100多年來(lái)，中國(guó)區(qū)域比同緯度、范圍相似的美國(guó)區(qū)域氣溫升高速度更快。一些研究者傾向于將這種差異歸因于中國(guó)區(qū)域快速的城市化進(jìn)程或更高的溫室氣體排放。但這種解釋明顯缺乏有力的觀(guān)測(cè)和模擬證據(jù)。
3月22日，中山大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院教授李慶祥團(tuán)隊(duì)發(fā)表在《自然—?dú)夂蜃兓飞系囊豁?xiàng)研究，回答了當(dāng)前眾多熱點(diǎn)氣候變化問(wèn)題，指出氣候響應(yīng)的持續(xù)性差異導(dǎo)致區(qū)域性變暖不均衡。
數(shù)據(jù)集就是“話(huà)語(yǔ)權(quán)”
全球氣候變暖及其帶來(lái)的一系列環(huán)境問(wèn)題，深刻地影響著人類(lèi)的生存和發(fā)展。
“上世紀(jì)90年代以來(lái)，世界各國(guó)都在為應(yīng)對(duì)氣候變化作出努力?！痹撜撐牡谝蛔髡吆屯ㄓ嵶髡呃顟c祥對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》說(shuō)，“對(duì)全球氣候變化問(wèn)題的深入研究，不但為國(guó)家應(yīng)對(duì)氣候變化戰(zhàn)略及防災(zāi)減災(zāi)等提供決策支撐，還關(guān)乎本國(guó)（地區(qū)）排放權(quán)利和未來(lái)發(fā)展空間?！?/p>
李慶祥解釋說(shuō)，全球變暖問(wèn)題的核心就是溫度數(shù)據(jù)，沒(méi)有自己的原創(chuàng)性數(shù)據(jù)，討論氣候變暖問(wèn)題時(shí)就沒(méi)有話(huà)語(yǔ)權(quán)，“別人說(shuō)增暖多少度就是多少度，說(shuō)增暖停滯就是停滯”。
2018年，李慶祥團(tuán)隊(duì)領(lǐng)銜國(guó)內(nèi)多家機(jī)構(gòu)專(zhuān)家，同美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局國(guó)家環(huán)境信息中心（NCEI）Boyin Huang博士和英國(guó)東安吉利爾大學(xué)氣候研究中心（CRU）Phil Jones教授合作，研發(fā)了一套新的全球陸地氣溫?cái)?shù)據(jù)集和表面溫度數(shù)據(jù)集。
該團(tuán)隊(duì)在搜集1850年以來(lái)全球氣溫資料的基礎(chǔ)上，綜合考慮全球氣候和區(qū)域氣候變化精度，將數(shù)據(jù)處理能力較強(qiáng)的5個(gè)區(qū)域（美、加、澳、中、歐）之外，所有的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了系統(tǒng)的質(zhì)量控制和均一化，并創(chuàng)新數(shù)據(jù)集重建和不確定性評(píng)估模型，研發(fā)出一套自己的全球溫度基準(zhǔn)數(shù)據(jù)集。
“這個(gè)數(shù)據(jù)集的特點(diǎn)是既兼顧全球精度，又對(duì)某些大區(qū)域進(jìn)行了偏差糾正，是一套相對(duì)全面的數(shù)據(jù)，目前在技術(shù)、精度上均處于領(lǐng)先水平，所以國(guó)際同行很快就認(rèn)可了我們的做法?！崩顟c祥說(shuō)。
在2021年發(fā)表于《氣候動(dòng)力學(xué)》的學(xué)術(shù)論文中，李慶祥等提出，基于純粹的觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，此前熱議的全球增暖停滯只是一種統(tǒng)計(jì)假象。2021年，該數(shù)據(jù)集被聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)（IPCC）第六次科學(xué)評(píng)估報(bào)告（AR6）引用并收錄。值得注意的是，已有的幾家數(shù)據(jù)集也開(kāi)始升級(jí)，并在“增暖停滯”問(wèn)題上“跟我們的數(shù)據(jù)完全一致”。
氣候變化有“記憶”
自20世紀(jì)初以來(lái)，中國(guó)區(qū)域平均升溫速度比緯度、范圍類(lèi)似的美國(guó)同期升溫速度快1/3到1/2。之前一些研究人員傾向于將這種差異歸因于中國(guó)區(qū)域更高的溫室氣體排放或者是快速的城市化進(jìn)程。
但根據(jù)IPCC最新的耦合模式比較，用歷史模擬輸出數(shù)據(jù)（CMIP6）分析顯示，美國(guó)區(qū)域的平均氣溫對(duì)于外部強(qiáng)迫（主要是溫室氣體和氣溶膠）響應(yīng)，明顯強(qiáng)于中國(guó)區(qū)域平均氣溫的響應(yīng)。
“這和觀(guān)測(cè)事實(shí)相反。”李慶祥解釋說(shuō)，“因此，應(yīng)該是其他因素導(dǎo)致中國(guó)區(qū)域平均升溫速度更快。”
“目前國(guó)際上主流的歸因手段依賴(lài)模式模擬的表現(xiàn)，沒(méi)有正確模擬區(qū)域性差異進(jìn)行歸因研究，極有可能導(dǎo)致偏差和不確定性。”該論文作者之一黃佳穎告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，“顯然，以前在全球變暖歸因方面取得的經(jīng)驗(yàn)不能解決更為復(fù)雜的區(qū)域性問(wèn)題。”
為深入理解這種區(qū)域性增暖不平衡的物理本質(zhì)，該團(tuán)隊(duì)利用自主發(fā)展的建模方法（多元線(xiàn)性回歸和差分自回歸移動(dòng)平均組合數(shù)學(xué)模型），系統(tǒng)分離了中、美兩國(guó)平均氣溫多時(shí)間尺度變化的外強(qiáng)迫和內(nèi)部變率分量。
結(jié)果表明，采用該組合統(tǒng)計(jì)模型，能準(zhǔn)確分解出與大陸尺度氣溫歷史觀(guān)測(cè)事實(shí)相符的外強(qiáng)迫信號(hào)線(xiàn)性與非線(xiàn)性響應(yīng)分量。值得一提的是，該建模的靈感受德國(guó)氣象學(xué)家Klaus Hasselmann教授經(jīng)典文獻(xiàn)的啟發(fā)。在該論文審稿期間，Hasselmann教授獲得了2021年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
進(jìn)一步的分析表明，這種區(qū)域性增暖的不均衡性，可以用區(qū)域平均氣溫對(duì)外強(qiáng)迫響應(yīng)的長(zhǎng)程持續(xù)性（或“記憶”）來(lái)解釋。
“氣候變化的長(zhǎng)程持續(xù)性包含了海氣耦合作用影響，并在年代際和世紀(jì)尺度上得以強(qiáng)化，成為當(dāng)前氣候變化研究的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題?！痹撜撐淖髡咧皇⒉┧颊f(shuō)，“我們對(duì)比了2000年以來(lái)（這一段時(shí)期的全球溫度變化較為平穩(wěn)）古氣候代用重建資料和100多年來(lái)的現(xiàn)代氣候基準(zhǔn)觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)無(wú)論在千年尺度上，還是在百年尺度上，中國(guó)區(qū)域平均溫度的‘記憶’都顯著強(qiáng)于美國(guó)。它是增暖趨勢(shì)的主要影響因素?！?/p>
“控溫”須加強(qiáng)全球合作
考慮到人為氣溶膠對(duì)氣候變暖的影響也是近年來(lái)區(qū)域氣溫變化研究的焦點(diǎn)之一，該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步對(duì)比了長(zhǎng)期的再分析數(shù)據(jù)，并對(duì)氣溶膠貢獻(xiàn)進(jìn)行經(jīng)典的“指紋分析”。兩種分析一致證明人為氣溶膠完全解釋不了這種區(qū)域性差異。因此，上述大陸尺度增暖趨勢(shì)的不均衡性，主要是區(qū)域性溫度變化對(duì)于溫室氣體排放的響應(yīng)的持續(xù)性（“記憶”）差異所導(dǎo)致。
“比如近段時(shí)間氣溫較高，那么明天或未來(lái)幾天高溫的概率就比較大。氣候的長(zhǎng)期變化也有類(lèi)似的‘記憶’。”李慶祥補(bǔ)充說(shuō)，“中國(guó)大陸西部是地勢(shì)較高的內(nèi)陸，不像北美大陸那樣兩面毗鄰海洋，更容易受海洋主導(dǎo)的氣候系統(tǒng)內(nèi)部變率調(diào)制，因此氣溫的‘記憶’更強(qiáng)，下降緩慢，而氣候長(zhǎng)期的‘記憶’讓中國(guó)區(qū)域比美國(guó)區(qū)域升溫幅度更大。下一步我們將優(yōu)化建模，實(shí)現(xiàn)從目前單純的氣候變化信號(hào)‘分解’到真正的物理‘歸因’，進(jìn)一步搞清這種區(qū)域增暖不平衡的物理機(jī)制?！?/p>
“這項(xiàng)研究也提示我們，要完成《巴黎協(xié)定》提出的全球減排任務(wù)，實(shí)現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)，僅靠部分國(guó)家（地區(qū)）的努力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，需要開(kāi)展廣泛的全球性合作?！崩顟c祥說(shuō)。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41558-022-01313-9
原文鏈接：https://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2022/3/368703.shtm
