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全球1.5℃和2℃温升目标下东亚-中亚地区的气候变化

张萌  
【摘要】:东亚-中亚地区(10-55°N,60-150°E)海陆热力差异显著、地形复杂多样、生态环境脆弱,是世界上对气候变化最为敏感的地区之一。在工业化革命以来的全球气候变暖进程中,东亚-中亚地区的增温速率始终高于全球平均水平。这一变化导致了该地区极端气候事件频出,干旱化程度加剧。巴黎气候变化大会达成了把全球平均气温较工业化前水平升高控制在2℃之内,并为把升温控制在1.5℃之内而努力的共识。而东亚-中亚地区在这两个温升目标下的气候响应问题关乎居住在这里的数十亿居民的切身利益。本文基于CESM(Community Earth System Model)地球系统模式模拟的三组1.5℃和2℃试验的结果,详细定量地评估了东亚-中亚地区的极端温度、极端降水和干旱扩张的状况。主要研究结果如下:(1)表征极端温度冷事件出现频率的霜日数(FD,frost days)和冰日数(ID,icing days)将在整体更加偏北的干旱半干旱区(ASA,arid and semi-arid areas)减少的更快,与历史时期(1971-2000年平均)相比分别大约减少10天(1.5℃)和15天(2℃)。表征暖事件的夏日数(SU,summer days)和热夜数(TR,tropical nights)将在湿润地区(HA,humid areas),尤其是中国东南部出现的更加频繁。在1.5℃情景下,指示极端温度强度的指数相比历史时期大致增加1.5℃,而额外的0.5℃增温(从1.5℃到2℃)导致的升幅则高达0.8-1.0℃。从区域上看,ASA和HA没有明显差异。从季节变化上看,冬季增温幅度相比夏季多出0.2-0.4℃。全球额外的0.5℃升温会导致气温日较差(DTR,daily temperature range)在夏季的干湿交界带增长0.3-0.5℃,冬季则在大多数HA增长0.5℃,而在ASA降低0.2-0.5℃。这种变化与云量和降水的分布密切相关。(2)相对于历史时期,选取的三个极端降水指数(1日最大降水量(Rx1day),5日连续最大降水量(Rx5day),强降水量(R95p))均将在1.5℃温升目标下大大增加,特别是在中国东南部和青藏高原地区。0.5℃的额外增暖则会进一步加速极端降水的响应。分区域来看,HA在指数的绝对数值和覆盖范围上有较大的上升,更多的极端降水将会在未来情景下出现在绝大多数HA。而ASA虽然总体极端降水的变化幅度不大,但极端强降水发生风险却大于HA。另外,相对于历史时期,1.5℃目标下极端降水在中国东南部和青藏高原地区的增幅将超过200mm,而在2℃目标下则会再多增加大约100mm。极端降水占总降水的比例也将在上述地区相应增加10%-20%左右。总之,在1.5℃和2℃温升目标下,极端降水事件的增多可能会产生更大的洪水和次生灾害风险。(3)0.5℃的额外增暖会导致东亚-中亚地区的降水(P,precipitation)平均增加1.78%,潜在蒸散(PET,potential evapotranspiration)平均增加2.92%。干燥度指数(AI,aridity index)平均降低约1%,降幅最大的地区是ASA和干湿交界带。地面气温(_aT,surface air temperature)和P是影响AI指数在ASA变化的两个主导气象因子。而在HA,P对AI指数变化的贡献是_aT的两倍。其它的三个气象要素相对湿度(RH,relative humidity)、地面2m风速(u,2 meters wind speed)和感热与潜热之和(R_n-G)贡献之和不足10%。此外,所有气象要素在青藏高原等生态环境脆弱、对气候变化极为敏感的地区都有显著变化。


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