全球氣候變暖:淺談從AR5到AR6的認知進展

摘要 自政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第五次評估報告（AR5）發(fā)布以來，國際科學界在氣候系統(tǒng)變化領域取得顯著進展，有關氣候變化的科學認識不斷深入。IPCC第六次評估報告（AR6）第一工作組（WGI）報告對這些科學進展和最新認識作了綜合評估。溫度是全球變化最直接的指示器。本文從溫度變化視角，對從AR5到AR6的科學進展進行了梳理和簡要評述，主要聚焦觀測的變化、歸因以及未來預估三個方面。與AR5相比，AR6以更強有力的證據(jù)進一步確證了近百年全球氣候變暖的客觀事實，人類活動對氣候變暖影響的信號更為清晰，未來變暖幅度取決于溫室氣體減排力度。

關鍵詞AR6;全球氣候變暖;觀測變化;歸因;預估

2021年8月6日，IPCC第54次全會審議通過了第六次評估報告第一工作組報告《氣候變化2021：自然科學基礎》（以下簡稱為AR6）。該報告對氣候系統(tǒng)變化科學領域自第五次評估報告第一工作組報告（以下簡稱為AR5）以來的研究進展和最新成果做了全面、系統(tǒng)的評估，由來自全球65個國家的234位科學家歷時三年半完成，我國共有14位科學家參加編寫。AR6報告（IPCC，2021）共分為12章和1個圖集，聚焦三大方向：大尺度變化（觀測的氣候系統(tǒng)變化;氣候系統(tǒng)變化的檢測歸因;未來氣候變化預估）、過程理解（全球碳及其他生物地球化學循環(huán)和反饋;短壽命氣候強迫因子;地球能量收支、氣候反饋和氣候敏感性;水循環(huán)變化;海洋、冰凍圈和海平面變化）和區(qū)域信息（全球和區(qū)域氣候變化的聯(lián)系;極端天氣氣候事件;用于區(qū)域影響和風險評估的氣候變化信息）。報告內(nèi)容豐富，覆蓋氣候系統(tǒng)五大圈層的最新研究進展，體現(xiàn)了當前科學界對氣候變化自然科學的最新認知，為全世界認識和應對氣候變化提供了科學基礎與區(qū)域信息。

AR5（IPCC，2013）發(fā)布后，秦大河等（2014）全面總結了報告中觀測的氣候系統(tǒng)變化、氣候變化原因、未來氣候系統(tǒng)變化預估等方面的亮點結論。巢清塵等（2014）梳理了IPCC第一次評估報告（FAR）到AR5有關氣候變化事實、原因和未來趨勢的科學認知發(fā)展。本文在上述基礎上，對AR5到AR6的認知進展做簡要介紹。溫度是全球變化最直接的指示器，本文僅從溫度變化視角談談其在過去變化、歸因以及未來變化預估方面的認識。

1 進一步確證全球氣候變暖事實

AR5（IPCC，2013）指出，1998—2012年全球地表平均溫度的升溫速率（0.05 ℃/（10 a））小于1951年以來的升溫速率（0.12 ℃/（10 a））。在AR5發(fā)布之后引發(fā)了部分質疑全球變暖之聲，認為氣候變暖趨勢趨緩或停滯。事實上，該時段（1998—2012年）全球平均溫度的變化趨勢反映了氣候系統(tǒng)自然變率所造成的年代際和年際波動。從2013年以后的監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，之后的年份連續(xù)創(chuàng)下1850年以來最暖年份紀錄（中國氣象局氣候變化中心，2021）。AR6基于多源證據(jù)再次揭示，全球氣候變暖的大趨勢并沒有改變（IPCC，2021）。

自AR5以來，隨著方法的改進和空間覆蓋度的增加，陸地和海洋資料的質量得到進一步提升，不確定性減小。如新一版的全球地表溫度數(shù)據(jù)集（GHCNMv4）相比之前版本包含了更多的陸地站點觀測，英國東英吉利大學氣候研究所的新版溫度數(shù)據(jù)集（CRUTEMv5）提升了數(shù)據(jù)完整性并進行了額外的質量控制，三套全球海洋資料（HadSST4、ERSSTv5、COBE SST2）進行了偏差訂正等?；诙嗵赘哔|量的觀測資料和向后延長的時間序列，AR6揭示最近10年（2011—2020年）的全球地表平均溫度比1850—1900年高出1.09 [0.95～1.20] ℃，比2003—2012年（AR5評估的時間段）增暖0.19 [0.16～0.22] ℃，且最近4個年代連續(xù)為1850年代以來的最暖10年。在AR5中，最近10年（2003—2012年）相對于1850—1900年的增溫為0.78 [0.72～0.85] ℃，采用AR6資料和方法后更新為0.90 [0.74～1.00] ℃（表1）。這些數(shù)據(jù)說明全球溫度仍處于上升趨勢，全球變暖并未停滯。隨著資料和方法的更新，對近代氣候變暖在氣候歷史中所處地位的認知也不斷提升。AR5認為1983—2012年可能是過去1 400年中最暖的30年。AR6揭示近50年（1970年代以來）的全球增暖速率比近2 000年來任何一個50年的增溫速率都要大。

在全球變暖背景下，中國氣溫同樣呈現(xiàn)顯著的上升趨勢。1901—2020年，中國年平均氣溫以每10年約0.15 ℃的速率上升，1951—2020年的升溫趨勢更為明顯，為0.26 ℃/（10 a），近20年為20世紀初以來最暖的時期（氣候變化藍皮書，2021）。

2 人為影響的證據(jù)進一步加強

造成氣候變化的原因既有自然的，也有人為的。自然原因包括太陽活動、火山活動、氣候系統(tǒng)內(nèi)部變率等，人為原因主要是人類活動導致的溫室氣體排放、氣溶膠變化、土地利用變化等。從FAR到AR5，有關人類活動對氣候系統(tǒng)影響的認知逐漸深入，評估結論的信度水平不斷提升（巢清塵等，2014）。自AR5以來，人類活動對氣候系統(tǒng)變化影響的證據(jù)更加充分，人為影響的信號更為清晰，體現(xiàn)在氣候系統(tǒng)五大圈層的諸多方面，并擴展到區(qū)域尺度（IPCC，2021）。

自然和人為強迫對氣候系統(tǒng)變化的貢獻可用輻射強迫定量表述。輻射強迫正值表示氣候系統(tǒng)吸收能量，導致氣候變暖，反之亦然（IPCC，2013;秦大河等，2014）。AR6評估結果表明，1750—2019年的人為輻射強迫為2.72 [1.96～3.48] W·m-2，相比AR5時的1750—2011年的2.29 W·m-2人為輻射強迫增加了0.43 W·m-2，其中0.34 W·m-2因2011年以來溫室氣體濃度增加所致。2011年，溫室氣體CO2、CH4、N2O的體積濃度分別為391×10-6、1 803×10-9、324×10-9，到2019年依次上升至410×10-6、1 866×10-9和332×10-9。其中，大氣CO2濃度達到過去200萬年來的最高水平，比2011年時為過去80萬年的最高水平向前推進了120萬年。人為輻射強迫增加的凈能量有91%加熱海洋，5%加熱陸地，3%加熱冰凍圈，1%加熱大氣（AR5對應值分別為93%、3%、3%和1%）。

AR5對1951—2010年全球平均溫度變化中人為強迫、溫室氣體、氣溶膠、自然強迫和氣候系統(tǒng)內(nèi)部變率的各自貢獻進行了定量歸因，由此得出，人為影響是20世紀中葉以來全球變暖的主要原因，1951—2010年全球平均溫度升高中有一半以上是由人類活動導致的（大于95%的概率;表1）。在AR6中，由于觀測到的更顯著變暖以及對不確定理解的提升，對溫度變化的歸因可回溯至1850—1900年。從1850—1900年到2010—2019年，人為影響造成的全球增溫幅度為0.8～1.3 ℃，最佳估計值為1.07 ℃，與觀測的升溫幅度1.06 ℃基本一致（表1）。其中，溫室氣體的貢獻為1.0～2.0 ℃，氣溶膠等其他人強迫的貢獻為-0.8～0.0 ℃。自然強迫的貢獻為-0.1～0.1 ℃，氣候系統(tǒng)內(nèi)部變率的貢獻為-0.2～0.2 ℃。人類活動對各個大陸氣溫變化的影響也均能檢測到。陸地區(qū)域極端溫度事件頻率和強度變化（包括長期變化和單個極端事件）的人為影響證據(jù)也進一步增多。

我國氣候變化歸因研究工作起步相對較晚。Xu et al.（2015）基于第五次國際耦合模式比較計劃（CMIP5）多模式模擬結果和最優(yōu)指紋法量化了1961—2005年中國年平均氣溫變化中的人為貢獻，結果顯示可檢測到溫室氣體和氣溶膠的貢獻，僅人為強迫就能解釋觀測的氣溫變化趨勢。Wen et al.（2013）首次檢測了中國極端溫度（包括日最高溫度年最大值和最小值、日最低溫度年最大值和最小值）變化中的人為影響。近幾年來，有關中國氣候和極端氣候變化的歸因研究蓬勃發(fā)展，取得顯著進展。Sun et al.（2021）在綜述文章里對相關進展進行了回顧，指出人為影響特別是溫室氣體排放是觀測到的中國平均溫度和極端溫度長期變化的主要原因，并增加了極端熱事件的發(fā)生概率。

3 未來氣候變暖幅度取決于溫室氣體減排力度

氣候變化預估依賴氣候模式和未來排放情景。在AR5中，采用的是CMIP5氣候系統(tǒng)模式和典型濃度路徑（RCPs）情景。RCPs包括RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0、RCP8.5四種情景，分別代表從低到高的溫室氣體排放（Taylor et al.，2012）。在AR6中，第六次國際耦合模式比較計劃（CMIP6）模式被采用。與CMIP5模式相比，CMIP6模式具有更高的空間分辨率，對于物理、化學、生物過程的描述更為完善（Eyring et al.，2016）。情景采用的是社會共享經(jīng)濟路徑（SSP）和RCP的組合，包括SSP1-1.9、SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5，分別對應從低到高的溫室氣體排放（ONeill et al.，2016）。方法上首次采用觀測約束和敏感度約束溫度預估。

AR5表明，溫室氣體繼續(xù)排放將會造成全球氣候進一步增暖。人為溫室氣體排放越多，增溫幅度就越大。相對于1850—1900年，到21世紀末（2080—2100年），預估全球平均溫度在低排放情景（RCP2.6）下將升高1.6 [0.9～2.3] ℃，在中等排放情景下（RCP4.5）將升高2.4 [1.7～3.2] ℃，在很高排放情景（RCP8.5）下將升高4.3 [3.2～4.8] ℃。對應的AR6預估結果相類似，但最佳估計值略偏大（表1）。綜合考慮AR6所有情景，全球平均溫度至少到21世紀中葉前都將上升?！栋屠鑵f(xié)定》確定在2100年前把全球溫升控制在2 ℃，力爭在1.5 ℃之內(nèi)（較工業(yè)化前水平）。從AR5和AR6的預估結果來看，只有在很低排放情景（SSP1-1.9）和低排放情景（SSP1-2.6、RCP2.6）發(fā)展路徑下，到21世紀末全球增溫才可能不超過2 ℃。也就是說，如果不深度減排，2 ℃和1.5 ℃溫升目標很難實現(xiàn)。如果遵循很高排放情景（SSP5-8.5、RCP8.5）發(fā)展，在近20年很可能超過1.5 ℃（IPCC，2021）。

與AR5相比，AR6還給出了不同溫升水平下不同區(qū)域的溫度變化差異。在1.5、2和4 ℃三種溫升水平下，未來溫度變化的空間分布形態(tài)較為相似，陸地升溫大于海洋，北極增暖最為明顯，為全球溫升的2倍以上。未來變暖將加劇極端熱事件頻率和強度的變化。每0.5 ℃的升溫將很可能造成極端熱事件（包括熱浪）頻率和強度明顯增加（IPCC，2021）。

未來中國氣候將進一步增暖。根據(jù)多模式集合預估結果，與當今氣候（1995—2014年）相比，在SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下，中國年平均氣溫到21世紀末將分別增加2.7和5.4 ℃（Yang et al.，2021），均高于全球平均水平（表1）。

4 結語

IPCC歷次評估報告均代表當時人類對氣候變化的最新認知水平，是國際社會應對氣候變化行動的主要科學依據(jù)。與AR5相比，AR6以更多更強有力的證據(jù)，進一步證實近百年全球氣候變暖的事實。人類活動對氣候系統(tǒng)影響的證據(jù)也更加充分，信號更為清晰。人為影響已經(jīng)使得大氣、海洋、陸地增暖，這一結論毋庸置疑。在AR6考慮的所有情景下，全球氣候變暖趨勢至少在21世紀中葉前仍將繼續(xù)。全球增暖幅度越大，氣候系統(tǒng)的許多變化將加劇。如果不深度減排，難以實現(xiàn)到21世紀末將溫升控制在2 ℃以內(nèi)的目標。

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Global warming：scientific progress from AR5 to AR6

ZHOU Botao

Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters （CIC-FEMD）/Key Laboratory of Meteorological Disaster，Ministry of Education （KLME）/Joint International Research Laboratory of Climate and Environment Change （ILCEC），Nanjing University of Information Science and Technology，Nanjing 210044，China

Since the release of the Fifth Assessment Report （AR5） of the Intergovernmental Panel on Climate Change （IPCC），the international scientific community has made a number of significant progresses in the field of climate system change，which deepen our understanding on climate change.These scientific progresses and findings have been assessed objectively and comprehensively in the Working Group I （WGI） report of the Sixth Assessment Report （AR6）of IPCC.Given that temperature is the most direct indicator of global climate change，this paper briefly reviews the scientific cognition of the observed changes，attribution and projection from AR5 to AR6 from the perspective of changes in surface temperature.Compared to AR5，AR6 further confirms the objective fact of global warming since 1850 with stronger evidence，and the signals of human influenceon global warming are much clearer.The future amplitude of global warming depends on the efforts of greenhouse gas emission reduction.

AR6;global warming;observed change;attribution;projection

doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20210815009

（責任編輯：袁東敏）