气候变化中海洋和冰冻圈的变化、影响及风险

本文系统梳理了IPCC 《气候变化中的海洋和冰冻圈特别报告》(SROCC)的主要结论,并对主要观点进行了解读。报告主要关注全球变暖背景下高山、极地、海洋和沿海地区现在和未来的变化及其对人类和生态系统的影响,以及实现气候适应发展路径的方案。在全球变暖背景下,冰冻圈大面积萎缩,冰川冰盖质量损失,积雪减少,北极海冰范围和厚度减小,多年冻土升温,全球海洋持续增温,1993年以来,海洋变暖和吸热速度增加了一倍以上。同时,海洋表面酸化加剧,海洋含氧量减少。全球平均海平面呈加速上升趋势,2006—2015年全球海平面上升速率为3.6 mm/yr,是1901—1990年的2.5倍,但存在区域差异。高山、极地和海洋的生态系统的物种组成、分布和服务功能均发生变化,并对人类社会产生了显著负面影响。极端海洋气候事件发生频率增多,强度加大。1982年以来,全球范围内海洋热浪的发生频率增加了一倍,且范围更广,持续时间更长。海平面持续上升加剧了洪涝、海水入侵、海岸侵蚀等海岸带灾害,并影响沿海生态系统。海洋及冰冻圈的变化及其影响在未来一定时期仍将持续,应对这些影响而面临的挑战,应加强基于生态系统的适应和可再生能源管理,强化海岸带地区的海平面上升综合应对,打造积极有效、可持续和具有韧性的气候变化应对方案。     

青藏高原与全球环境变化研究进展

文章从 4个方面简要介绍了青藏高原与全球环境变化的最新研究进展 :(1)新生代青藏高原的隆升过程与东亚环境演化 ;(2 )末次间冰期以来的气候环境记录及重大气候突变事件 ;(3)青藏高原2ka以来温度、降水变化特征 ;(4 )青藏高原近代气候变化及其环境响应。主要结论有 :第三纪青藏地区曾两次隆升与夷平 ;7MaBP开始高原再次抬升 ,3 6MaBP以来经历了强烈隆起。高原季风的形成演化与高原隆升过程紧密相联 ,2 5MaBP高原季风由浅薄系统变为深厚系统 ,现代季风格局形成。在约 1 1～ 0 8MaBP间青藏高原进入冰冻圈 ,西北地区干旱化、主要沙漠扩展、周边地区新的黄土体系形成均与此有关。高原气候在冰期 /间冰期循环时间尺度上具有升温缓慢、降温迅速的特征。达索普冰芯记录中的CH4 浓度高出极区 15 %～ 2 0 %,并具有很大的波动性。青藏高原最新的一次大湖期时代在 40～ 2 5ka ,代表着一次特强的夏季风暖湿事件。古里雅冰芯研究发现气候突变事件频繁。高海拔地区比低海拔地区对全球气候变化反应更敏感。根据冰芯、湖芯、树轮和历史文献恢复揭示了2ka以来高原温度降水变化特征。百年来青藏高原气候经历了 3次突变 ,2 0世纪 5 0年代以来的变暖趋势超过北半球及同纬度地区。高原冰冻圈 (包括冰川、积雪和冻土 )对近代     

北极快速增暖背景下冰冻圈变化及其影响研究综述

北极具有独特的地理位置和战略地位,是当前全球变化研究的热点区域之一。北极增暖是全球平均值的两倍以上,被称为“北极放大”现象。在北极快速增暖背景下,冰冻圈尤其是海冰显著萎缩,对北极乃至中纬度天气气候产生深远影响。对北极快速增暖背景下冰冻圈主要要素（包括海冰、冰盖、冰川、积雪和冻土）时空变化特征及未来预估进行了综述,同时总结了海冰变化对北极气候系统（大气圈、水圈、岩石圈和生物圈）以及中纬度极端天气气候事件的影响。指出当前北极冰冻圈变化研究受观测资料缺乏及模式模拟不确定等问题限制,其机理及对中纬度天气气候影响机制仍存在争议。未来还需要加强北极地区的综合监测,提高模式对北极气候系统物理过程的模拟能力,进行多模式、多数据、多方法的集成研究。     

青藏高原古里雅冰帽冰碛和冰水沉积物粒度特征及其意义

冰冻圈演化不仅与青藏高原水塔变化、地表侵蚀风化及荒漠化密切相关,还深刻影响着亚洲季风系统和全球气候,冰碛物的粒度组成可以为冰冻圈演化提供重要信息,但高原冰碛物的特征粒度组成及其形成机理仍不清楚,高原冰碛物与高原冷黄土及河湖沉积物的关系也不明确。为此,选择青藏高原最大的冰帽——古里雅冰帽的冰碛物及系列冰水沉积物,开展系统粒度组成研究。研究发现：自终碛到冰川前端冰水扇及下游河流冰水沉积均表现出特征的双峰模态,即1~3 Φ（500~125 μm）的中细砂峰和6~8 Φ（16~4 μm）的细粉砂峰,前者可能由冰川压碎、寒冻风化崩裂作用造成,后者由冰川研磨作用形成,并受到源区基岩岩性软弱和组成颗粒大小的影响。冰川磨蚀的细粉砂组分含量,从冰碛物经冰水扇、河流到湖滩沉积物整体呈现减小趋势,粗粉砂在湖滩沉积中几乎完全被风吹走,粗粉砂直接成为下游黄土的物源并富集其中成为黄土特征组分,水流分选在开口湖泊中产生粗、细粉砂的明显富集,这些证据揭示出,无论是与冰川发育相关的尾闾湖沉积还是近源、远源的青藏高原及周边黄土沉积,其粉砂组成和来源,均可为高原冰冻圈的形成演化提供重要信息。     

最近十多年来冰冻圈加速萎缩——IPCC第六次评估报告之冰冻圈变化解读

政府间气候变化专门委员会（IPCC）于2021年8月发布了第六次评估报告第一工作组报告《气候变化2021：自然科学基础》。该报告基于最新的观测和模拟研究,评估了冰冻圈变化的现状,并采用CMIP6模式对未来变化进行了预估。报告明确指出,近十多年来冰冻圈呈现加速萎缩状态：北极海冰面积显著减小、厚度减薄、冰量迅速减少;格陵兰冰盖、南极冰盖和全球山地冰川物质亏损加剧;多年冻土温度升高、活动层增厚,海底多年冻土范围减少;北半球积雪范围也在明显变小,但积雪量有较大空间差异。冰冻圈的快速萎缩加速海平面的上升。未来人类活动对冰冻圈萎缩的影响将愈加显著,从而导致北极海冰面积继续减少乃至消失,冰盖和冰川物质将持续亏损,多年冻土和积雪的范围继续缩减。报告也提出,目前冰冻圈研究仍存在观测资料稀缺、模型对各影响因素的敏感性参数和过程描述亟需提升、对吸光性杂质的变化机制认知不足等问题,从而影响了对冰冻圈变化预估的准确性,未来需要重点关注。     

中国冰冻圈水文过程变化研究新进展

冰冻圈显著的变化已经对冰冻圈水文过程产生了一系列影响。本文重点梳理和分析了近20年，尤其是近10年以冰川融水、融雪径流、冻土水文等为主体的中国冰冻圈水文过程变化研究方面取得的新进展：①在冰川融水变化研究方面，对不同尺度的冰川融水开展了全面研究，发现冰川融水呈现全面增加之势；对冰川融水"拐点"是否出现进行了科学辨识，有了基本认识；对冰川融水过程进行了模型模拟，取得显著进展。②在融雪径流变化研究方面，通过对不同流域融雪径流估算，可基本掌握各河流的融雪贡献率；中国融雪径流变化差异较大，增减不一；融雪期变化具有普遍性，突出特点是峰值提前。③在冻土水文研究方面，通过对地表水-活动层壤中流-多年冻土层上水之间关系的研究，揭示了冻土区径流形成的重力和热力耦合机制；多年冻土变化对地表径流的影响已经显现，主要表现在冬季（枯水季）径流增加；已经发现多年冻土退化对径流有直接补给作用，在一些流域补给量可能达到一定量级。     

气候变化对冰冻圈国家领土博弈的地缘影响

冰冻圈变化的自然过程影响着国家领土博弈地缘关系的建构。基于人地关系思想,以变化-影响-适应为主线建立气候变化影响下冰冻圈国家领土博弈的研究框架,分析自然因素对冰冻圈地缘结构的塑造和对冰冻圈国家身份-利益的建构,以及极地海权、陆权和其他地区领土博弈所形成的双多边地缘关系。研究结果：① 冰冻圈领土博弈地缘结构初步形成。理念层面,自然要素成为气候政治的力量之一,冰冻圈领土博弈体现出传统地缘逻辑;空间层面,气候变化释放极地、高山等新运筹空间,北极、南极成为大国博弈焦点;物质层面,极地海权和陆权利益是大国博弈的主要目标。② 冰冻圈国家身份-利益影响其冰冻圈地缘政治行为,其身份认同的客观基础之一是在冰冻圈分布结构的相对位置。③ 冰冻圈国家领土博弈地缘关系有“趋利”“避害”两类。“利”指为赢得极地海权、陆权,气候变化下西方大国和地区大国开始争夺南北极200海里外大陆架权属,加强极地实质性“硬、软存在”战略布局,美国和丹麦强化格陵兰岛北极战略支点作用;“害”指冰冻圈灾害引起的跨境气候移民等国家利益受损问题。     

The rapidly shrinking cryopshere in the past decade：an interpretation of cryospheric changes from IPCC WGI Sixth Assessment Report北大核心CSCD

The Working Group I report of the Sixth Assessment Report（AR6）of the Intergovernmental Panel on Climate Change（IPCC）was released in August 2021. Base on updated and expanding data, AR6 presented the improved assessment of past changes and processes of cryosphere. AR6 also predicted the future changes us⁃ ing the models in CMIP6. The components of cryosphere were rapid shrinking under climate warming in the last decade. There were decreasing trends in Arctic sea-ice area and thickness. Sea-ice loss was significant. The Greenland Ice Sheet, the Antarctic Ice Sheet and all glaciers lost more mass than in any other decade. Global warming over the last decades had led to widespread permafrost warming, active layer thickness increasing and subsea permafrost extent reducing. Snow cover extent in the Northern Hemisphere also decreased significantly. However, the variations of snow depth and snow water equivalent showed great spatial heterogeneity. The rapid shrinking of the cryosphere accelerated the global mean sea level rise. The impact of human activities on cryo⁃ sphere will become more significant in the future. The Arctic sea-ice area will decrease, and the Arctic Ocean will likely become practically sea ice-free. The Greenland Ice Sheet, the Antarctic Ice Sheet and glaciers will continue to lose mass throughout this century. Permafrost and Northern Hemisphere snow cover extent will con⁃ tinue to decrease as global climate continues to warm. In addition, there are still uncertainties in the prediction of cryosphere due to the absence of observations, the poor sensitivity of models to the components and processes of cryosphere, and the inexplicit represent of the mechanism of light-absorbing impurities. More attentions should be paid on these issues in the future. © 2022 Science Press (China). All rights reserved.     

SROCC:海洋热含量变化评估

工业革命以来,大气中温室气体不断增加,驱动了全球变暖。IPCC第五次评估报告(AR5)指出,人类排放的温室气体导致的地球系统能量增加中90%以上都被海洋吸收,使得海洋增暖,海洋热含量增加。IPCC最新发布的《气候变化中的海洋和冰冻圈特别报告》(SROCC)发现：自1970年以来,几乎确定海洋上层2000 m在持续增暖。1993—2017年间的增暖速率至少为1969—1993年的2倍,体现出显著的变暖增强趋势。此外,在20世纪90年代以后,2000 m以下的深海也已观测到了变暖信号,尤其是在南大洋(30°S以南)。在1970—2017年间,南大洋上层2000 m储存了全球海洋约35%~43%的热量,在2005—2017年期间增加到45%~62%。基于耦合气候模型预估,几乎可确定海洋将在21世纪持续增暖,2018—2100年间海洋热含量上升幅度可能是1970—2017年间的5~7倍(RCP8.5情景)或2~4倍(RCP2.6情景)。变暖导致的热膨胀效应贡献了1993年以来全球海平面上升的约43%。