[科普中国]-气候观测

简介

气候观测是指通过各种气象仪器对全球气候系统进行动态观测。不仅包括大气常规观测，也包括各种特殊项目观测，如海冰、太阳常数等项的观测。1

我国现有与气候系统观测有关的观测站网主要由四部分组成：大气观测子系统、海洋观测子系统、陆地观测子系统和空基观测子系统，目前分别由气象、海洋、水利、环保、农业、林业、中国科学院等部门机构和组织和运行，种类较多，涉及大气、海洋、水文、冰雪、陆地生态等多个方面。2我国自20世纪50年代起，与国际同步实施了世界天气监测（WWW）计划，逐步建立了WWW网。2

背景知识地球系统中的大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈构成了气候系统，气候系统中不同圈层之间 的相互作用决定了气候的自然变化。由于人类活动的日益加剧，对气候系统已经产生了显著影响。气候的自然变化和人类活动导致的气候变化对社会经济的发展以及 人民生活的影响日益加大，并涉及到国家安全、环境外交和可持续发展等一系列重大问题。要认识气候变化及其强迫因素、预测未来气候变化，最基础的工作是建立 针对气候目的涉及到气候系统五大圈层的综合气候观测系统，以获取所需的高质量资料和相关产品，提供气候系统变化的详细信息。

气候观测的意义气候变化不仅是国际上的一个热门研究课题，许多领域的规划和决策也必须考虑气候变化的作用。气候观测系统具有重要意义。

（1）气候观测将改进对所发生气候变化的描述，更好地确定气候发生变化的原因（特别是外强迫的作用、气候系统惯性和自然变异），并提高气候预测的可靠性。

（2）气候系统的观测信息将有益于监测和检测气候系统及其变化，记录自然气候变异和极端气候事件，模拟和预报气候变异和气候变化，评价气候变化对生态系统及社会经济的潜在影响，支持了解、模拟和预测气候系统所需的业务和研究。

（3）气候系统的观测也有助于根据气候以及气候变化趋势确定经济发展规划、调整生产布局、防灾减灾、合理利用气候资源、开展生态环境建设和保护等。

（4）气候观测也有助于为我国气候敏感经济部门提供更有效的服务，并为我国国防建设和环境外交提供支持。3

气候观测的要求科学的气候观测系统要求气候观测能够：

（1）描述全球气候系统的现状及其变异；

（2）监测气候系统的强迫，其中包括自然强迫和人为强迫；

（3）寻找气候变化的原因；

（4）预测全球气候变化；

（5）筹划将全球气候变化信息运用到区域和国家一致；

（6）描述在影响评估和适用性中很重要的极端事件，并评估风险和脆弱性。3

气候观测的内容气候观测主要有三方面的内容：大气常规观测、海洋及系统其他成员的常规观测、非常规观测。

大气常规观测19世纪后期到20世纪30年代，世界范围的气候观测只有地面气温、降水量和气压。美国最早绘制了20世纪以来北半球月平均海平面气压图。对流层气温序列最早开始于1958年，且仅限于北半球。1978年以来有了卫星观测，它能覆盖南北两个半球，成为获得覆盖最完整分辨率均匀资料的工具。近年来建立了主要限于全球陆地的全球降水量的格点序列。气温、降水量和气压这三种要素观测序列最长，也是能够反映气候状况的基本要素，成为气候监测的最主要内容。

20世纪30年代以后，逐渐有了高空探测资料。前苏联绘制了500百帕高度周期平均图。美国从40年代开始做西半球北美及邻近海域5天及30天的700百帕高度平均图。日本绘制了世界上最早的北半球500百帕高度月平均图。中国的北半球500百帕高度月平均图序列开始于1951年。目前NCAR等单位初步完成了1958年以来的再分析资料，包括各等压面的高度、温度、风及地面的气温、降水量的格点资料。由于逐日资料，不仅对气候学，对天气学与数值预报等都有重要意义。

海洋及系统其他成员的常规观测海洋是全球气候系统监测中的重要组成部分，但至今海洋资料中最丰富的是海面温度，过去海面温度主要靠商船观测。CODAS资料库收集了1850年以来的资料，其中1949年之前，特别是20世纪末之前，资料覆盖面很小。卫星观测使海温温度资料精度提高，但与船舶观测还有一定的差异，所以两者结合的资料用来绘制海面温度距平图。

海洋观测中的盐度、洋流及深海海温等很缺乏，大部分无系统观测资料，近年来才给出赤道太平洋混合层深度(用20℃等温线的深度表示)及800米深至海面的温度距平。从全球角度看，对盐度及深海海温缺少系统的长期观测资料。

雪盖和海冰面积的观测是冰雪圈监测的主要内容。1924年，前苏联建立目测海冰序列。目前美国设立了全球冰雪分析中心，公布每周及月平均南北半球海冰及雪盖面积，雪盖序列是从1966年开始，而海冰序列是从1974年开始。加拿大重建了20世纪以来的雪盖资料。

过去土壤温度及湿度的观测资料很少。近年来已经有了比较系统的资料，卫星对全球植被进行了观测，获得了高分辨率资料，为气候系统模式提供了重要的基础。

非常规观测目前许多特殊观测获得的资料，对全球气候系统的监测也十分珍贵。太阳常数观测是一个重要的内容，观测表明太阳常数的变化与太阳黑子11年周期中的黑子数成正比。因此，近百年以来以地面为基础进行的太阳常数观测是不可缺少的。但卫星观测与地面观测的详细对比，目前尚缺少。

大气中微量气体的观测也十分重要，冰芯气泡提供了二氧化碳的长序列。其他微量气体如甲烷、氯氟碳化物等也建立了相应的序列。如平流层气溶胶观测对研究火山爆发的气候影响也很重要，也有了相应的卫星观测资料。

气候观测系统全球气候观测系统1990年，瑞士日内瓦召开第二次世界气候大会，按照此次大会的建议，世界气象组织（WMO）、联合国科教文组织的政府间海洋学委员会（IOC）、国际科学联盟理事会（ICSU）和联合国环境规划署（UNEP）1992年共同在发起了“全球气候观测系统”（GCOS）计划。

GCOS的目的在于建立长期的气候观测业务系统，以保证能够获取涉及其气候相关问题所必需的观测资料，并且所以用户都能够得到所需要的资料。GCOS强调气候系统整体，包括物理、化学和生物特性以及大气、海洋、水文、冰雪和陆地过程。

中国气候观测系统中国气候观测系统的发展历程：

1992年，国际上成立了GCOS联合科学技术委员会（JSTC），其作用主要是制定GCOS的整体概念和范畴。为GCOS提供科学技术指导。国家海洋局第二海洋研究所的苏纪兰院士和中国气象研究所研究院周秀骥院士先后担任JSTC委员，并在我国积极推动与GCOS有关的工作。

我国于1997年由13个部委共同成立了“全球气候观测系统中国委员会”，由中国气象局温克刚局长担任主任.

GCOS专家组开展了包括观测内容、时空尺度、精度等优化中国气候观测系统研究以及气候观测资料库的研究，并着手于进行“中国气候观测系统”的编写。

近几年来，由于对气候变化重要性认识的不断上升，在《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC）以及WMO和UNEP联合支持的政府间气候变化专门委员会（IPCC）的推动下，国际上加紧了GCOS行动计划的制定。

2002年，中国召开了“中国气候大会”，会上通过了“中国气候观测系统计划”，并成立新一届“全球气候观测系统中国委员会”，在委员会的领导下成立了“中国气候观测系统实施方案"编写组，先后有30多个多位的80余名科学家和业务人员参与编写工作。

中国气候观测系统以我国有关部门管理的与气候系统相关的大气、海洋、水文、生态、陆地、环境观测系统为基础，编写组历时数年设计了一个高效的、符合我国国情的GCOS接轨的中国气候观测系统，并完成了”中国气候观测系统实施方案“。3

进展2015年建全球气候观测中心和国家气候观象台

2013年10月31日召开的全球气候观测系统(GCOS)中国委员会第七次会议上获悉，《中国气候观测系统实施方案（2013修订）》和“优先行动计划”刚刚审议通过，根据优先行动计划，作为一级优先项目，将在2015年前后建立全球气候观测系统数据中心和国家气候观象台。

据中国气象局气象探测中心副主任曹晓钟介绍，中国气候观测系统的总体目标是建立一个覆盖全面、高效运行、技术先进、数据准确、服务社会的业务运行系统，着眼于对气候系统各个组成部分及其相互作用进行长期的、连续的、不受干扰的科学监测，为社会提供全面的、高质量的基本气候变量监测数据，全面提高对中国气候变化及其影响的认识、理解、模拟与预测技术水平，为中国制定科学合理的减缓与适应气候变化经济政策，维护外交谈判主张与立场，保持社会可持续发展提供有力的基础支撑。4