《氣候變化2021：自然科學基礎》解讀

8月9日，聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發(fā)布第六次評估周期第一工作組報告《氣候變化2021：自然科學基礎》及決策者摘要。

 

報告以2013年IPCC第五次評估周期第一工作組報告《氣候變化2013：自然科學基礎》和2018年以來IPCC第六次評估周期三個特別報告《全球1.5℃增暖》《氣候變化中的海洋和冰凍圈》《氣候變化與陸地》為基礎，提供了對全球氣候系統(tǒng)科學認知的全面更新，由234名作者完成，并獲得了195個國家政府的通過。報告全面評估了當前氣候系統(tǒng)（尤其是區(qū)域氣候系統(tǒng)）的狀態(tài)，預估了未來氣候的變化及可能的風險，以及限制人為因素引起的氣候變化等內容。

 

人為影響下全球變暖提速

 

從全球氣候變化看，自1750年以來，由人類活動造成的全球溫室氣體濃度增加導致大氣圈、海洋圈、冰凍圈和生物圈均發(fā)生了廣泛而迅速的變化，其規(guī)模及現(xiàn)狀是過去幾個世紀甚至幾千年來所未有的。

 

具體而言，當前全球大氣中二氧化碳平均濃度（為410ppm）達到過去200萬年來的最高位；全球表面溫度升溫速率（近50年）為過去2000年中最快，其中陸地增溫幅度高于海洋，全球大部分陸地區(qū)域的極端高溫（包括熱浪）頻率和強度增加，而極端低溫（包括寒潮）頻率和強度減弱；全球陸地平均降水量（近40年）增加速率加快，強降水事件的頻率和強度都有所增加；中緯度風暴路徑向極移動，趨勢具明顯的季節(jié)性。

 

全球海洋持續(xù)變暖，自20世紀80年代以來，海洋熱浪的頻率幾乎翻了一倍，開闊海洋表層pH值（氫離子濃度指數(shù)）呈持續(xù)下降趨勢；北極海冰面積在所有月份均下降，其中夏季下降幅度最大，近10年北極夏季海冰面積可能處于過去1000年最低位。

 

全球幾乎所有冰川均在退縮，從1992年~1999年到2010年~2019年，冰蓋消失的速度增加了4倍。氣候變暖下的海洋熱膨脹和冰川冰蓋融化導致全球海平面上升，自1900年以來，海平面上升速率超過3000年內的任何一個世紀。

 

陸地生物圈的變化與全球變暖一致，20世紀中葉以來，南北半球的氣候區(qū)均向極地移動，北半球溫帶地區(qū)的生長季節(jié)平均每十年延長2天。土地蒸散發(fā)的增加也加劇了一些地區(qū)的農(nóng)業(yè)生態(tài)干旱。人類活動是這些變化的主要驅動力，并可能增加了復合型極端事件發(fā)生的概率。

 

百年至千年時間尺度海平面上升不可逆轉

 

在二氧化碳排放量不斷增加的情況下，陸地和海洋在減緩大氣中二氧化碳積累方面的效果會降低。

 

中等排放情景下，全球陸地和海洋吸收二氧化碳的速率將在本世紀后半葉出現(xiàn)下降趨勢。在所有排放情景下，全球表面溫度至少到本世紀中葉都將持續(xù)升高，除非在未來幾十年內大幅減少溫室氣體排放，否則21世紀末全球變暖均將超過1.5℃和2℃。

 

隨著全球變暖的加劇，極端高溫、海洋熱浪、強降水的頻率和強度，以及強熱帶氣旋的比例均增加，北極海冰、積雪和永久凍土減少。一些中緯度和半干旱地區(qū)，以及南美季風區(qū)，極端高溫升幅大約是全球升溫速度的1.5~2倍；北極極端低溫升幅約為全球變暖速度的3倍。

 

熱帶海洋和北極海洋熱浪的頻率增加更為顯著。預計全球每升溫1℃，極端日降水事件將增加約7%。強熱帶氣旋（4~5類）的比例和超強熱帶氣旋的最大風速預計將在全球范圍內增加。所有情景下，北極在2050年之前可能至少出現(xiàn)一次無冰（海冰面積低于100萬平方千米）。

 

至21世紀末，海洋層化、酸化和脫氧將繼續(xù)增加，由于海洋持續(xù)變暖和冰川冰蓋加速融化，海平面將持續(xù)上升。這些變化在百年至千年時間尺度上不可逆轉。與1995年~2014年相比，2100年全球平均海平面在中排放情景和高排放情景下分別上升0.44~0.76米、0.63~1.01米；2150年，在中排放和高排放情景下分別上升0.66~1.33米、0.98~1.88米；考慮到冰蓋過程的不確定性，高排放情景下，2100年和2150年全球海平面上升幅度甚至可能達到2米和5米。

 

氣候系統(tǒng)內部變異引發(fā)巨大風險

 

除人為因素對長期變化的影響，自然驅動因子及其內部變異對氣候系統(tǒng)產(chǎn)生持續(xù)影響，如全球溫度年代際變異、 降水和季風異常等。

 

隨著全球變暖，氣候系統(tǒng)平均狀態(tài)、氣候事件和極端事件都將發(fā)生多種變化，包括平均表面溫度、相對海平面等35個氣候影響驅動因子（其中30個與陸地和海岸帶相關，5個與開闊大洋相關）的變化，且在高升溫情景下更為顯著。熱相關氣候影響驅動因子將增多，冷相關氣候影響驅動因子將減少，尤其是在永久凍土、積雪、冰川冰蓋、湖泊和北極海冰區(qū)域。極端高溫出現(xiàn)頻率將增加，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類健康；熱帶氣旋、溫帶氣旋和區(qū)域強降雨強度增加，河流洪水、干旱、野火頻率增加，上述變化在2℃升溫情景下比1.5℃升溫情景下更為顯著，且范圍更大。

 

21世紀，全球絕大部分區(qū)域的平均海平面將持續(xù)上升，極端海平面事件概率將增加，到2100年，超過50%驗潮站百年一遇極端海平面事件將變?yōu)橐荒暌挥錾踔粮鼮轭l繁。海平面上升導致低海拔沿海地區(qū)洪澇和海岸侵蝕的強度和頻率將普遍增加。隨著城市化進程加劇，城市熱浪、降雨徑流強度將進一步增加。冰蓋崩塌、超過預期的升溫等低可能性事件風險仍然存在，應引起足夠重視。即使全球升溫在不超過預測的可能性區(qū)間，發(fā)生氣候系統(tǒng)突變的可能性仍然存在，如南極冰蓋快速融化、森林大面積死亡等。同時，隨著全球變暖，過去鮮有發(fā)生的復合型極端事件在未來將變得強度更大且更為頻繁，如極端海平面事件、強降雨和徑流引發(fā)的復合濱海城市洪澇等。

 

減排除碳減緩未來氣候變化

 

累積的人為二氧化碳排放量與全球變暖之間存在近乎線性的關系。估算顯示，每1000×109噸的累積二氧化碳排放量將導致全球表面溫度上升0.45℃（0.27℃~0.63℃），要將人為引起的全球變暖限制在特定的水平，必須進行碳收支管理，控制累積二氧化碳排放量，實現(xiàn)凈零排放，并減少其他溫室氣體的排放。

 

1850年~2019年，全球人為二氧化碳排放量為（2390±240）×109噸，預測顯示，從2020年起，為實現(xiàn)升溫1.5℃和2.0℃（相對于工業(yè)化前水平）目標，全球碳收支余量分別為500（300~900）×109噸和1350（900~2300）×109噸。

 

人工除碳具有從大氣中清除二氧化碳并將其長期存儲的潛力，該方法可對生物地球化學循環(huán)和氣候系統(tǒng)產(chǎn)生廣泛影響，也可能影響水資源質量、糧食生產(chǎn)和生物多樣性。通過減排和人工除碳，人為二氧化碳濃度將降低，碳中和的目標并非遙不可及。

 

若實現(xiàn)并維持全球二氧化碳凈負排放，全球表面升溫、海洋表層酸化的趨勢將會逐步逆轉，但其他氣候系統(tǒng)變化仍將沿著目前的方向持續(xù)數(shù)十年至數(shù)千年。

 

例如，即使是在大量凈負二氧化碳排放情形下，全球平均海平面上升趨勢也需要幾個世紀到幾千年的時間才能逆轉。相對于高溫室氣體排放情景，在低溫室氣體排放情景下，全球溫室氣體和氣溶膠濃度以及空氣質量將顯著改善。在上述高排放或低排放情景下，全球表面升溫趨勢的差異將會在大約20年內逐漸顯現(xiàn)，其他相關的氣候驅動因子將在更長時間內出現(xiàn)明顯差異。

 

2020年，各國為控制新型冠狀病毒傳播采取了一系列措施，排放暫時減少，對改善空氣污染產(chǎn)生了明顯但短暫的影響，人類活動減少和氣溶膠減排也使得輻射強迫短暫增加。然而，這種短暫的擾動對于全球和區(qū)域氣候系統(tǒng)變化的影響幾乎無法察覺。

 

溫室氣體減排將有助于空氣環(huán)境改善，然而在2040年以前，即使在低排放情景下，許多區(qū)域的空氣改善也無法達到世界健康組織規(guī)定的標準。低溫室氣體排放情景下，本世紀末極端海平面事件、強降水、洪水和高溫等極端事件的發(fā)生頻率和范圍將顯著降低。

 

（作者為國家海洋信息中心海平面中心主任）