纬度和经度对人们的居住地点有很大影响,世界上约有一半的人口居住在北纬27度以北的地区。赤道地区主要有炎热的旱季和雨季,相比于赤道附近,30至60度南北纬之间的地区在气候上则变化更多,四季变化明显。
受全球气候变化的影响,春季和秋季这样的过渡季节是否正在变短?
其实一年四季有两种不同的定义方式,分别为天文季节和气象季节。本文将探讨这两种方法,并讨论我们是否应该改变对四季的认知。
天文季节天文季节是基于地球绕太阳公转的位置和地轴的倾斜角度来定义的,一年分为四个天文季节:
春季:始于春分,北半球在3月19日至21日,南半球在9月22日或23日。这时,地球的倾斜使太阳越过天球赤道,从南向北移动,标志着春季开始,白天变长,气温回升。
夏季:始于夏至,北半球在6月20日或21日,南半球在12月21日或22日。这一天,北极最接近太阳,北半球有全年最长的白天和最短的夜晚,南半球则相反,夏季与温暖到炎热的气温相关。
秋季:始于秋分,北半球在9月22日或23日,南半球在3月20日或21日。类似春分,太阳从北向南越过天球赤道。秋季的特征是白天逐渐变短,气温转凉,过渡到冬季。
冬季:始于冬至,北半球在12月21日或22日,南半球在6月20日或21日。这一天,北极最远离太阳,北半球有全年最短的白天和最长的夜晚,南半球正好相反,冬季与寒冷气候和积雪相关。
气象季节气象季节是基于日历月份和气温模式定义的,主要用于数据收集和气候分析。不同于依赖于地球在太阳位置的天文季节,气象季节把一年分成四个等长的三个月周期:
春季:北半球为3月、4月和5月,南半球为9月、10月和11月,这段时间通常标志着冬季结束后气温开始回升。
夏季:北半球为6月、7月和8月,南半球为12月、1月和2月,这是气温最高的时期。
秋季:北半球为9月、10月和11月,南半球为3月、4月和5月,这个季节气温逐渐下降,树叶开始掉落。
冬季:北半球为12月、1月和2月,南半球为6月、7月和8月,这是气温最低的时期。
改变季节定义失败1983年,气候研究员凯文·特伦伯斯的研究发现,气象季节的定义在北半球大陆地区的天气上更为一致,而天文季节的定义更适合南半球的海洋地区。然而,美国通常仍采用天文季节的定义。特伦伯斯通过电子邮件表示:“在我的研究发表后,虽然有些地方尝试进行改变,但最终没有成功。”
气候变化对季节的影响近年来,由于人类活动的影响,气候变化正在干扰传统的四季概念。科学家发现,随着全球变暖,热带地区每十年向外扩展0.1到0.2度纬度,导致一些原本有四季的地区正向只有两个季节的发展转变。
即便在四季分明的地区,天气和温度模式也已发生变化。在美国,冬季转为春季的温暖过程更早发生,冬季持续时间缩短且整体温和。
热浪也开始在夏末出现。2023年8月下旬,美国中部经历了创纪录的高温,特别在8月23日和24日,伊利诺伊州北部和印第安纳州西北部遭受严重影响。这是自1995年7月以来,首次芝加哥连续几天体感温度超过115华氏度(46摄氏度)。
根据2021年《地球物理研究快报》发表的研究,从1952年至2011年,全球变暖已改变了北半球季节的长度和温度。一年四个等长季节的传统已不再存在。夏季越来越长,而春季、秋季和冬季则缩短。夏季平均每十年延长4.2天,过去50年中增加17天,这导致5月至9月间热浪频繁且持续。与之相对,冬季、春季和秋季的时间缩短,时间分别减短了9天、5天和3天。季节的开始和结束变得不同,春季和夏季更早开始,而秋季和冬季更晚。
气温也发生了变化,夏季变得更长更热,冬季也变得温暖。在北美洲北部,冬季温度每十年上升超过0.4摄氏度。由于季节时间和气温模式的变化,较短且温暖的春季和秋季已成新常态。
季节会过时吗?由于气候变化导致季节变化和整体变暖趋势,你可能会怀疑四季的概念是否会过时。特伦伯斯认为这种情况不会发生,但季节的定义可能很快会改变。我们在中纬度地区依然会有冬、春、夏、秋四季,但它们的开始时间和持续长短将有所不同。
特伦伯斯指出,关键在于四季的概念,特别是两个极端季节——夏季和冬季,及两个过渡季节。人们可以重新定义过渡季节,使其缩短。在某种程度上,夏季变得更长。在我们的某些分析中,使用了11月到3月和5月到9月这两个时段,把10月和4月作为过渡月。在美国,春季比秋季更暖。
他补充说,夏季不仅仅是气温,还有天气特征——更多的对流、不稳定性、雷暴等,而冬季则与温带风暴、冷锋有关。有分析显示,如今的夏季比过去多了13天,而冬季则少了20天。
未来的季节是什么样的?即使当前的变暖速度没有加快,未来的季节仍将发生巨大变化。到本世纪末,春季和夏季可能提前一个月开始,而秋季和冬季可能推迟半个月。夏季可能延长至接近半年,而到2100年,冬季可能不足两个月。
虽然地球中纬度地区的传统四季不会消失,但长度和强度正在发生变化。
这些变化预计会扰乱农业季节和物种的自然节奏。植物提早开花和鸟类迁徙可能影响生态群落。温暖的冬季可能对作物产量产生负面影响,因为温和的条件导致芽休眠所需的冷量不足,从而影响作物质量和产量。此外,夏季延长可能导致更频繁的热浪、严重风暴和更长的野火季节,给生态系统和人类社会带来挑战。