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清代雨雪分寸其时间分辨率高、空间覆盖范围广等优点被认为是重建高分辨率历史气候变化最可靠的资料之一。本文结合清代雨雪分寸记录和现代气象观测数据,重建了过去300年长江中下游地区27个站点及区域平均的冬季雨雪、降水和温度变化,以及南昌冬半年的初终雪变化。统计分析了冬季气候的年~年代际变率、阶段性变化趋势、空间格局及周期性等特征。并将重建序列与太阳黑子数、太平洋年代际振荡、北大西洋涛动及厄尔尼诺-南方涛动等气候驱动因子建立关联,进而探讨长江中下游冬季气候变化的可能原因。主要研究结论如下:
⑴20世纪中叶以来的冬季降水主要由降雨构成,其比例达到70%,而18~19世纪冬季降水中的降雪比例较高,长江以北达到60%,长江以南达到40%以上。
⑵冬季降水和降雨变化呈现逐渐增加的趋势,现代的降水日数和降水量比18世纪多9天和68mm,降雨几数和降雨量比18世纪多10天和79mm;冬季降雪呈现倒U型变化,在19世纪达到最高水平,20世纪中叶以来逐渐减少,现代的降雪日数和降雪最比19世纪分别少3天和26mm;现代的降雪率比历史时期约低30%。区域差异上,随着纬度的降低冬季降水和降雨逐渐增加,降雪日数和降雪率逐渐减少,并且这种差异在现代更为明显。
⑶过去300年的冬季温度呈现明显的年~年代际变率,年际振幅达8.7℃,年代际振幅达3.8℃;阶段性变化特征显著,1791~1910年相对寒冷,1911~2007年相对温暖,二者的冬季温度相差1.3℃,并且20世纪末期至21世纪初期是过去300年中冬季最温暖的时期。区域差异上,随着纬度的降低冬季温度逐渐降低,最北部与最南部地区的温度相差约5℃。
⑷现代初终雪日明显晚于历史时期,现代的初雪日和终雪日多发生于1月份和2月份,而历史时期则多发生于12月份和次年1月下旬至2月上旬;现代和历史时期的降雪期长度基本相当。
⑸太阳黑子数、PDO与长江中下游的冬季降水和温度变化关系密切,在年代际尺度上表现为太阳活动越剧烈,冬季降雨口数越多,降雪日数越少,冬季越温暖的对应关系;在世纪尺度上表现为PDO出现暖位相时,长江中下游的冬季较温暖。