提　要　小冰期是数千年来最引人注目的一个冷期，也是近百年变暖的直接历史背景，该时期我国农业扩展范围已与现代相差无几。自然植被被农业植被替换，对区域水循环和气候变化都产生影响。比较冷暖时期该类影响之差别，有利于认识土地覆盖与气候的联系。文中利用全球和区域气候模式，考察小冰期和现代两种全球背景下我国区域土地覆盖变化对七月平均气候状况的影响。结果表明：小冰期夏季偏冷地区主要在北方，农业具有减缓小冰期大尺度降温的效应，而在较温暖且温度变化较小的华南和华中地区，农业则起一定的降温效应；农业对现代气候下的降水影响不大，但在小冰期背景下却导致降水减少。

关键词　农业；土地覆盖—气候关系；区域气候模拟；小冰期；现代暖期

中图分类号　S162

文献标识码　A

文章编号　1000－3037(1999)04－0323－06

1 引言

　　陆面作为接收太阳辐射和地气能量交换的界面，其状况对区域气候有重要影响。这方面已有较多研究^[1、2]。但在不同气候背景下，陆面过程的作用可能并不相同，这一点目前考虑不多。农业相当于以种植物替换了自然植被，也就改变了相应的陆面能量变换过程，从而引起区域气候变化。我国是农业大国，数千年来的农业发展极大地破坏了自然植被。其对于区域气候产生了何种影响，目前还缺乏专门研究。进一步地，在历史上不同的全球气候背景下，农业影响可能有所不同。搞清这一点，有益于全面认识土地覆盖与气候的联系。

　　小冰期是数千年来引人注目的一个冷期，也是近百年变暖的直接历史背景，其气候变化成因分析，比之更久远的历史问题具有更现实的参考意义。小冰期在 17 世纪达到极盛，该时期我国农业扩展范围已与现代相差无几^[3、4]。除了全球偏冷而外，一般地理环境条件与现代差别不大。因此，选择该冷期与现代暖期做比较，可以恰当地判断在全球冷、暖背景下农业对区域气候的不同影响。本文利用全球和区域模式，模拟小冰期和现代暖期背景下不同陆面植被状况对应的我国七月份夏季风盛期的气候差异，从中初步探讨不同全球背景下农业对区域气候的影响。

2 模拟方案

　　本文采用的全球和区域气候模式分别为 NCAR 发展的 CCM2 和 RegCM2。由于目前实现高分辨率的全球模式尚存在技术上的困难，利用嵌套的高分辨率区域模式来研究区域气候问题，是较为现实的途径。CCM2 是由地球大气运动原始方程组导出的垂直分层 18 层、球面 15 波菱型截断的谱模式^[5]。CCM2 由观测到的具有季节变化的海表面温度气候场驱动，积分 11 年，取后 10 年平均气候场，从中导出运行区域模式所必需的各种要素场。RegCM2 水平分辨率为 60km，在东亚区域气候模拟研究中效果良好^[6、7]。模式考虑的植被类型在东亚范围包括：农业植被、矮草、高草、常绿针叶林、落叶阔叶林、常绿阔叶林、混交林和半荒漠。我们仅在区域模式内考虑农业植被和自然植被的互替。

　　首先设计两套全球气候背景的 CCM2 数值试验。其一代表现代，大气二氧化碳含量为 330μmol·mol^-1。另一代表小冰期盛期，大气二氧化碳含量为 250μmol·mol^-1，同时大气顶太阳辐射减少 0．5%。这些数据是根据南极冰芯中提取的过去大气成分资料以及有关太阳活动的研究而取定的，在以往模拟小冰期的研究中也有类似应用^[8]。在两套全球背景下，嵌入区域模式，并分别考虑自然植被和农业植被，对七月份气候作数值模拟。

3 模式能力简评

　　首先需要考察现有模式对实际气候的模拟能力。当然应认识到：目前设计的模拟气候与观测到的气候并没有一一对应的联系，因为我们并没有也不可能在观测到的所有背景条件下积分气候模式，决定气候的很多因素在不同年份可以大为不同。模式气候可以被视为某种平均状态。我们考虑用欧洲中期预报中心整理的多年平均大气环流资料和我国近几十年平均站点气候资料作为观测依据，来考察现有模式能否抓住东亚区域气候和大气环流的一些基本特征。

　　对我国大部分地区来说，夏季风系统是决定夏季气候的最重要因素。季风模拟的好坏，决定了东亚区域气候模拟的好坏。图 1 给出观测和模拟的七月份 850hpa 风场。可见，来自西太平洋的东南季风和来自印度洋的西南季风，在我国东南部汇合，形成较强的气流。内陆地区则有一个相对较弱的风区。看来现有模式还是把握住了这一基本的风场特征。

图 1 东亚区域七月 850hpa 风场（上图为欧洲中期天气预报中心分析的 1981～1989 年观测平均，下图为现代背景下的模拟结果）
Fig.1 Monsoon currents in July at 850hpa in East Asia (Up: mean observation during 1981～1989 from ECMWF; Down: model output under modern global conditions)

　　地面气候要素场如温度和降水的模拟，是现有气候模式能力的薄弱环节。主要是因为近地面要素场受更多局地因素的影响，现有模式无法考虑。另外，也正由于局地性较强，近地面气候要素的观测很难像大气环流观测那样被处理成网格化的资料场。这就限制了观测和模拟结果的可比性。以图 2 给出的七月平均温度场为例，观测表明，青藏高原地区为一较低温度中心，东南部温度增高，西北干旱地区也有较高温度。模拟的温度场也大致体现了这一格局，但显然夸大了地区间的温度差异。

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