气候分析是指从研究一地气候要素变化的规律着手,分析气候随时间的变化规律及其在空间分布的特征。
定义
气候分析是指从研究一地气候要素变化的规律着手,分析气候随时间的变化规律及其在空间分布的特征。由于气候变化是由大气、海洋、陆地、冰雪圈、生物圈所组成的气候系统在各种不同的时空尺度上相互作用的结果,目前还没有一个模式能够把这些过程完全描述出来,只能通过先进的观测手段,利用各种资料,对气候变化进行评价和诊断分析,并做出预测,以求了解气候变化和气候异常的发生、发展过程和原因及其未来可能出现的情况,揭示其对社会、经济、环境等各方面的影响,三者结合起来,才能逐步认识和掌握气候规律。
气候分析能明确提出空间规划面临的挑战.并为其提供设计依据与规划决策辅助,但各地气候分析成果并无统一格式。
内容
气候分析主要包括气候监测、气候重建、气候诊断、气候评价和气候预测五个内容。
气候监测
气候监测是指对描述地球表面和大气状态的温度、降水和二氧化碳浓度等要素所进行的长期观测,这是20世纪70年代提出来的一个名词。其目的是监视气候系统的变化状态和重大气候事件,取得反映气候系统各分量之间相互作用的参数和资料,以便及时发现气候系统任何值得注意的变化。气候监测是气候分析的基础,它主要包括以下四个方面的内容:
(1)大气常规监测:主要指对气温、降水、日照、气压等反映气候状态基本量的观测,这是气候监测最主要的内容。
(2)重大气候事件的监测:对气候异常事件(主要指气候灾害)的监测,包括对气候异常事件发生的时段、程度、频率、极端、平均状况以及发生、发展、消亡等内容的监测。
(3)海洋及气候系统其他成员的监测:主要指对海面温度、深层海温、海冰面积、雪盖、土壤温度和土壤湿度等要素的观测。
(4)非常规监测:主要指对太阳活动和大气中微量气体的监测,如对太阳黑子相对数、
二氧化碳浓度和臭氧浓度的观测。对气候系统的监测是多学科跨部门的工作。为使气候监测业务化,应该协调组织各有关部门,分工监测,统一整编,定期发布气候监测公报,及时向政府决策机关提供有关气候系统状态的综合情报,从而为政府进行宏观管理、长期规划和决策咨询提供可靠的科学依据。
气候重建
由于当前气象仪器观测记录最长也只不过有一二百年,大多数气象台站只有几十年的记录,而气候变化是在更长时间尺度变化的背景下进行的,用这些记录分析气候变化显然是不够的。因此,要研究气候变化,势必对古气候进行研究6进入70年代以来,人们意识到对过去气候波动的过程和原因的知识十分缺乏,从而进一步开展了气候重建工作。气候重建是指利用各种代用资料建立古气候序列。它可以帮助人们延长气候要素序列,了解历史上气候变化史实,拓宽气候分析的时间尺度。古气候的重建方法较多,下面介绍两种在省级气象部门使用较多的方法:
(1)树木年轮法
这是一种广泛用来进行古气候重建的方法。由于树木生长受季节影响,春材细胞大而颜色淡,秋材细胞小而颜色深,一淡一深组成一圈年轮。当水分、营养、日照充足时,年轮宽,反之年轮窄。因此,可以从年轮宽窄的变化反推出古代的气候条件,再现各地气候变化史实。如我国西部青海、贵州、云南等9个省、自治区进行的树木年轮气候研究,为建设青藏铁路所需的百年温度预报提供了大量的古气候资料。
(2)史料分析法
我国是一个有着悠久历史的文明古国,在历史文献中有丰富的关于气候方面的记载,人们可以从史料中大致了解古气候的演变趋势。如1975年和1977年,国家气象局和许多单位组织了两次较大规模的协作,从历史史料中对近500年的早涝演变趋势进行了定量化分析,划分了逐年早涝等级,编绘出版了(中国近五百年旱涝分布图集)。此外,还根据(清宫晴雨录)整理出版了《北京250年降水资料)。同时,人们还可以综合利用考古、物候、史料及近代观测资料,根据气温分布的正态性,把5000年以来每10年寒冷事件频率,转换为10年平均气温距平,建立四季的10年平均气温距平序列。
气候诊断
气候诊断是指对某一时期的气候变化,尤其是气候异常的特点和物理成因作出判断。它主要是在对气候进行动态监测的基础上,诊断分析全球性或区域性的气候变化,尤其是气候异常,包括时空分布、异常程度、导致气候变化的影响因素及对社会、经济发展的影响,并提出适应气候变化的相应对策,为各级政府和社会提供有关气候变化的综合服务。
气候诊断方法包括
动力学方法和统计学方法两种。动力学诊断方法与天气诊断基本相似,只是时间尺度不同而已;统计学诊断方法主要用于分析气候事件的观测事实,确定产生气候事件的主要和次要影响因素,给出气候事件发生的空间结构。目前省级气候诊断尚处于统计诊断阶段,且以气候要素诊断为主,而动力学诊断方法的使用基本上局限在国家级科研业务单位、院校。要详细地罗列气候诊断的具体内容比较困难,从目前已有的工作来看,气候诊断包括了气候系统内各物理特性(如大气环流)、海面陆地过程(海温、极冰、火山)、太阳活动、大气中微量气体(二氧化碳、臭氧)等对气候的影响分析,以及对气候要素(温度、降水、蒸发、日照)、重大气候事件的变化事实和规律的分析。
气候评价
气候评价是在气象部门应用最广的一项气候分析业务。它是指在一定时期的夭气气候背景下,从气候的角度出发,揭示和评价气候对社会、经济和环境等各方面的利弊影响。
从所评价气候的时间长短与先后来进行划分,气候评价一般包括现代气候影响评价、实时气候影响评价、展望性气候影响评价三种形式:
(l)现代气候影响评价
现代气候影响评价又称回顾性气候影响评价。主要研究自现代仪器观测以来,较长时间的气候状态对人类社会和经济活动的影响,它是气候评价业务中最基本的部分。
(2)实时气候影响评价
实时气候影响评价主要对目前或近期内的气候状态、已经发生或正在发生的重大天气气候事件的影响,进行综合性或专门性评价。
(3)展望性气候影响评价
展望性气候影响评价主要是以气候影响指数、气候影响评价模式、气候影响的滞后性研究等为基础,在天气、气候预测都较为准确的前提下,对所预报的气象因子在未来一定时期内的影响以及前期气候状态的后期持续性影响进行评价。气候评价的目的,在于把握气候的脉搏,从中分析气候所具有的社会经济效应,生动地、直观地揭示气候与社会经济等方面的紧密联系,从而提高人们对天气气候的认识,趋利避害,合理利用气候资源,并增强全社会对气候异常与气候变化的适应能力。另外,气候评价还有着它的长远意义。历年气候评价,无疑是一份重要的气候档案,积累的时间越长,其价值也就越高。它将有助于研究气候变迁,有助于为国民经济生产指挥部门制定长远规划、进行各种决策提供可靠的气候依据。
气候评价主要包括两方面的内容:一是评价时段内的天气气候概况及其与多年平均状况的对比分析;二是评价时段内的气候状况对社会、经济、环境等方面的利弊影响及其评价。后者是气候评价的重点所在,它可以通过两种途径来进行:
(l)分别评价气候对农业、工业、水电、交通运输、医疗事业等各个方面的作用和影响。
(2)以重大气候事件为线索,综合评价气候所产生的社会经济效应。
气候预测
气候预测是指利用气候演变规律而制作的一个月以上的平均气候状况的预报。气候预测根据时间尺度分为两类:
(l)短期气候预测
短期气候预测又称
长期天气预报。即以月、季、年为时间尺度的预测,如我国汛期降水预报。
(2)长期气候预测
长期气候预测是指10年到几十年、乃至上百年的预测。如对未来50年温室效应加剧引起的气候变化的预测。
气候预测一方面有助于为国民经济的发展,特别是农业生产的可持续发展,水资源、能源的有效利用和调配以及交通运输发展和安全提供更为可靠的保障;另一方面,较为准确的气候预测,特别是季和年的预测,对于重大经济活动的规划、计划有着非常积极的影响,尤其对全年农业生产的结构调整、大型水库水资源的综合调度、区域经济的开发以及重大工程建设的计划安排等宏观决策,将起到重大的指导意义。总的来说,气候预测有助于为各级政府制订国民经济发展计划和趋利避害,为防灾、抗灾、减灾决策提供科学依据,为促进社会经济的持续、快速和健康发展提供优质服务。
目前,全球性的气候变化问题,尤其是有关气候预测研究方面的问题,已经得到各国政府的高度重视,成为国际上外交场合中的一个热门话题。但由于气候是一个非常复杂的物理系统,系统的每一部分都有各自的物理性质和变化特点,所以做气候预测不能象做天气预报那样,仅仅只分析大气内部的物理过程,而要对气候系统内部所有成分的物理过程进行分析。做10年以上尺度的气候预测,除了考虑气候系统中各个成分之间的关系外,还应考虑气候系统外部的影响,如太阳辐射的变化及人类活动的影响等。所以做气候预测比做天气预报要复杂得多和困难得多。
分类
气候分析通常分为三类,即一般气候(亦称通用气候)分析、应用气候分析和气候情报。
一般气候分析
一般气候分析,主要研究气候的时空分布特征及其变化规律,以适应
国民经济部门了解一般气候状况的需要。气候志、气候图、气候概况、综合性的气候区划等均属此类。由于它的内容比较全面.表达形式多样,使用比较方便,深受读者欢迎。
五十年代初期,国民经济的恢复和第一个五年计划的制定,给气候分析提出了广泛的课题。各级气象部门在条件比较困难的情况下,边搜集资料,边统计整理.积极开展了一般性气候分析工作。三十多年来,气象部门始终把一般性气候分析作为自己的日常业务之一,普遍进行了单站气候分析、区域气候分析、流域气候分析和编写省、市、自治区气候志的工作,其分析成果多有出版。到一九八三年,北京气象中心资料室收藏此类成果有4000种,约5000册。其中主要有中国气候、中国高空气候、中国气候区划、长江流域气候分析及省气候志等。
绘制气候图,既是进行多种气候分析的基础,也是一般性气候分析的一种表达形式。一九五三年,联合资料室绘制了新中国第一套气候图集——《中国气候图》上集,一九五五年又出版了该图的下集。该图集包括十余种气象要素,共195幅。一九六六年,又增添站点,延长资料年代(到一九六〇年),第二次编绘出版了《
中国气候图集》。第三次气候资料阶段性整编完成之后,又根据整编成果编绘了地面、海洋、高空等7本气候图集。
《中国高空气候图集》是中国第一套系统分析高空气候的图集,于一九七三年出版。该图的主要内容是:中国及邻近地区30毫巴以下的各
标准等压面不同高度特性层的风场和七个经纬度的剖面,是研究中国高空气候情况的重要资料。《
中国高空气候》一书.就是在此图的基础上编写的。此外,还编绘出版了《中国和邻近地区高空气候图集》和《
北半球高空气候图集》。
《太平洋气候图集》、(印度洋气候图集》和《大西洋气候图集》是在整编海洋气象资料,查阅大量国外气候文献和气候图的基础上,分别于一九七三年和一九七五年绘制出版的。该图反映了三大洋气候要素的分布情况,填补了中国没有二大洋气候图的空白。《
中华人民共和国气候图集》是一九七八年出版的,使用了九五到一九七〇年的资料,共68个项目,217幅图。该图比较系统、全面地反映了各种基本气候要素的分布及其变化状况,具有一定的学术水平和实用价值。
在绘制全国性气候图集的同时,各省、市、自治区气象局资料室也都
相应地绘制出版了大量本省、市、自治区气候图集、气候区划图集、灾害
性天气图集等。
应用气候分析
应用气候分析是为某一专业,或某个专门问题服务需要而进行的气候分析。五十年代初开始,各级气象部门就普遍进行了应用气候分析,开始把此项工作作为气象资料工作的日常业务之一。随着社会主义建设的不断发展,特别是在党的十一届三中全会以后,四化建设对应用气候分析提出了越来越高的要求,涉及的内容和范围越来越广泛.使应用气候分析具有广阔的发展前景。
气候情报与气候分析的关系
气候情报通常是指近期的气候状况及其给国民经济带来影响的综合分析。随着经济建设的发展,气候作为一个对生产有重要影响的因素,日益为人们所认识.各级党政机关和生产邵门对国内外气候状况越来越关心,因此.气候情报作为一种服务手段也日趋重要。
气象部门对国内外气候情报的收集、分析业务始于一九五九年。当时,主要是不定期地向国务院提供国内外气候反常的情况。一九七九年正式改为《世界气候月报》和《天气气候简报》(不定期),为国务院各部门,各省、市、自治区人民政府及有关科研单位提供全球的气候实况,以及中国天气气候异常变化与国外天气气候变化关系的分析等方面的材料。气候评价是从经济效益和杜会效益出发,用气候学的方法评价本年度的气候状况和天气气候对工农业生产,对国民经济各部门产生的利弊影响。
气候分析服务是将长期积累的大量气象资料,经过综合的科学分析,从中得出具有规律性的结论(通常称之为气候规律或气候特点),来为使用部门服务。如果结合某专业部门生产建设的特点,对气象资料进行综合分析,就是专业的应用气候分析,分析的结论就可以用于该专业部门的生产建设中,从而使气象资料服务发挥出应有的经济效益。
运用与影响
(1)建筑与气候关系密切,气候分析得出的数据对建筑能源的节约和地域性建筑的发展和延续有重要的作用。在建筑方案设计阶段,从人体生理舒适角度,正确分析和评价室外气候对建筑设计和室内热环境的影响,提出适宜的应对对策,是建筑设计的关键问题之—。
(2)施农业是一种人工干预下进行的现代
农业生产方式。蔬菜设施栽培可以通过人工干预不同程度地减弱当地气候条件对蔬菜的影响,但蔬菜设施栽培的类型、调控措施、种类选择和茬口安排等必然还会受到天气气候的影响。根据气候分析的数据和气候区划基本原理,运用主导因素和实用性的原则对蔬菜设施栽培进行了气候区划。