大氣所揭示影響中國區域升溫到達2℃閾值時間的不確定性因素

把全球平均升溫相對於工業革命前控制在2℃以內被作為溫室氣體減排的重要目標。有觀點認為，超過2℃閾值後，一些重要的自然和生態系統可能面臨不可逆的破壞。2015年，在聯合國氣候變化框架公約（UNFCCC）第21次締約方會議（COP21）上，國際社會達成了《巴黎協定》，要求在21世紀末將全球平均溫度變化控制在2℃以內，并力爭不超過1.5℃。在全球2℃升溫閾值下，中國溫度如何變化是一個眾所關注的問題。圍繞這一問題，我國學者從不同角度開展了系列研究，但彼此的結果存在著很大的模式依賴性。如何理解造成模式預估的2℃升溫閾值時間出現不確定性的原因？「關鍵原因在於不同的氣候系統模式其氣候敏感度不同」，中國科學院大氣物理研究所博士陳曉龍這樣回答。他進一步解釋道，「氣候敏感度是指在給定全球平均輻射強迫條件下，通常取大氣中CO2濃度達到2倍時其輻射強迫所產生的全球平均溫度變化。不同的氣候系統模式，由於其組成架構特別是大氣模式的物理過程不同，這使得不同的模式對於同樣的CO2濃度加倍強迫在增暖幅度的響應上存在顯著差異」。

最近，陳曉龍和同事周天軍利用第五次耦合模式比較計劃(CMIP5)的40個氣候模式在兩種未來典型濃度路徑下(RCP4.5和RCP8.5)的預估結果，分析了中國地區2℃閾值到達時間的不確定性。結果表明，就多模式集合平均而言，在兩種情景下中國區域溫升到達2℃的時間均在2030年左右，但40個模式之間的差異很大，最早和最晚到達時間可相差20年以上。研究發現，模式的氣候敏感度是影響增溫閾值到達時間不確定性的主要因素之一。若模式的氣候敏感度高，則溫室效應更強、層雲更少、高原積雪覆蓋率更低，這增加了入射的長波、短波通量，減小地表反射的短波通量，使得局地氣溫到達2℃的時間提前（如圖）。該成果最近發表在《科學通報》英文版Science Bulletin上。這一基於2℃增溫閾值的研究工作，對於理解1.5℃增溫閾值發生時間的不確定性同樣具有參考價值。

論文信息：Chen, Xiaolong, Tianjun Zhou, 2016 Uncertainty in crossing time of 2°C warming threshold over China. Sci. Bull., 61(18):1451–1459.

論文鏈接

圖：RCP4.5（左列）和RCP8.5（右列）中地表輻射過程對局地溫升到達2℃閾值時間的影響。填色表示向下輻射通量增加1W/m2對應的閾值到達時間的變化（年），負值表示閾值到達時間提前。向下長波對應溫室氣體的影響（水汽-溫度遞減率反饋），向下短波過程對應層雲的變化（短波雲反饋），向上短波對應冰雪反照率的變化（反照率反饋）。斜線陰影區表示通過95%的信度檢驗。