河北省气候变化研究现状和需优先研究的科学问题摘要:通过对河北省气候变化特征与相应气候变化研究现状的分析,总结相关研究成果,并分析该领域研究存在的问题,针对目前河北省气候环境状况及其变化对全省社会经济的影响等问题,对河北省气候变化科学在今后5年重点发展的前沿科学问题和相应课题提出建议。
以期为能解决制约河北省经济与社会可持续发展中的重大难题,为增强河北省应对气候变化的能力提供科技支撑。
关键词:河北省气候变化科学问题气候变化已成为国际社会普遍关心的重大全球性问题。
它直接涉及到社会经济的发展,对公众、资源、安全、环境等方方面面都有重大影响。
近百年来,人类活动对环境造成了严重的破坏,其对气候变化的影响尤为突出,气候变化及其成因的研究[1-2]不断展开,一些学者对河北省气候变化的研究也做了不少工作[3-8],但目前研究成果还需要不断完善和进一步推进。
1 河北省气候特征概况河北省地处中纬度欧亚大陆东岸,属于温带半湿润半干旱大陆性季风气候,大部分地区四季分明、雨量集中、日照充足、干湿期明显。
河北省多年平均气温由北向南逐渐升高,冀北高原年平均气温低于4℃;中南部地区年平均气温大约在12℃以上。
全省年极端最高气温多出现在6月,长城以南都在40℃以上;冀北高原不见酷热天气。
年极端最低气温主要在冀北高原。
河北省年平均降水量为350～770mm。
年降水量空间分布极不均匀,总的趋势是东南部多于西北部。
其中冀北高原是河北省最干旱地区,年降水量不足400mm;其次为新乐、藁城、宁晋一带,年降水量不足500mm。
而燕山南麓为全省的多雨中心,年降水量可达700～770mm;其次为紫荆关、涞水一带,年降水量在600mm 以上。
近百年来,全球气候变暖加剧的环境背景下,河北省气温变化尤为活跃,对1871—2009年相关站点的统计分析可知,河北地区温度总体为起伏式上升,具有以下演变特征:1871—1918年为偏冷时段,1919—1951年偏暖,1952—1980年为低温期,1981年至今为偏暖时段;根据突变分析可知1920年左右是一个转折点。
而本区1906-2005年升温在0.9℃,略高于全球平均值(据IPCC第四次评估报告指出:1906-2005年期间全球平均温度增加了0.74℃[8])。
在整个研究时段,本区与全球气候变暖呈明显的正响应。
近百年来,河北省降水量的波动较大,总体呈下降趋势,具体可分为以下波动时段:1871-1900年为多雨期;1901-1950年为少雨期;1951-1964年为多雨期;1965至今为少雨期。
且从20世纪70年代末至今,本区干旱加剧。
而近50年中,河北省潜在蒸发量20世纪60年代达到最大,其后它并没有随着升温而继续增大,相反的是呈明显下降趋势,每10年减少12.41mm。
其中夏季下降趋势最明显。
相对湿度的变化趋势总体为缓慢减小,而日照时数具有明显的下降趋势。
总体而言,河北省气候暖干化日益严峻,由此给河北省水资源、农业、环境保护、滨海建设等带来诸多的影响,进而影响河北省社会经济稳步健康的发展,积极开展气候变化相关领域的研究十分重要和紧迫。
2 河北省气候变化研究现状河北省气候变化一直受到省政府和有关部门的高度重视,先后支持了20多项省级重要研究项目。
通过这些项目的支持,在广大科研人员的努力下已取得了一批重要科研成果,提升了应对气候变化的科研支撑能力。
例如“近50年河北省气候变化及其影响研究”、“近50年河北省气候变化对水资源影响综合情势分析”和“河北省气候变化对水资源和荒漠化的影响及对策研究”等项目,对河北省气温、降水等多要素的气候变化事实进行了分析,建立了河北省干旱和洪涝评价指标,利用区域气候模式的未来气候变化预估结果,探讨2030年和2050年河北省水资源变化趋势,开展了气候变化对农业和水资源的影响及对策研究。
“河北省水资源评价”分析了在气候变化和人类高度开发利用背景下河北省水资源演变状况及对生态环境和生活的影响。
“河北省京津以南平原区地下水可持续利用前景预测研究”分析了区域地下水动态变化和演变规律,研究了地面沉降、咸水入侵的机理,建立了地面沉降、咸水入侵预测模型,提出未来30年河北平原地下水及其环境演变趋势和战略对策。
“河北平原地下水承载力与安全采控研究”开展了地下水承载能力的自然属性变化特征及其与人类活动之间的相互作用机理研究,揭示了气候变化和人类活动对地下水补给关系的影响程度,建立了地下水安全利用指标体系,预测未来10～30年地下水位影响趋势。
“河北干旱化及其防治对策研究”和“河北干旱化成因及演变趋势预测研究”系统分析了历史时期与现代干旱化演变规律,发现不同时间尺度的干旱化有不同的主要成因,初步定量评估了人类活动在现代干旱化中的影响;建立了河北省干旱化指标体系,突破了以往研究中仅从气候角度考虑干旱化问题的局限性,在评估气候变化和社会经济未来发展趋势基础上做出未来干旱化趋势预测。
河北省在气候变化科学研究中取得很大成绩的同时,也存在着如下的问题:(1)对气候变化定性研究多,定量研究少,与实际需求也尚有一定距离;(2)气候变化有关的资料信息系统虽然有一定的规模,但很分散,难以充分利用,相互交流也较差,需要建立和完善资料共享机制;(3)气候变化科学基础研究开展不深入,缺乏连续性研究,在人员和经费上存在缺口。
3 需要优先研究的科学问题由于河北省处于东亚季风区北缘,受季风年际、年代际变化的影响,气候变率大,生态环境脆弱,是气候变化影响最敏感的地区之一。
在全球气候变暖的大背景下,河此省近50年来气候发生了明显变化,己经对河北省生态环境和社会经济发展带来了严重影响。
如何更好地理解本区气候变化对全球变化的响应及联系,如何更好地预估未来气候变化,如何应对气候变化,减轻气候变化对河北省经济和社会发展的不利影响,己经成为一项紧迫任务。
另外,河北省旱涝等灾害频繁发生,给河北省带来严重损失,为减轻这些灾害造成的损失,气候预报的准确率急需提高。
在全球变化和社会经济高速发展的影响下,河北省干旱化日益严重,已严重制约河北省社会经济的可持续发展,水资源问题不但严重影响工农业生产,而且严重影响城乡人民生活用水,因此急需开展气候与水文相互作用研究,以及干旱化形成机理、预测和适应研究。
河北省能源结构以煤为主,2005年河北省一次能源消费构成中,煤炭高达89.9%,比国际平均水平(27.8%)高62.1%,比全国高21个百分点,造成CO2排放浓度高,这种状况在较长时间内不会发生根本性改变。
而且河北省目前正处于资本密集型工业化和城市化加速阶段,大规模的CO2排放的压力日益增大,这对现有发展模式提出挑战,我们必须改变生产和消费模式,积极探索节约发展、低碳发展之路,开展人类对气候变化有序适应的研究。
全球气候变暖后,天气和气候极端事件的出现频率也会随之发生变化。
近年来河北省频繁出现极端天气气候事件,例如2009年6月23～24日河北省出现罕见高温炎热天气,石家庄日最高气温达42.1℃,为30年一遇,丰宁、怀来、蔚县等站日最高气温也在37℃以上,分别为历史同期第二高和第三高。
同年9月上旬河北省大部地区出现连阴雨天气,望都、满城、晋州、定州、安平、蠡县等站出现连续降水日数7天以上,达到极端事件标准。
2009年10月31日至11月2日,出现寒潮天气过程,河北省黄骅、武强、保定、沧州等33个站降温幅度达到极端事件标准,其中黄骅(17.6℃)、武强(20.9℃)站过程降温幅度超历史极值。
2009年11月10～13日河北省遭受60年一遇强降雪,全省共有47个站突破历史极值,其中石家庄市区降雪94cm,积雪深度达55cm。
超历史极值(1962年11月19日19cm)36cm。
这些极端天气气候事件给人们生活和工农业生产带来很大影响,急需开展相关极端天气气候事件的研究。
考虑气候研究的发展趋势,结合河北省实际情况和需求,按照以下原则遴选河北省优先研究的科学问题:对地球科学和大气科学发展具有带动作用,具有较好基础,充分体现河北省的优势和特色;能解决制约河北省经济与社会可持续发展的重大难题中的关键科学问题,为增强河北省应对气候变化的能力提供科技支撑。
故建议河北省省气候变化科学在今后5年重点发展的前沿科学问题和相应课题如下。
(1)重大气候灾害的发生及预测研究,包括:重大旱涝灾害发生机理及预测研究;重大极端气候事件的研究;干旱化形成机理、预测和适应研究,等。
(2)全球变化及其区域的影响,包括:全新世以来百年至千年尺度的重大气候变化事件、特征及主要驱动因子研究;气候变化对农业、生态系统、水资源影响研究;在气候变化背景下的气候区划研究,等。
(3)水循环与水资源,包括:气候与水循环、水资源相互影响研究;人类活动对区域水循环和水资源的影响,等。
(4)气候变化与社会经济可持续发展,包括:气候变化与社会经济发展相互影响研究;以节水型社会和低碳经济为主要内容的人类有序活动的虚拟试验与理论分析研究;人类社会行为习惯调整应对气候变化的研究;提出河北省不同气候区域的人类有序活动模型,等。
参考文献[1] 戴新刚,汪萍,丑纪范.华北汛期降水多尺度特征与夏季风年代际衰变[J].科学通报,2003,48(23):2483-2487.[2] 张庆云.1880年以来华北降水及水资源的变化[J].高原气象,1999,18(4):486-495.[3] 河北省气候中心.河北省气候变化事实和影响及对策和建议[R].2007.[4] 刘学锋,阮新,李元华.河北省冷暖变化气候特征分析[J].气象科学,2005(6):10-14.[5] 刘剑锋,刘学锋,刘芳圆,等.河北省气候干湿状况变化特征分析[J].地理与地理信息科学,2007,23(2):83-86.[6] 刘芳圆,肖嗣荣,张可慧,等.河北省干旱化初探[J].气候与环境研究,2008(3):309-317.[7] 王晓东,潘学标,龙步菊,等.近50年来河北省降水和温度极端事件分析[J].中国农业气象,2010,31(2):170-175.[8] 政府间气候变化专门委员会.气候变化2007[R].2007.。