我国北方缘何频现高温?气溶胶排放“火”中送炭

2017-07-17 08:55 来源:中国气象报社 
2017-07-17 08:55:41来源:中国气象报社作者:责任编辑:肖春芳

  为何我国北方频现高温?英国雷丁大学博士董步文、中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室研究员陆日宇和笔者等在《大气科学进展》上刊发的研究或许能解答这一问题。

  研究发现,我国北方夏季的极端高温天气并不是孤立存在的,而是在近二十年来整个东北亚地区平均气温显著增暖的背景下产生的。东北亚夏季平均气温增暖的三分之二是由海温(海冰)变化引起的,剩余三分之一由温室气体和气溶胶直接影响决定。极端高温事件主要取决于气溶胶的变化,特别是由欧洲气溶胶排放减少而导致的。随着温室气体持续增加和欧美国家气溶胶排放持续减少,东北亚地区夏季增暖和高温事件频发将继续维持甚至增强。

  数据显示,自20世纪90年代中期以来,东北亚地区夏季气温发生了年代际增暖。20世纪90年代中期至今近二十年的平均气温比之前三四十年的平均气温升高了1.2℃。这一年代际变化幅度甚至超过该地区年与年之间的变化(0.7℃)。在这种温暖的气候背景下发生极端高温事件,可谓“火”中送炭。

  近二十年来,包括我国东北和华北在内的东北亚地区日最高气温和最低气温都有显著升高,炎热白天数增加了约14天,炎热夜天数增加了约6天。这表明,与三四十年前相比,现在这一时期每年中最热的天数增加两周左右,炎热的夜晚天数也增加了一周左右。此外,每年最热白天和最热夜间的气温也都较之前增加了约2℃。

  这是自然变率所致,还是与人类活动所致的气候变暖有关呢?气候归因研究为回答这一问题提供了有力工具。20世纪90年代中期之后,气候自然变率使得北半球中高纬海洋显著增温。同时,人类活动引起温室气体排放增强,包括CO2增加11%,CH4增加18%,N2O增加6%。人类活动排放的气溶胶,尤其是SO2排放的变化存在区域性:欧洲和北美地区减少,而亚洲地区增加。

  科学家在数值模式中综合考虑上述因子,他们发现,20世纪90年代中期以来,东北亚地区气温增暖和极端高温事件频发,确实来自于自然变率和人类活动的共同作用。

  再进一步分析,即通过考虑不同强迫因子的作用,研究发现,东北亚地区20世纪90年代中期以来平均气温的升高,其中约76%来自于气候自然变率海温的影响:在海温变化的强迫试验中,东北亚温度升高了约0.4℃至1.2℃。剩余的24%由人类排放的温室气体和气溶胶直接影响决定,其中气溶胶强迫引起了约0.2℃至0.8℃的升温,解释了21%的气温变化,而温室气体的影响则较小,仅为3%。

  也就是说,包括海温变化在内的气候自然变率,可引起20世纪90年代中期以来东北亚地区夏季平均气温增暖,但人类活动,特别是气溶胶排放对东北亚夏季气温增暖有显著的增强作用。极端高温事件,特别是日最高气温和最热白天温度等指标,主要取决于气溶胶的变化。

  虽然海温的自然变率具有年代际的震荡周期,对高温的作用也具有周期性,但人类活动的影响则具有持续性。对于东北亚地区极端高温事件而言,温室气体和气溶胶的持续性变化,对极端高温事件的维持有重要作用。当然,这些研究结果都是基于气候模式的模拟结果,需要注意模式所带来的不确定性。

  (作者:陈卫 系中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室副研究员)

[责任编辑:肖春芳]

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