穿越百年的气候数据

中国气象报记者孙楠 通讯员 李威

　　全球气候变暖是不争的事实，但全球陆地气温上升的幅度和速率究竟有多大，大气中温室气体究竟使得气温增加了多少，未来不同年代全球和区域地面气温将以怎样的轨迹行进，仍然是科学家争论和探索的问题。

　　在这种背景下，中国气象局气候研究开放实验室首席专家任国玉及他的团队，正在收集、整理、融合近100多年来全球陆地的气温和降水数据，探寻求解全球和区域气候变化规律。

　　这些工作在“近百年全球陆地气候变化监测技术与应用”项目的支持下开展。任国玉是该项目的负责人，他介绍，该专项将首次建立我国全球陆地与亚洲地区气温、降水高质量数据集，建立和分析全球陆地与亚洲地区气温和降水变化时间序列，开发全球陆地和亚洲地区气候变化监测技术规范和业务流程。

　　填补中国在气候数据集上的空白

　　目前，世界上有4套影响较大的全球陆地气温和降水历史资料数据集，分别由英国和美国的相关研究业务机构制作、分发。这些数据集被世界各国的科学家广泛应用，所演算、绘制出的不同时期、不同区域气温和降水变化时间序列曲线长期为IPCC评估报告引用，成为研究和应对气候变化的基础性数据。

　　但我国至今还没有一套全球陆地与亚洲地区气温、降水数据集。长期以来，国内的气候变化监测和检测研究主要针对中国大陆地区，着眼于区域气候变化观测事实及其对全球变化的响应。这种局面对于我国的全球气候变化研究和应对工作十分不利。

　　全球变化研究需要具有全球视野。因此，在国家公益性行业（气象）专项的支持下，任国玉的研究团队开始收集全球的数据，合并和融合来自不同机构的历史资料数据，最终将形成我国首个全球陆地和亚洲地区气温、降水高质量数据集。

　　“美国和英国在搜集亚洲地区的气温和降水数据时，使用了我国190个国际交换气象站的资料，而我国的数据集将吸收国家基准气候站和基本气象站共计800多个站点的历史观测记录，并将使用与周边国家的双边交换气象站资料。站点的密度在亚洲地区将显著高于其他数据集包含的站点密度。”相比英、美研究业务机构的数据集，任国玉很有信心将我国的气候数据集做得更具特色。

　　目前，项目组已经收集了多套1900年至今的全球陆地气温和降水数据，下一步将对这些数据进行比对、合并，开展质量控制和均一化工作。“在100多年中，不少气象站经历了迁移、更换仪器和变更观测时次，观测数据会有一些不连续性。研究人员就会‘缝合’上这些时间断点。这是非常繁琐和复杂的工作，预计再用两年的时间可以全部完成。”任国玉说。

　　除去城市化影响偏差

　　气候科学家在前期的研究中发现，在过去半个世纪中国大陆的地面气温序列中，在一定程度上存在着城市化变暖的影响。

　　城市化改变了城市建成区的下垫面特性，水泥地、沥青路面和楼房等建筑物更容易吸收白天太阳短波辐射能，晚间再以长波辐射的方式释放出来，增暖城市区域近地面空气。这种现象就是“热岛效应”。中国等发展中国家的城市化速度很快，以至于很多城镇附近气象站不断地从郊区被动“进城”，气象站附近感受到的“热岛效应”持续增强，百叶箱内仪器测量的气温也就随时间不断上升。

　　城市建成区面积在全球和中国大陆所占比例不到1%。在监测、分析全球和区域气候变化时，城市化增暖必须作为一种系统偏差处理。在过去的十余年中，任国玉的团队对国家基准、基本站网中各类台站地面气温资料序列中的城市化影响偏差开展了系统研究，发现在我国华北地区，近50年来国家基准、基本站网观测到年平均地面气温上升趋势，至少有39%来源于城市化的贡献。这一数据放在全国则为27%。

　　“我们正在对国家基准、基本站地面气温序列中的城市化偏差进行订正，去除了城市化偏差的月平均气温数据集即将建成。”任国玉介绍。下一步，他们将针对亚洲地区地面气温资料开展同样的研究，最后将获得经过城市化偏差订正的亚洲地区月平均气温数据集，其质量将比目前其他任何国家的数据集都更高，未来建立在该数据集基础上的气候变化监测和分析结果，将有助于解决气候变化科学上的争议问题，更准确地告诉亚洲和中国气候究竟变暖了多少。

　　从气候监测到气候变化监测

　　在建立全球陆地气温和降水高质量数据集和地面气候要素变化时间序列的基础上，科学家还将对近百年全球陆地和亚洲地区气候变化监测技术以及全球陆地和亚洲地区气温、降水变化时空规律进行研究。这些成果对于检测人为和自然因子对过去气候变化的贡献、检验和改进用于气候变化预估的气候系统模式、评价气候变化对自然和人类系统的影响具有重要的科学意义。

　　在上述所有研究成果的基础上，项目组将初步建立亚洲与全球气候变化监测业务系统。对于我国而言，这将现有的气候业务拓展到气候变化领域。

　　“当前，国家气候中心的气候业务包括监测全球大气、海洋、冰雪等气候要素和气候因子的短期变异性，关注和比较其与常年或往年有何异常，为气候诊断分析和短期气候预测工作服务。将来，还要从服务于气候变化工作的角度，开展中国、亚洲和全球陆地关键气候变量趋势变化的滚动监测。”任国玉说。

　　目前，研究人员正在对发达国家主要研究、业务机构的气候变化监测工作进行调研，设计我国未来的亚洲和全球陆地气候变化监测业务系统基础框架。到项目结束时，这个系统有望投入试验运行。届时，我国的气候业务领域将得到进一步拓展，气象部门应对气候变化的能力将得到显著提高。