全球气候变暖:浅谈从AR5到AR6的认知进展

自政府间气候变化专门委员会（IPCC）第五次评估报告（AR5）发布以来,国际科学界在气候系统变化领域取得显著进展,有关气候变化的科学认识不断深入。IPCC第六次评估报告（AR6）第一工作组（WGI）报告对这些科学进展和最新认识作了综合评估。温度是全球变化最直接的指示器。本文从温度变化视角,对从AR5到AR6的科学进展进行了梳理和简要评述,主要聚焦观测的变化、归因以及未来预估三个方面。与AR5相比,AR6以更强有力的证据进一步确证了近百年全球气候变暖的客观事实,人类活动对气候变暖影响的信号更为清晰,未来变暖幅度取决于温室气体减排力度。     

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。     

国际气候变化科学评估中所反映的气候变化科学的重要进展

政府间气候变化委员会(IPCC)历次评估报告的进展表明:1)人类对于气候系统变化的科学认知在不断加深,全球变暖是毋庸置疑的;工业化时代以来,人类活动可能已经引起了1 ℃的增暖。2)气候系统观测不断完善,观测资料和再分析资料的空间覆盖范围以及时间尺度均明显提高;气候系统模式分辨率不断提高,以及更为复杂的生物地球化学过程的加入,使得模式发展经历了从气候系统模式到地球系统模式的进步。3)与以往的评估报告相比,在第六次评估报告(AR6)的规划中,以解决问题为导向,加强了对于水循环变化、区域气候变化信息以及极端天气气候事件检测归因的评估内容。     

从全球到区域气候变化

尽管气候变化是全球性的现象,但其表现和结果随区域不同而不同,因此区域气候信息对于气候变化的作用和风险评估很重要.基于此,IPCC第六次评估报告(AR6)第一工作组(WGI)报告第十章对如何从全球链接到区域气候变化方面进行了评估.区域气候变化是对自然强迫和人类活动的区域响应、对大尺度气候系统内部变率的响应和区域气候本身反...     

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。     

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。     

气候变化的影响归因：来自IPCC AR6 WGⅡ的新认知

归因(Attribution)包括气候变化归因(Climate change attribution)、影响归因(Impact attribution)和天气敏感性识别(Identification of weather sensitivity)等三个方面。IPCC第六次评估报告第二工作组报告(AR6 WGⅡ)沿用了第五次评估报告第二工作组报告(AR5 WGⅡ)中关于气候变化影响归因的定义,认为气候变化影响归因评估气候系统变化对观测到的自然、人类或受管理系统变化的贡献程度。IPCC AR6 WGⅡ提出了在影响归因中构建“无气候变化基准期”(no-climate change baseline)的基本研究思路,总结了气候变化对陆地生态系统、海洋生态系统、海岸系统、水系统、食物系统、人类社会影响归因研究的重要进展。相比于AR5 WGⅡ,AR6 WGⅡ更加具体地描述了气候变化对自然、人类或受管理系统的影响程度,部分评估结论的信度也得到了提升,且在气候变化的社会影响方面给出了更多的证据。尽管气候变化影响归因方面取得了一定进展,但AR6 WGⅡ指出仍需要更多高质量的数据、更有效的气候变化影响量化...     

IPCC AR6 WGI报告的背景、 架构和方法

IPCC第六次评估报告(AR6)第一工作组报告(简称报告)中提供了对气候系统和气候变化的最新物理解释,整合了来自古气候和仪器观测的多项证据、过程理解以及全球和区域的气候模拟,记录了气候科学的最新进展.报告旨在提供有关过去气候如何变化的事实,揭示人类活动在这些变化中所起的作用,并根据不同社会经济路径的排放情景对未来气候进...     

加强人影工作 减缓气候变化给人类造成的灾害

1气候变化及其对人类的影响气候系统是包括大气、海洋、陆地、冰雪以及生物圈在内的庞大系统。引起气候系统变化的原因有多种,概括起来可分为自然的气候波动和人类活动的影响两大类。气候波动主要包括太阳辐射的变化以及火山爆发等。人类活动主要包括人类燃烧化石燃料、毁林等引起的大气中二氧化碳等温室气体浓度的增加,以及陆面覆盖和土地利用的变化等等。在气候系统中没有提到人类,但从19世纪末开始,人类活动已经成为气候变化的重要原因。人类对气候无意识的影响是值得注意的新的因子,正因为这个新因子的出现,打破了原有各个因子之间的平…     

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。     

IPCC AR6报告解读：极端天气气候事件变化

与IPCC第五次评估报告（AR5）相比,在第六次评估报告（AR6）评估中,观测的极端天气气候事件变化证据,特别是归因于人为影响的证据加强。人类活动造成的气候变化已影响到全球每个区域的许多极端天气气候事件。随着未来全球变暖进一步加剧,预估极端热事件、强降水、农业生态干旱的强度和频次以及强台风（飓风）比例等将增加,越罕见的极端天气气候事件,其发生频率的增长百分比越大。这些结论再次凸显了应对气候变化和极端天气气候事件的必要性和紧迫性。     

IPCC第六次评估报告中的《图集》

决策者和公众正在越来越多地关注气候变化带来的影响,而这需要更加丰富的、区域尺度上的当前和未来气候状况的精细信息.《图集》与IPCC第六次评估报告(AR6)第一工作组(WGI)报告中其他章节相协调,评估区域气候变化的观测、归因、预估的基本信息,并建立了在线交互图集系统.《图集》包含图集章节和交互图集两部分:图集章节基于新...     

Regional climate change patterns identified by cluster analysis

Climate change caused by anthropogenic greenhouse emissions leads to impacts on a global and a regional scale. A quantitative picture of the projected changes on a regional scale can help to decide on appropriate mitigation and adaptation measures. In the past, regional climate change results have often been presented on rectangular areas. But climate is not bound to a rectangular shape and each climate variable shows a distinct pattern of change. Therefore, the regions over which the simulated climate change results are aggregated should be based on the variable(s) of interest, on current mean climate as well as on the projected future changes. A cluster analysis algorithm is used here to define regions encompassing a similar mean climate and similar projected changes. The number and the size of the regions depend on the variable(s) of interest, the local climate pattern and on the uncertainty introduced by model disagreement. The new regions defined by the cluster analysis algorithm include information about regional climatic features which can be of a rather small scale. Comparing the regions used so far for large scale regional climate change studies and the new regions it can be shown that the spacial uncertainty of the projected changes of different climate variables is reduced significantly, i.e. both the mean climate and the expected changes are more consistent within one region and therefore more representative for local impacts.     

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。     

气候变化对陆地生态系统和海岸带地区的影响解读

IPCC第五次评估报告认为,受气候变化影响,许多生物种及生态系统已经发生显著变化,未来这些变化还将继续。气候变化和人类活动的共同作用将对21世纪的陆地生态系统和内陆水系统产生重要影响,大部分陆地和淡水物种灭绝的风险都将增加,部分地区可能会发生不可逆转的变化。未来仅依靠生态系统自身的适应能力将不足以应对这些变化,需要辅以适应措施帮助生态系统适应气候变化。海岸带系统和低洼地区除了受气候变化的影响,还受到人类活动的强烈影响,并且影响的方式和结果因地而异。预计到2100年,全球平均海平面将上升0.28～0.98 m,相对海平面上升差异较大。到2100年,数以亿计的人将受到沿海洪水的影响。未来海岸带地区适应的相对成本会有很大的区域差异。在全球尺度上,采取防御措施取得的效益仍要高于不作为而付出的社会经济成本。发达国家比发展中国家具有更强的适应气候变化能力,可持续发展的气候恢复力也更大。     

气候变化对林火动态的影响研究进展

气候变化对林火动态的影响一直是国内外研究的热点,从数据获取方式、研究内容、研究方法和研究结论等角度出发对此领域的进展进行了综述。当前以气候变暖为主要特征的气候变化已对林火动态产生重要影响,全球大部分地区林火发生频率增大、林火强度增强;在预期继续变暖的气候背景下,未来林火情势会更加严峻;但由于气候变化的区域性差异,有些地区的林火动态变化不明显或呈现下降趋势。对预期气候情景下研究结论的不确定性进行了分析,并讨论了我国与国外在此领域的研究差距及其原因。最后,对未来的研究方向进行了展望。     

Using climate impacts indicators to evaluate climate model ensembles: temperature suitability of premium winegrape cultivation in the United States

We explore the potential to improve understanding of the climate system by directly targeting climate model analyses at specific indicators of climate change impact. Using the temperature suitability of premium winegrape cultivation as a climate impacts indicator, we quantify the inter- and intra-ensemble spread in three climate model ensembles: a physically uniform multi-member ensemble consisting of the RegCM3 high-resolution climate model nested within the NCAR CCSM3 global climate model; the multi-model NARCCAP ensemble consisting of single realizations of multiple high-resolution climate models nested within multiple global climate models; and the multi-model CMIP3 ensemble consisting of realizations of multiple global climate models. We find that the temperature suitability for premium winegrape cultivation is substantially reduced throughout the high-value growing areas of California and the Columbia Valley region (eastern Oregon and Washington) in all three ensembles in response to changes in temperature projected for the mid-twenty first century period. The reductions in temperature suitability are driven primarily by projected increases in mean growing season temperature and occurrence of growing season severe hot days. The intra-ensemble spread in the simulated climate change impact is smaller in the single-model ensemble than in the multi-model ensembles, suggesting that the uncertainty arising from internal climate system variability is smaller than the uncertainty arising from climate model formulation. In addition, the intra-ensemble spread is similar in the NARCCAP nested climate model ensemble and the CMIP3 global climate model ensemble, suggesting that the uncertainty arising from the model formulation of fine-scale climate processes is not smaller than the uncertainty arising from the formulation of large-scale climate processes. Correction of climate model biases substantially reduces both the inter- and intra-ensemble spread in projected climate change impact, particularly for the multi-model ensembles, suggesting that—at least for some systems—the projected impacts of climate change could be more robust than the projected climate change. Extension of this impacts-based analysis to a larger suite of impacts indicators will deepen our understanding of future climate change uncertainty by focusing on the climate phenomena that most directly influence natural and human systems.     

水文气象学领域的水文循环研究进展

气候系统中的水循环处于不断运转演化和更新中。近年来在全球变暖和人类活动的双重影响下,水文循环发生了显著变化,引起了社会和学界的广泛关注。水文循环是气候系统的核心,是连接气候子系统的纽带,也是水文气象学研究的核心问题。近年来国内外学者采用各种观测手段及海-陆-气耦合模型检测和模拟水文循环变化,取得了丰硕成果。对其变化的物理机制和驱动因素有了深入的理解,提高了对其未来可能变化的预测预估水平。文中对最近20余年与水文气象学相关的水文循环发生的变化,引起全球、区域及流域水文循环通量变化的原因,以及未来变化的预测等问题所取得的进展做了较全面的阐述。最后对水文气象学领域水文循环变化研究应关注的问题进行了探讨。     

Impacts of global warming on hydrological cycles in the Asian monsoon region

The hydrologic changes and the impact of these changes constitute a fundamental global-warmingrelated concern. Faced with threats to human life and natural ecosystems, such as droughts, floods, and soil erosion, water resource planners must increasingly make future risk assessments. Though hydrological predictions associated with the global climate change are already being performed, mainly through the use of GCMs, coarse spatial resolutions and uncertain physical processes limit the representation of terrestrial water/energy interactions and the variability in such systems as the Asian monsoon. Despite numerous studies, the regional responses of hydrologic changes resulting from climate change remains inconclusive. In this paper, an attempt at dynamical downsealing of future hydrologic projection under global climate change in Asia is addressed. The authors conducted present and future Asian regional climate simulations which were nested in the results of Atmospheric General Circulation Model （AGCM） experiments. The regional climate model could capture the general simulated features of the AGCM. Also, some regional phenomena such as orographic precipitation, which did not appear in the outcome of the AGCM simulation, were successfully produced. Under global warming, the increase of water vapor associated with the warmed air temperature was projected. It was projected to bring more abundant water vapor to the southern portions of India and the Bay of Bengal, and to enhance precipitation especially over the mountainous regions, the western part of India and the southern edge of the Tibetan Plateau. As a result of the changes in the synoptic flow patterns and precipitation under global warming, the increases of annual mean precipitation and surface runoff were projected in many regions of Asia. However, both the positive and negative changes of seasonal surface runoff were projected in some regions which will increase the flood risk and cause a mismatch between water demand and water availability in the agricul     

IPCC《全球1.5℃增暖特别报告》冰冻圈变化及其影响解读

在气候系统五大圈层中,冰冻圈对气候变化高度敏感,近几十年来气候变暖已引起全球冰川、冻土、积雪和海冰等冰冻圈要素加速退缩,进而对区域水资源、生态环境、社会经济发展和人类福祉产生了深远影响。2018年10月,IPCC在韩国仁川公布了《全球1.5℃增暖特别报告》（SR1.5）。报告较系统地呈现了关于全球1.5℃温升目标的基本科学认知,并探讨了可持续发展及消除贫困目标下加强全球响应的路径。在冰冻圈相关内容方面,报告呈现了有关全球1.5℃和2℃温升下冰冻圈（主要是海冰和多年冻土）变化及其对大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和人类圈影响的一些亮点结论,还关注了全球1.5℃和2℃温升下冰冻圈相关的气候变化热点（区）和地球系统临界因素。报告指出,随着温度不断升高,冰冻圈及其相关要素和热点（区）面临的风险将不断增加,但将全球温升控制在1.5℃而不是2℃或更高时的风险将大大降低。