气候学：过去、现在与未来.pdf

自然 杂 志 第32卷第4期 专题综述 气候学：过去、现在与未来 高登义 研 究员 ，中国科学 院大气物理研究所 ，北京 100029 关键词 气候系统 现代气候学 宇宙气候学 气候变化 适应性 自20世纪70年代提出气候系统概念以来，气候学研究发生了巨大的变化 。本文把此后的气候学研 究视为现代 气候学，而之前的称为过去 的气候学。作者认为。未来的气候学是从天文气候学到宇宙气候学 ；由于气候变化及其预 测的不确定性 ，人类必须学会适应气候变化 ，求得可持续发展。 “气候”一词众所周知 ，然而要正确理解它 的含义却 是经过漫长历史过程 的。在 《词源》中气候定义为 “气 象，节令的变化”；在 《辞海》中气候定义是 “某一地 区多 年 的天气特征 ”。20世纪末 ，中国大气科学家认为[ ， 气候是地球与大气之间长期 的能量交换与质量交换过 攀学 ．+ 程所形成的一种 自然环境 因子，气候 的含义不只是几个 要素 的简单平均状态 ，而是热量 、水分及大气运动的综 厂+I凝结 冰午I、 合状态 的统计特征 ，它既包括平均状态 ，也包括各种状 L／_L l t==壤湿度 态的可能分布及其极端状况 。 f 盐度 一 随着人们对气候成 因的深入研究和认识 ，在 20世 径流 I 纪70年代提 出了气候系统的概念[。经过不断完善 ， = 大气 气候系统的概念逐渐 明确 ：气候系统是 由大气 圈、水圈、 cW=水文圈 (海洋) 冰雪圈、岩石 圈和生物圈等 5个 圈层组成 ，这 5个子系 冰雪幽 (雪和冰) e岩石圈(陆地) 统之间有着非常复杂 的非线性联系 。其 中，任何一个子 @=生物圈 系统变化 ，其他子系统都将发生相互影响的变化 ，从而 图 1 气候系统及其子系统不意 图 引起各种 时问和空 间尺度的气候变化 ，同时，各子系统 之间的非线性相互作用也决定 了气候系统对外部强迫 版)中，气候学定义为 “研究气候特征、变化规律及其形 (如太阳辐射变化)的响应方式 (图 1)。 成的学科”。显然，在 19世纪 2()年代前 ，气候学在 中国 由上可见 ，气候是气候系统 内部各子系统之 间所达 还没有得到重视。 到的一种缓变平衡态 ，通常所说 的某地 的气候是指在相 以我 国气象学奠基人竺可桢先生为代表的中国早 对较长时期 中得到的相对平衡 (即缓变)的状态 。至于 期气候学家 (诸如张宝垫、吕炯 、么枕生等)，在统计气候 到底采用哪些要素来表征气候的这种平衡状态 ，这是～ 学、地理气候学和物候学方面开启 了先河 。其 中，竺可 个 比较 复杂 的问题 ，它 随各种气候类型而异，表示某地 桢先生 的 《中国近五千年来气候变迁初步研 究》[3]是历 气候状态 的要素应该是多维的，任何单独或有限的变量 史代表作 ，文 中应用气候观测 资料、物候资料和地方 志 都不能很好地表示某地的气候状态 。例如 ：尽管两地 的 资料综合研究我 国近