝗灾, 农业生产和经济发达、社会安定、人口增加、国力强盛、疆域扩展; 反之, 在寒冷气候阶段往往农业生产萎缩、经济衰退、社会稳定性下降。但在暖期中, 社会快速发展往往促使其对资源、环境的需求压力显著扩大, 导致社会脆弱性增加; 因而使得中国社会经济的衰落与百年尺度的气候由暖转冷呈现出“ 盛世悄随流火去” 的同步特征。此外, 在中国北方, 鼠疫爆发随着气候转湿而增加, 南方则反之[73]。

6.2 气候变化对社会经济影响的复杂性

然而, 气候变化对社会经济发展影响不是简单的“ 驱动— 响应” 因果关系。气候变化对社会经济发展的影响是由气候变化与暴露于气候变化中的社会系统脆弱性共同决定的; 而社会系统的脆弱性又取决于其个体 (individuals) 与群体 (communities) 的响应敏感性和可恢复能力与弹性, 受控于经济、社会、地理、人口、文化、体制、管理 (governance) 和环境等众多因素, 且随时、空尺度而变化, 具有显著的动态特征。所以, 因气候变化而致的资源和灾害变化对人类社会的最终作用后果, 在很大程度上受控于人类社会对气候变化影响的认知及其所采取的响应行为。如仅在“ 气候变化— 农 (牧) 业生产— 食物的人均供给量— 民生 (特别是温饱与饥荒) — 社会稳定性” 的简单影响过程中, 就在时、空上存在多尺度的相互作用关系和许多复杂的非线性响应特征; 耕地分布与人口的区域流动、人口的消费观念和行为、社会政治体制及管理能力、国家或民族与外部势力的关系、政府的响应与适应策略等, 都会在其中起着放大或抑制作用, 且因时、因地而异[79]。

因此, 气候变化与社会经济发展周期性的简单对应关系分析, 虽对未来气候变化适应有一定启示作用, 但尚不足以真正为人类应对气候变化提供历史借鉴。只有通过对不同区域、各种气候变化影响与适应的案例剖析, 深入揭示历史时期气候变化对社会经济的影响与人类适应在各种时空尺度上的相互作用过程, 才是深化该问题研究的关键。目前虽已有一些案例研究[80, 81, 82]开始探讨这方面问题, 但尚待深入开展。

7 结语与展望
7.1 结论

通过上述简要总结可以看出：过去10年, 我国的历史气候变化研究又在代用证据采集与分析、序列重建与变化特征分析、数值模拟与机制诊断及气候变化对社会经济的影响等方面取得了一批新成果, 加密了气候变化代用资料的空间覆盖度, 提升了中国在这些方面研究的定量化程度, 深化了对中国过去2000年气候在年代— 百年尺度的变化特征及其可能形成机制与影响的认识。如对中国暖期的起讫时间、最暖百年的发生时段和变温幅度已基本达成共识; 中国的温度变化存在准700年和200~300年的周期; 降水变化则存在20~30年和准70年的周期; 千年气候模拟结果证明太阳辐射和火山活动是控制过去千年全球温度变化的主要因子, 温室气体含量增加而致的温室效应增强则对20世纪全球快速增暖起主导作用; 然而中国东部降水长期变化的区域差异的主因却可能来自气候系统内部变率, 等等。这为更深入认识中国气候的时空变化规律与区域气候变化动力学机理提供了更好的基础。

7.2 展望

然而, 历史气候变化研究的目的不仅在于了解过去, 更在于其可为未来气候预估提供科学基础。国际过去全球变化研究计划 (PAGES) 指出：其最终目标是定量阐明地球系统的过去变化规律及其中的过程, 为增进对未来气候、环境变化预测和制定可持续发展战略提供科学基础; 因而其第二阶段的科学计划也更侧重于全球与区域过去气候— 环境系统变化行为和过程的集成研究。

当前, 国际古气候与古环境领域研究正在PAGES科学计划的实施和IPCC的第五次评估报告带动下走向一个新阶段。其中突出特征是：在史实重建与分析方面正从全球转向区域, 以期揭示区域气候变化的差异性及其与内、外驱动因子和地球系统行为变化的联系; 在成因机制研究方面, 正从比对分析转向以过程为核心的机制诊断; 在研究方法方面, 正从重建、资料分析与数值模拟的各自独立发展转向三者的交叉结合。其阶段目标是深化对气候— 环境敏感性、区域变率、全球系统行为和人类与气候— 环境相互作用等4个方面的理解。

为此, PAGES凝练了未来10年重点研究的4组科学问题, 制定了4个中心议题 (气候驱动力变化、区域气候动力学、全球系统动力学、过去人类— 气候— 生态系统相互作用) 和4个基础性交叉主题 (年代学, 代用资料研发、校准与验证, 数值模拟, 数据管理) 的研究计划。其中区域气候动力学研究议题的重点科学问题是：区域气候和地球自然环境过去如何变化, 亚年代至轨道尺度气候变化的主模态与空间型, 气候变率和极端事件与气候系统平均态之间的联系。过去人类— 气候— 生态系统相互作用研究议题的重点问题是：历史时期人类与气候变化、生态过程之间的相互作用方式及其对当代与未来自然生态系统管理的借鉴作用。这些也是我国历史气候变化亟待深入研究的主要问题。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
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