1、东北地区近百年的气候变化

地球温室气体增加导致的全球气候变暖已成为人们关注的焦点。政府间气候变化专业委员会（IPCC）第三次评估报告明确指出，如果不采取任何行动，到21世纪末，人类活动造成的温室气体增加将使地表平均气温比1990年增加1.4~5.8℃，平均海平面增高9~88cm，尽管预测的结果中还有一定的不确定性，但气候变化对人类的影响已成为公认的事实[1]。

中国气象局沈阳区域气象中心2006年发表了《东北气候变化公报》，显示东北地区地处中高纬度及欧亚大陆东端，是受全球气候变暖影响最明显的地区之一。近百年的时间东北地区气温变化的趋势与全球及我国的气温变化总的趋势一致，呈明显变高趋势，增高率为2℃／100年，特别是1988年以来气温偏高，为明显的偏高期，年降水量及春、夏、冬季降水量均无明显的长期变化趋势，但秋季降水量有减少趋势。《公报》中还对近50年东北地区的气候变化规律作了更加详尽的描述。总体说来，近50年东北地区平均气温、平均最高气温、平均最低气温均呈明显上升趋势，气候变暖以夜间增温为主，年平均最低气温增高率为0.4℃／10年。此外，蒸发量呈略减少趋势；日照时数、平均风速和平均相对湿度减少趋势更为明显[2]。

国内的许多学者对东北气候变化做了相关研究。付长超等（2009）利用时间序列分析、克里格插值等数学方法， 结合地理信息系统GIS 技术，对东北地区近 60年气候变化时空分异规律进行了研究。结果表明: 1951～2007年近 60年间,东北地区年平均气温呈上升趋势；年降雨量呈下降趋势。在空间上有显著的差异， 1951～1988年，温度变化较为缓和，上升幅度不大，增温幅度有由西南向东北逐渐增强的趋势；在降水变化上除呼伦贝尔高原、大兴安岭北部地区和伊勒呼里山地略有增加外，东北大部分地区降水都有不同程度的减少，其中辽河平原、千山及环渤海地区降水减少幅度较大。1971 - 2007年，整个东北地区普遍增温，增温幅度最大的地区分布在呼伦贝尔高原，大、小兴安岭山区及松嫩平原，增温幅度最小的地区主要分布在辽河平原南部;在降水方面，伊勒呼里山地，大、小兴安岭北部，长白山东北部，呼伦贝尔高原西部和内蒙古高原东部地区有小幅度的增加，降水减少幅度较大的地区分布在辽西山地、辽河平原、辽东半岛及千山[3]。

根据闫敏华等（2003）综合考察三江平原地区21个气象站建站至2000年的月平均气温、日照时数、风速资料和月降水量4个气候要素的年和季节时间序列的突变特征，发现年降水量在20世纪60年代突变减少，年平均气温在70年代突变增温；之后，年平均气温、年照时数和年平均风速都在20世纪80年代有突变现象发生，说明三江平原气候在20世纪80年代的确发生了转折性变化，即气候明显变暖、降水减少、照时数减少和平均风速减小[4]。

利用吉林省50个地面气象站的观测资料对近 50年来吉林气候的年代际变化进行了诊断分析，结果表明：吉林省的年平均气温在20世纪50年代呈下降趋势，60年代为相对低温期，70年代开始表现出逐渐增温的趋势；20世纪50年代降水量逐渐减少，60一70年代为相对降水少的时期，80年代降水略有增加，进入90年代以后，降水量又表现为逐渐减少的趋势.近50年来气候的年代际变化经历了一个“冷湿一冷干一暖湿一暖干”的过程。吉林省的最高、最低气温在近 50年内的总体趋势都是上升的，但从增温率来看，最低气温大约是最高气温的2.3倍。采用分段线性拟合的方法对吉林省年降水量和年平均气温进行气候突变的检验，发现年降水量在1977和1987年各有一次突变，年平均气温只在1969年发生了一次突变[5]。

赵春雨等（2007）分析近45年来辽宁省的气温、降水、干旱、洪涝、夏季低温冷害、沙尘等的时空分布变化，可以得到如下结论：(1)近45年来辽宁的年及四季的平均气温都表现出明显的增暖趋势。年平均气温的气候变化倾向率为0.44℃／l0年；4个季节中，冬、春季气温增暖幅度较大，气候变化倾向率分别为0.58℃／l0年和0.4℃／l0年。(2)近45年来辽宁的年及四季的降水量都呈略减少趋势，但减少趋势不明显，主要以自然变动为主。(3)1990年代以来，辽宁发生大旱的频率增加，大涝次数减少，干旱化倾向明显。(4)辽宁夏季低温冷害的出现呈明显的减少趋势，特别是近十几年。没有出现过大范围的低温冷害。(5)近45年来，辽宁省大部地区沙尘天气出现的Et数逐渐减少，目前浮尘和扬沙天气处于非多发期的上升期，沙尘暴处于少发期[6]。

潘华盛等（2003）利用观测资料，分析了黑龙江120年以来气候变暖的特征。研究指出，20世纪80年代以来，全球气候变暖已成为人们关注的焦点，黑龙江地处中高纬气温明显变暖，近120年来年平均气温上升1.4℃；冬春季升幅最大为1.8℃，气温突变在1990年前后。从年、季平均气温变化趋势与全国及北半球、全球气温变化的比较得出，年、冬季我国增暖中心在黑龙江，春季在内蒙古北部及黑龙江，夏秋增暖不明显，但仍有上升趋势。20世纪 50~70年代黑龙江及全国各大区域普遍增暖不明显，80年代黑龙江增暖幅度开始增大，三北 (东北、华北、西北)地区次之。90年代黑龙江增暖更加显著，而全国及其他区域上升已达到80年代北方增温幅度。研究还指出黑龙江气温与北半球、全球气温变化趋势基本一致，尤其 80年代至今气温都有显著的上升[7]。

2、气候变化对东北地区的影响

2.1气候变化对东北地区生态环境的影响

中国近50年来(1951—2000)的气象资料分析，东北是中国增温最快，范围最大的地区之一，而且其年均相对湿度下降也最明显，下降的趋势系数达到-5.7%/10年[8]。气候变暖使得东北地区湿地正面临着巨大的威胁。从1955—1999年，三江平原大部分地区的降水平均以每年20~25mm 的速度减少，致使许多湿地干涸，湿地生态系统严重退化。再如位于松嫩平原的莫莫格湿地，由于1999—2001年3年的连续干旱，加上上游水库的修建和不合理抽取地下水，湿地地表已经完全干涸，地下水水位从3~5m下降到了目前的12m 左右，大片的芦苇、苔草湿地退化为碱蓬地甚至盐碱光板地[9]。

顾钟炜，周幼吾（1994）对大兴安岭地区冻土的研究发现冻土呈现出自南向北的区域性退化趋势，岛状融区在扩大，多年冻土上限下降，下限在上移。在阿木尔地区，多年冻土也呈现出较明显的退化趋势，以往多年冻土最大季节融化深度只有50~70cm，到 90 年代季节融化深度增加到了近 1m左右，20cm 以上土层地温升高了0.8℃[10]。

气候变化使东北地区的降水变率普遍增大，极端降水事件(旱涝灾害)的频率和强度明显加强[1]。黑龙江省是全国主要的变暖省份之一，其近年来所发生的极端天气事件日渐增多，尤其是20世纪90年代以来，洪涝频发。诸如1991、1994年发生了严重的洪涝，1998 年在嫩江、松花江发生了超百年一遇的特大洪水[7]。再如东北的大兴安岭地区，据水文资料记载，仅1987—1991年的5年就发生了3次灾害性较大的洪水，造成土壤流失，河道淤堵，加重了当地应对自然灾害的经济负担[11]。

根据1950—2000 年的气象资料统计，在气温升高的同时，东北地区的降水量和降水日数在减少，不降水时段的连续累计，日却趋于增加[12]。同期实测的土壤湿度也显示干旱趋势日趋明显，尤其是1990 年中期以来，干旱导致土壤湿度下降严重[13]。以吉林省中西部地区为例，20 世纪90年代 的降水量较50年代减少了113.4mm，减少率达到21%，成为 50 年来最旱的10年[14]。另有资料显示，松嫩平原嫩江下游地区干旱的次数、连续干旱年份数都呈增加趋势[15]。

中国东北地区平原西部的黑土地被大量放垦，草场退化和土地沙化加剧，长期的垦荒已经使东北的黑土地在风力的吹扬下，被剥蚀殆尽，其下的厚层第四纪沙源活化，从而使东北黑土地成为中国目前荒漠化危害最为严重的地区[16]。有研究表明，吉林省西部耕地1996年为12.472 x 103km2, 比1930年增加近3倍，19%年的林地和草地 比1930年减少近30%[17]。裘善文等利用20世纪80年代陆地卫星照片数据和土壤情况调查资料，得到的东北西部土地沙漠化面积约为10. 25 x 104 km2，占土地面积的24.35% ，其中科尔沁沙地沙摸化面积为53.28344 x 103 km2，松嫩沙地沙漠化面积为18.716 84 x 103km2，呼伦贝尔沙地沙漠化面积为30.493 74 x 103 km2，并继续向东侵人蔓延，正在形成从南到北全线压向东北中部商品粮基地的险恶形势；东北西部碱化土地面积为37. 160 33 x 103km2，主要分布在松嫩平原，碱化是草原的主要灾害，草原退化是土地沙化、碱化恶性循环的必然结果[18]。黄锡畴等研究表明，东北地区西部为生态环境脆弱带[19]。 

2.2气候变化对东北地区农业的影响

低温冷害曾是东北农业生产的主要限制因素之一，尤其在该区的东北部，是低温冷害的高发区，一般每隔 3~5 年出现 1 次，常造成农作物大幅度减产。统计分析表明，从1951—1980 年东北地区出现了8次较强的低温冷害年，其中最严重的3次 (1969、1972、1976 年)平均减产粮食58亿kg[20]。自20 世纪 80 年代以来，东北平原出现了持续而显著的增温现象，增长幅度居全国之首，平均气温较 60—70 年代上升了1.0~2.5℃[21]。温度的升高缓解了东北低温对农业生产造成的危害，低温冷害、冰雹灾害发生机率明显降低，目前，辽宁省苹果生产中遭遇 ≥4 级冻害的频率已由50 年代的80%下降到20%，冻害程度也明显降低[22]。

由于气候变暖带来了新生的农业气候资源，为作物种植制度的调整提供了可能。目前，吉林省的玉米品种熟期较以前延长了7~10d，玉米杂交种北移现象十分突出，生育期长、成熟期晚的玉米种植面积增长迅速[23]。又如，黑龙江省水稻种植面积近20年来扩展迅速，以前是水稻禁区的伊春、黑河如今也可以种植水稻，至 2000 年全省水稻种植面积达到 160 多万公顷，是 1980 年7.6倍[24][25]。

赵秀兰（2010）根据国家气象中心的研究，东北地区气候变化对农业影响总体有利，表现为霜冻害、低温冷害、寒潮、洪涝、冰雹等农业气象灾害减少，作物适宜生育期延长，发育进程加快，全生育期缩短；积温增加且积温带北移东扩明显，主栽作物适宜种植区域扩大；作物品种由中晚熟替换早中熟；作物种植格局的变化为玉米、水稻、马铃薯等喜温作物种植面积扩大，春小麦种植面积减小。在水分为非限制因子的农区，作物气候生产潜力和产量为增加趋势[26]。 

3、未来东北地区的气候变化预估

根据 PRECIS 区域气候模式预测，在未来 A2 和B2 排放情景下，2080s 东北地区的温度升高较其他区域明显，年平均温度较基准时段（1961—1990）升高约3.9℃，特别是冬季和夏季的温度升高显著，升温可达4.4~4.7℃；降水的变化存在季节差异，在 A2 情景下，2080s 年均降水量较基准时段增加 16%，其中冬季的降水增加达到 47.2% ，夏季增加量在 四个季度中最少，为 12.5% ，在 B2 情景下年降水增加约 3.5% ，冬季降水增加达 42.8% ，而夏秋季降水基本没有变化，并且降水的增加主要集中在南部地区。另有预测研究表明，在 A1，A2，B1，B2 四种排放情景下，中国2050s东北夏季增温达到1.1~3.0℃，降水增加 4%~12%，2080s 夏季升温1.4~4.5℃，降水增加约5%~20%[27]。

根据中国气象局国家气象中心的模式组预测，21世纪东北地区的气候变化分3个阶段：初期2011--2030年，中期2046--2065年和后期2080--2099年。预估21世纪初期中国东北地区将可能变暖0.5-1.5℃，21世纪中期高排放中国东北地区可能变暖2.0-3.0℃，低排放可能变暖1.5-2.0℃，到21世纪后期高排放中国东北地区可能明显变暖4.0℃以上，低排放也将可能变暖3.0-3.5℃。此外，计算还表明，对于3种排放情景，中国东北地区北部变暖大于南部。中国东北地区冬夏季降水都要增加，其中夏季大约增加30-50mm，冬季大约增加10-30mm[28]。除对中国东北地区温度和降水变化预估外，这些模式还被用于分析和预估了21世纪后期其他气候要素如温度日较差、霜冻日数、热浪日数、生长季长度、降水强度、干旱日数、径流量、蒸发量、土壤湿度等的可能变化[28]。

中国东北地区到21世纪后期2080--2099年相对于 1980—1999年，温度日较差减小0.4—0.6℃，主要是由于最低温度将可能明显变暖所致。由于变暖，中国东北地区霜冻(最低温度低于0.0℃)日数将减少，热浪(至少连续5d最高温度高于同期气候平均值5.0℃以上)日数将可能增加，生长季(在一年的第一个发生的5个连续日平均气温高于5.0℃和最后一个发生的5个连续日平均气温高于5.0℃之间的长度)将可能延长[28]。

中国东北地区到21世纪后期2080--2099年相对于 1980--1999年，年降水量将可能增加50—1501TIITI，其中，降水强度(年总降水量除以降水总日数)将可能增加，干旱日数(年最大连续干旱日数)将可能减少，径流量将可能略增加。由于到21世纪后期中国东北地区温度明显增暖，因此，蒸发将可能增加0.1—0.3mm／d，相应土壤湿度将可能减少一5％～一15％[28]。

到21世纪后期(2080--2099年) 相对于1980--1999年，在海平面气压场上，冬季西伯利亚高压强度将可能减弱，阿留申低压将可能略加深，中国东北地区气压是负距平即一 0.5～一1.5hPa。夏季太平洋高压将可能加强，亚洲低压中心及附近强度将可能减弱，低压北部将可能加深，中国东北地区气压是正距平即0.0—0.5hPa[29[30][31]。

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