人类活动对气候系统的影响——解读IPCC第六次评估报告第一工作组报告第三章

2021年8月,政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告第一工作组报告发布。该报告清楚表明,近百年来气候系统正在发生广泛而迅速的变化,人类活动已使得大气、海洋和陆地变暖。本文通过对报告第三章的摘译,介绍了报告中关于人类活动对气候系统影响的主要结论,包括人类活动对大气和地表、冰冻圈、海洋、生物圈以及气候变率的影响。基于最新的观测资料、新一代气候模式结果以及不同的检测归因方法,通过评估近年来该领域的最新文献表明,以温室气体为主的人类活动可以在气候系统多变量变化中被检测出来。     

我们未来的气候:人类的干预有多大?

对有关气候变化的观测事实和可能原因的研究做了简要回顾和总结，对21世纪人类活动和自然因子对气候系统的可能影响做了扼要讨论。近20余年全球气候变化科学有明显的进步，但要对21世纪气候趋势做出可靠预测，还需要在过去气候演化历史和成因、全球碳循环、气候系统模式与模拟、土地利用和土地覆盖变化的影响以及气候系统的稳定性等方面开展深入研究，以便进一步减少科学上的不确定性。     

气候变化科学方面的几个最新认知

IPCC第六次评估报告（AR6）第一工作组报告主要从以下几个方面的进展提升了我们对气候系统变化、气候变化原因以及预估未来气候系统变化等方面的认知,对过去气候变化及其与人类活动的关系有了更加清晰、可靠的认识。综合多重证据评估指出,全球气候正经历着前所未有的变化;包括极端事件在内的归因进展已把人类活动对气候系统影响的认识从大气圈扩展到水圈、冰冻圈和生物圈,进一步强化了人类活动影响全球和区域气候的认识;有关区域气候变化信息的内容更加丰富,与各行业和敏感地区的气候变化影响联系更加紧密,使这些信息能更好地为气候变化风险评估和气候变化区域适应提供支持;气候模式和约束预估方法的发展以及对气候敏感度认识的深化,减少了未来不同排放情景下全球地表温度（Global Surface Temperature,GST)、海平面上升和海洋热含量的变化预估的不确定性。这份最新报告对我国提升气候变化研究水平和防灾减灾应对能力具有十分重要的指导意义。     

人类活动对气候影响的研究Ⅱ.对东亚和中国气候变化的影响

系统总结和介绍了20世纪90年代以来作者所开展的有关人类活动对东亚和中国气候影响的一系列研究活动.其中包括温室气体辐射强迫及其气候效应,大气微量气体的全球增温潜能,对流层和平流层气溶胶的辐射气候效应,气候系统外部因子对中国气候影响的总体评估,人类活动对中国和东亚地区未来气候变化的影响,以及20世纪和21世纪东亚及中国的气候变化.同时给出了一系列研究成果,这些研究成果对于正确认识和准确预测东亚地区以及中国气候变化具有十分重要的意义.     

近年来太阳活动和气候(天气)变化联系性的研究

一简单地说气候变化是由于气候形成因子中某个因子或某些因子发生异常而引起的。而气候形成的因子却众说纷纭,归纳起来有辐射、大气环流与下垫面三方面的因子。这是传统的看法。最近美国科学院提出“气候系统”这一新的概念,他们认为这系统里有五种自然分量,即大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈与生物圈。无论是三大因子,或者气候系统,气候应该是太阳-地球、海洋-大气、陆地-大气以及人类活动-大气之间四种关系错综复杂相互作用的最终产物。气候变化就是它们之间的异常所造成的。气候变化的时间、空间尺度变幅很大,当然这两者是相互对应的。最长的时间尺度可大至10~8—10~3年,短者10~0—10~1年。短于10~0年者应属于天气变化的范畴。众所周知,在地球形成以来的50亿年里,气候一直在变化着,并且发生多次剧烈的变化。可是更使人们关切气候变化的应该说自本世纪七十年代以来的十年里。有人作过粗略估计,在1950—1960年间共发表了七百余篇关于气候变化     

气候观测系统及其相关的关键问题

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。该文回顾了气候观测系统设计在中国的发展以及中国气象科学研究院在组织设计中国气候观测系统中的作用, 并指出了在建立我国气候观测系统中存在的一些需要改进的方面。在对气候观测系统进行分析的基础上, 指出了与建立气候观测系统相关的10个方面的关键问题, 这些问题包括:气候观测系统的科学需求、气候观测系统的代表性、全面性、规范性、对气候预测和预估及模式发展的支撑性、多学科应用性、社会经济性、资料开放共享性以及气候系统资料的同化再分析和历史资料的抢救。     

气候预测与世界气候研究计划

气候变化和异常对人类活动和社会经济的长期发展有很大的影响，非洲及其它大陆上的持续性干旱．中国江淮洪涝乃至新疆“96·7”大暴雨等均为其例证。对气候变化和异常的预测已成为社会、经济发展的要求。与研究天气变化不同，研究气候变化涉及到更长的时间尺度。在这样的时间尺度内，仅考虑大气是不够的，要考虑包括大气、海洋、冰雪圈、陆地表面和生物圈在内的气候系统。对气候系统进行定量观园和综合分析，对气候形成和变化的动态过程进行理论研究和数值模拟是当代气候学研究的特点。而在此基础上准确理解气候变化的机制，使气候预测的可…     

IPCC第五次评估报告对古气候的新认识

<正>认识历史时期的气候变化规律是理解现在气候变化以及预估未来气候变化的基础。随着20世纪以来人类活动对气候变化的影响不断增强,古气候研究所提供的长时间尺度上由自然变化驱动的气候变率信息对准确认识现代气候变化更为重要。代用资料是古气候研究的重要手段,包括岩石、沉积物、冰芯、树轮、珊瑚、贝壳或微化石等。通过对代用资料的分析可以推断不同气候区在历史时期的气候波动和气候系统变化。随着大气物理学理论的不断发展、古气候学研究方法的不断改进及代用资     

IPCC AR6报告解读：人类活动对气候系统的影响

2021年8月9日,IPCC发布了第六次评估报告(AR6)第一工作组报告,报告第三章“人类活动对气候系统的影响”定量评估了人类活动对气候系统的影响程度以及气候模式对观测到的平均气候、气候变化和气候变率的模拟性能。报告基于气候系统的多个圈层变量的综合评估明确指出,毋庸置疑的是,自工业化以来人为影响已经使大气、海洋和陆地升温;支撑本次评估的国际耦合模式比较计划第六阶段（CMIP6）气候模式模拟的大多数大尺度气候指标的近期平均气候,相比前一次评估报告（AR5）中的CMIP5模式结果有所改进。报告在更广泛的领域和区域提供了更多证据表明气候系统中的人类活动影响,但受制于观测、模式与过程认知的不足,在大气、海洋、冰冻圈、生物圈及气候变率模态的多个指标变化中人为影响的贡献方面仍然存在不确定性甚至缺少研究。     

IPCC气候变化自然科学认知的发展

过去20年来,随着观测手段的改善、气候模式的进步以及分析方法的提升,人类对气候变化事实、原因和未来趋势的认识水平不断深化,进一步确认全球气候系统变暖是毋庸置疑的,人类活动是20世纪中叶以来气候变暖的主要原因,未来气候系统仍将继续变暖。IPCC评估报告极大地促进了气候变化自然科学的进展,并为适应和减缓气候变化奠定了坚实的科学基础。     

土地利用和土地覆盖变化对气候系统影响的研究进展

土地利用和土地覆盖变化（LUCC或LULCC）不仅对人类赖以生存的地球环境有重要影响,同时与人类福祉密切联系。人类活动对气候的强迫不仅包括温室气体排放导致的气候变暖,还通过直接改变地表物理性状以及间接改变其他生物地球物理过程和生物地球化学过程等对气候系统产生深刻影响。作者在此认识的基础上回顾了LUCC对气候系统影响的研究历史,结合新近的研究结果归纳了诸如森林砍伐、城市化、修坝等LUCC活动在区域和全球尺度的气候效应。LUCC具有高度的空间异质性,因此气候系统对它的反馈也具有明显的空间差异。由于全球平均后变化幅度相对区域上的小,LUCC对区域气候影响显著,而对全球气候影响不明显。它对区域气候的影响取决于反照率、蒸散发效率和地表粗糙率等变化的综合效应：在热带地区LUCC主要引起温度升高,在高纬度地区使温度下降。在全球尺度上LUCC导致气候的变暖主要通过减少蒸散发和潜热通量引起陆表水循环的改变,其次通过改变地表反照率导致辐射强迫改变。最后指出目前LUCC在气候变化学科中的研究所存在的问题。在此基础上提出了未来的研究首先需要评估的3个气候指标,并提倡多学科间的相互合作。     

全球大气污染问题

文内讨论了由于人类活动过程引起的平流层和对流层大气组成成份变化问题,及其对全球气候可能造成的影响。使空气污染的气体不仅在工业地区应该考虑,而且在世界范围内也越来越引起人们的注意。这是由于大气中组成成份的长期变化以及由此而影响气候变化的结果所引起的。对大气中的一些重要成份(它们有一部分是人类活动影响而产生的)进行简单的分     

全球气候变化的影响因素、机制及其效应概述

本文综合国内外有关资料, 从全球气候系统辐射能量平衡原理出发, 概述了影响全球气候长期变化的几个主要外部强迫因素：大气上界辐射变化（ 地球轨道形状变化和太阳活动） 、温室气体变化、气溶胶和火山活动、下垫面物理景观变化。分别论述了他们对气候变化的影响机制、辐射效应及作用效果。这些因素多与人类活动有关。     

世界气候计划

由于气候的自然变化对粮食生产、能源、水资源及社会其它方面的影响,以及人类活动与气候的可能变化之间的关系,已日益引起全世界的广泛注意。1979年在日内瓦召开的世界气候大会上决定,继全球大气研究计划(GARP)之后,制定一个世界气候计划(简称WCP),并宣布80年代为“国际气候十年”。这标志着世界气象组织工作重点的一次新转变。在WMO1988-1997年的第二个长期规划中,WCP仍是一项主要的活动计划。一、WCP的目的制定世界气候计划旨在:应用气候知识有利于社会、经济活动;改进对气候过程的了解;决定气候的可预报性;研究和发展气候预测方法;确定人类对气候影响的程度;监测气候变化或变迁(包括人为和自然因子),发展气候警报系统,以告诫政府气候如何影响社会、经济活动。     

人类影响气候的现况

引言人类活动有可能会影响气候变化,这是大家所关心的事。因此,应对人类在全球气候变迁中可能起的作用,作出判断。对于人类活动已经或将引起气候改变的问题,看法上并不一致,这是因为我们对于污染和全球气候之间的关系了解得太少。本文主要是讨论某些大气成份的最近变化情况。一、二氧化碳大多数气象学家认为,大气中二氧化碳和浑浊度的不断增加,最有可能是人类无意识地影响全球或局地气候变化的一种现象,所以应首先考虑二氧化碳。     

气候变率的性质

气候变率不仅起因于复杂的大气动力学特征,而且也由于大气、海洋、生物圈、冰雪圈等的反馈作用。一些外部因素,例如太阳变化,火山爆发和人为产生的污染也会影响气候。观测到的变化在时间尺度上从每天的天气波动直到温度、降水和大气坏流的十年期变化。长期变化包括平均状况和变率两方面的变化,如果不考虑全球状况,除对非常短的时间尺度外,是不能认识天气和气候的局地和区域变化的。本文用已经观测到的气候变化的一些例子来阐述上述看法,讨论了气候预报的可能性。对地球复杂气候系统认识的改进是进行实用的气候预报的先决条件,而且,显然需要更进一步的观测和模拟研究。     

北京气候中心气候系统模式研发进展——在气候变化研究中的应用

较全面地介绍了北京气候中心气候系统模式(BCC_CSM)研发所取得的一些进展及其在气候变化研究中的应用,重点介绍了全球近280 km较低分辨率的全球海-陆-气-冰-生物多圈层耦合的气候系统模式BCC_CSM1.1和110 km中等大气分辨率的BCC_CSM1.1(m),以及大气、陆面、海洋、海冰各分量模式的发展。BCC_CSM1.1和BCC_CSM1.1(m)气候系统模式均包含了全球碳循环和动态植被过程。当给定全球人类活动导致的碳源排放后,就可以模拟和预估人类活动对气候变化的影响。BCC_CSM1.1和BCC_CSM1.1(m)已应用于IPCC AR5模式比较,为中外开展气候变化机理分析和未来气候变化预估提供了大量的试验数据。还介绍了BCC_CSM1.1和BCC_CSM1.1(m)参与国际耦合模式比较计划(CMIP5)的大量试验分析评估结果,BCC_CSM能够较好地模拟20世纪气温和降水等气候平均态和季节变化特征,以及近1000年的历史气候变化,所预估的未来100年气候变化与国际上其他模式的CMIP5试验预估结果相当。初步的分析表明,分辨率相对高的BCC_CSM1.1(m)在区域气候平均态的模拟上优于分辨率较低的BCC_CSM1.1。     

地球气候系统的年代与更长时间尺度的变率

随着对人类活动影响、地球二氧化碳及痕量气体循环,及其可能带来的未来气候变化后果的日益重视,人们将进一步去了解１０、１００年甚至更长时间尺度的气候系统的状态。由于气候系统的许多低频现象及一些长期变化,是由大气与海洋耦合、生物地球化学循环、冰雪圈和内部动力作用引起的,使长期变率更具挑战性。以年代乃至更长时间为尺度的气候变率,应从跨学科的角度及运用某些为特定问题研制或收集的,富有挑战性的模式或数据集进行研究。地球气候系统的年代及更长时间的变化涉及面很广,本文着重介绍１９９１～１９９４年所进行的研究,并…     

AOGS第六届学术年会气象学研究报告综述

简要综述了第六届亚洲大洋洲地球科学学会（AOGS）学术年会有关天气和气候的可预报性、协同亚洲季风试验、季风变化及其模拟与预测、气候变化与热带气候灾害、中层大气研究、中尺度气象学与台风研究以及卫星资料应用等方面的报告内容。在全球气候变化的大背景下,季风的年代际变化特征,可能成因及其对天气气候的影响是目前研究的热点问题之一。对亚洲季风系统形成机制的探讨及其与气候系统关系的研究有助于提高数值模式对季风系统的模拟能力,从而能够更好地预测季风系统及其演变。集合预报,特别是多模式超级集合预报方法引起了人们广泛的兴趣。研究报告指出,多个积云对流参数化方案的集成、集合卡曼滤波、条件非线性最优扰动法以及滑动训练期超级集合预报技术对数值天气预报的准确率都有明显改善。＂可预报性障碍＂在数值模式对大气环流的预报中同样存在。＂可预报性障碍＂本质上反映了系统的季节变化对预报结果的影响。研究还表明,热带气旋频率和强度的变化取决于在其形成的海域是动力因子还是热力因子起主导作用,如热力因子起主导作用则气候变暖会使该区域的热带气旋活动频率和强度增加。一些研究指出,中高纬度阻塞形势持续异常及南海的热源异常可能是造成2008年初中国南方低温、雨雪和冰冻灾害的主要原因。Formosat-2和Formosat-3等卫星观测资料的广泛应用将极大地提高数值天气预报、气候监测和空间天气预报水平。     

用气候模式模拟大气中二氧化碳浓度增加对气候变化的影响

一、引言人类活动对气候变化的影响以及气候变化对人类的影响问题在近二十年来被许多气候学家所注意。人类活动对气候影响中最受注意的是 CO_2增长的效应。许多观测及分析研究已经证实,大气中