解读:IPCC新报告对极端天气和气候变化有何表述

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  • IPCC发布了一份新报告,详细介绍了全球气候变化的最新信息和预测。

  • 该报告提供的一项关键见解是,人为温室气体排放已“自工业化前以来导致某些天气和气候极端事件的频率和/或强度增加”。

  • 在本篇解读中,Carbon Brief探讨了报告对不同类别“极端事件”的论述,以及气候变化将如何影响这些事件。

政府间气候变化专门委员会(IPCC)关于气候变化科学的这份新报告,发布于全球一系列致命极端天气事件之后。

从太平洋西北部创纪录的“热穹顶”及随后的野火,到欧洲和中国的灾难性洪水,以及印度因降雨引发的山体滑坡,极端天气在2021年频频登上新闻头条。

因此,这份篇幅浩大的文件(构成IPCC第六次评估报告(AR6)第一工作组(WG1)部分)首次纳入了专门关于天气极端事件的章节,这一点可谓恰如其分。

报告称,该章节“评估了区域和全球尺度上天气和气候极端事件的变化,包括观测到的变化及其归因,以及预估的变化”。

其主要结论之一是,人为温室气体排放已“自工业化前以来导致某些天气和气候极端事件的频率和/或强度增加”,这是一项“既定事实”。

报告补充道,最新科学证据强化了IPCC 2018年关于1.5摄氏度升温的特别报告的结论,即“即便全球变暖的相对较小增幅(+0.5摄氏度)也会在全球尺度及大片区域引起极端事件的统计显著变化”。

在本篇解读中,Carbon Brief梳理了报告对不同类别极端事件的论述,以及这些事件如何受到气候变暖的影响,并将继续受到影响。


框架

报告将极端天气事件定义为“在特定地点和一年中特定时段内罕见”的事件。报告称,极端气候事件是“持续一段时间(如一个季节)的极端天气模式”。

关于极端事件的专门章节涵盖“极端温度、强降水和雨洪、河流洪水、干旱、风暴(包括热带气旋),以及复合事件”。最后一类描述的是两种或多种天气事件同时或相继发生、导致更严重影响的情形,这些事件本身未必是极端事件。

(报告关于气候变化区域影响的章节也提供了气候极端事件的信息,特别是用于风险评估的内容。关于该章节,请参阅Carbon Brief的深度问答,以了解整份报告。)

自IPCC第五次评估报告(AR5)于2013至2014年发布以来,报告称“在天气和气候极端事件变化方面,已取得重要的新进展和知识突破”。具体而言,这些进展涵盖“人类对个别极端事件的影响、对干旱、热带气旋和复合事件变化的影响,以及对不同全球变暖水平下预估的影响”。

例如,AR5报告得出结论 (PDF)指出:“非常可能是人为强迫作用促成了全球尺度上自20世纪中叶以来日温度极端事件的频率和强度所观测到的变化”。

其中“非常可能”的表述属于IPCC报告用来传达其所述结论确定性程度的“校准用语”体系的一部分。这套术语见下表。报告及本文中均以斜体显示。

可能性量表。Image: IPCC

对于AR6,报告得出结论,人为温室气体排放“已导致某些天气和气候极端事件的频率和/或强度增加”,这是一项“既定事实”。

“既定事实”一词并非上表中的“可能性表述”之一。正如IPCC在其指导意见中所述,“在某些情况下,对于证据和认识压倒性充分的研究结论,可以不加不确定性限定语而将其描述为事实陈述”。

IPCC报告还使用特定术语来描述各项具体陈述背后的置信度水平,该水平综合了对证据和一致性的评估。总体置信度采用以下五个限定语表示:“极低、低、中、高和极高”。

除考虑观测到的变化外,报告还根据不同的全球变暖水平,纳入了极端事件未来变化的预估。这些情景包括“与《巴黎协定》目标相符的情景(+1.5摄氏度)、略微超出《巴黎协定》目标的情景(+2摄氏度),以及不采取减缓措施的‘最坏情景’(+4摄氏度)”,报告如此解释。

值得注意的是,该章节包含观测和预估变化的汇总表(包括不确定性),涵盖全球46个AR6陆地“区域”各类极端事件。

报告称这些“大型表格”占据报告的100多页,而报告全文超过300页。该章节是报告中篇幅最长的一章。

归因

自AR5发布以来,“归因科学”已“成为一个日益增长的气候研究领域”,并积累了越来越多的文献”,AR6报告称。这些研究评估人为气候变化及其他驱动因素是否以及在多大程度上影响了极端天气事件的频率和/或强度。

归因研究表明,例如,气候变化使欧洲2019年创纪录热浪的发生可能性高出多达100倍,同时还使其几率增至三倍,该几率涉及飓风“哈维”于2017年袭击得克萨斯州时带来的创纪录降雨。

这些研究的地理分布呈“不均衡”状态,AR6报告称,发展中国家开展的研究较少。存在多种原因,包括“缺乏观测数据、缺乏可靠的气候模式及其他问题”。

作者们表示,尽管如此,大量事件归因研究“表明,这些局部和个别事件的特性变化与人类对气候的影响所预期的后果相符,并可归因于外部驱动因素”。

下图取自报告的决策者摘要,展示了气候变化如何“已经影响到全球每一个有人居住的区域”。这些地图展示了热端极端事件(上)、强降水(中)和干旱(下)的“评估综合结果”,每个六边形代表一个区域。

每个六边形的阴影颜色表示该区域自1950年代以来观测到的增加或减少情况,灰色阴影或交叉斜线分别表示数据有限或一致性较低。六边形内的圆点数量表示人类影响的置信度水平。

气候变化已对全球产生了巨大影响。Image: IPCC 2021

地图展示了热端极端事件(上)、强降水(中)以及农业和生态干旱(下)观测变化的评估综合结果。每个六边形内的阴影表示该区域自1950年代以来观测到的增加或减少(至少具有中等置信度),灰色表示数据有限,交叉斜线表示一致性较低。六边形内的圆点数量表示人类影响的置信度水平。每个六边形对应IPCC AR6 WG1参考区域之一:北美:NWN(西北美洲北部)、NEN(东北美洲北部)、WNA(西部北美洲)、CNA(中部北美洲)、ENA(东部北美洲);中美洲:NCA(中美洲北部)、SCA(中美洲南部)、CAR(加勒比);南美洲:NWS(西北南美洲)、NSA(南美洲北部)、NES(东北南美洲)、SAM(南美季风区)、SWS(西南南美洲)、SES(东南南美洲)、SSA(南美洲南部);欧洲:GIC(格陵兰/冰岛)、NEU(北欧)、WCE(西欧和中欧)、EEU(东欧)、MED(地中海);非洲:MED(地中海)、SAH(撒哈拉)、WAF(西非)、CAF(中非)、NEAF(东北非)、SEAF(东南非)、WSAF(西南非)、ESAF(东南部非洲)、MDG(马达加斯加);亚洲:RAR(俄罗斯北极地区)、WSB(西西伯利亚)、ESB(东西伯利亚)、RFE(俄罗斯远东)、WCA(中亚西部)、ECA(中亚东部)、TIB(青藏高原)、EAS(东亚)、ARP(阿拉伯半岛)、SAS(南亚)、SEA(东南亚);澳大拉西亚:NAU(澳大利亚北部)、CAU(澳大利亚中部)、EAU(澳大利亚东部)、SAU(澳大利亚南部)、NZ(新西兰);小岛屿:CAR(加勒比)、PAC(太平洋小岛屿)。来源:IPCC(2021)图SPM.3。

以下各节依次探讨不同类型的天气极端事件,梳理报告对观测变化、归因以及未来预估的论述。

高温

观测

AR6报告得出结论,几乎可以肯定,“全球尺度上热端极端事件(包括热浪)的频率和强度自1950年起有所增加,冷端极端事件的频率和强度则有所降低”。

报告称,“这一结论同样适用于区域尺度”,IPCC表示,超过80%的区域至少在可能水平上显示出了这些变化。

下图显示了自1960年以来全球年最高气温(左)、最低气温(中)以及“暖日”天数(右)的变化情况。阴影表示增加(红色)、减少(蓝色)、无显著变化(叉号)以及数据不足(灰色)。

1960年以来全球气温的变化情况。Image: IPCC 2021

报告称,全球年最高气温的上升速率与陆地平均增温速率相近,后者“比全球增温高出约45%”。报告补充道,年最低气温的上升“更为显著,自1960年以来升温约3摄氏度”。

IPCC表示,地图显示“大多数区域的趋势与整体增温相符”,其中欧洲和南美洲西北部的最高气温增幅尤为显著,北极地区的最低气温增幅最大。

具体到北极地区,报告补充称,自1979年以来极端高温事件有所增加,“尤其是在北极北美和格陵兰地区,这与夏季融冰相一致”。报告还指出,“自20世纪60年代以来,北极最低气温的上升速度约为全球地表温度上升速度的三倍”。

相反,“几乎所有陆地地区,尤其是北半球中纬度地区,都观测到寒潮日数减少”,报告称。此外,几乎所有陆地区域的寒夜数都出现了“统计学上的显著减少”。

报告称,几乎可以肯定“全球尺度上热浪的强度和持续时间以及热浪日数均有所增加”。报告补充道:

“这些趋势很可能出现在欧洲、亚洲和澳大利亚。非洲的气温极端事件也存在类似变化,且具有中等置信度;南美洲则具有高置信度;置信度较低的原因在于数据可用性下降和研究较少。”

归因

IPCC表示,几乎可以肯定“人为温室气体强迫是全球尺度上观测到的冷热极端事件变化的主要驱动因素”。

报告补充道,“一些近期高温事件本应极不可能发生,若无人类对气候系统的影响”。这反映了多项近期归因研究的结论,即某些极端事件——例如2021年太平洋西北部的热浪、2020年西伯利亚的热浪以及2018年北半球各地的热浪——若无人为导致的变暖,几乎“不可能”发生。

报告解释道,大气中温室气体浓度的增加会导致大气和地球表面变暖。这种“直接热力学效应”导致“各地气温普遍升高”,报告称,并引发其他热力学响应和反馈,例如大气中水汽增加。

气温上升在“季节性积雪覆盖减少的地区被放大”,并受“大气蒸发需求增加,从而导致土壤干燥在部分地区出现”,报告称。

IPCC表示,“温度的空间分布也可以通过改变天气模式的特征而影响温度极端事件”。例如,快速变暖的北极具有“稳健的热力学效应”,由于来自北极的冷空气输送减少,该效应“放大了北半球中高纬度地区冷端极端事件的变暖”。

然而,报告还指出,变暖北极可能产生的“动力效应”(即北极与中纬度之间的温差减小)已对大气产生连锁影响,这些影响“增加了天气模式(如热浪)的持续性”,该效应“稳健性要低得多”。

预估

AR5报告(PDF)于2013年得出结论,认为几乎可以肯定,随着气候变暖,大多数陆地地区的热端极端事件将更加频繁,冷端极端事件将减少。报告指出,AR5之后的新研究“证实了这些评估”,并补充道:

“几乎可以肯定,与1995至2014年相比,大多数陆地地区的炎热日和炎热夜数量,以及暖期或热浪的持续时间、频率和/或强度将会增加。”

下图给出了升温1.5摄氏度(左)、2摄氏度(中)和4摄氏度(右)情景下年最高气温(上)和年最低气温(下)的未来预估。

阴影表示预估变化的幅度,红色越深表示增幅越大。然而,报告指出,“即使在升温1.5摄氏度的水平下,冷热极端事件也将出现大幅变暖”。

全球范围内的预估气温变化。Image: IPCC

1.5摄氏度(左)、2摄氏度(中)和4摄氏度(右)全球变暖情景下,相对于1850-1900年基线,年最高气温(上)和年最低气温(下)的预估变化。结果基于CMIP6多模式集合在SSP1-1.9、SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下的模拟。右上角数字表示所纳入的模拟数量。不确定性采用简单方法表示:无叠加图案的区域表示≥80%的模式对变化符号达成一致;斜线表示<80%的模式对变化符号未达成一致。来源:IPCC图(2021)11.11。

图表显示,年最低气温的预估升温幅度大于最高气温,并且极地升温幅度大于赤道。报告称,例如在北极地区,“最冷夜晚的气温升温速率约为全球变暖速率的三倍”。在中纬度地区,“热端极端事件的升温速率可达全球变暖速率的两倍”。

作者指出,最高气温的上升“在陆地上更为均匀”,且不存在相同的随纬度变化规律。他们补充道:

“在部分中纬度和半干旱地区,预计最炎热日的气温升幅最大,约为全球变暖速率的1.5至2倍(高置信度)。”

有趣的是,报告以高置信度认为,在大多数地区,“极端气温变化的幅度与全球变暖水平成正比”,但这些极端事件的概率会随着变暖而“总体呈非线性增加”。

2021年夏季,太平洋西北部的“热穹顶”打破了纪录,且幅度之大,科学家警告,称发现“令人惊讶且震惊”,即“我们关于热浪在变暖气候中将如何表现的理论图景”“已被打破”。

随后发表的研究也警告,预计气候变化将推动“破纪录”极端高温事件。

强降雨

观测

强降雨事件的频率和强度“已很可能在全球尺度上,于观测覆盖良好的大多数陆地区域有所增加”,IPCC表示。区域性强降雨频率和/或强度的增加“已被观测到,可信度中等,适用于近半数区域”,报告补充道。

自1950年以来,单日或连续五日的年最大降雨量“已很可能有所增加”,适用于观测数据充足的陆地区域,报告指出。

总体而言,报告称,欧洲、北美和亚洲降雨极值增加的证据最为充分,强降水已很可能在这三大洲的洲际尺度上有所增加。

例如,报告称,在南亚季风季节,印度中部“强降雨显著增加”,同时“中等降雨显著减少”。

而报告指出,以非洲为例,现有数据“缺乏全洲系统性分析”,且数据具有“零星性”。因此,尽管“1950年至2013年间,在监测良好的地区观测到极端降水的频率和强度有所增加”,但这仅覆盖“总面积的15%”。

同样,在中美洲和南美洲,“证据显示极端降水有所增加,但总体上存在低可信度”,报告称。在小岛屿国家,“缺乏证据显示强降水总体上发生了变化”。

作者称,其他地区的趋势同样并不明确:

“在澳大拉西亚,现有证据未显示该区域整体的强降水有所增加或减少(可信度中等),但北澳大利亚(尤其是西北部)的强降水趋于增加,而东部和南部地区则趋于减少。”

IPCC表示,其仅对可信度极低的亚日极端事件(例如每小时降雨量)变化作出判断。原因在于,亚日降水数据往往“仅具有零星的空间覆盖,且时间长度有限”。

总体而言,现有数据记录“远短于对极端事件过去变化进行可靠量化所需的时长”。尽管如此,报告补充道,“几乎所有大洲的区域研究普遍表明亚日极端降水呈加剧趋势”。

归因

对于已观测到的增加,人类影响——尤其是通过温室气体排放——“是很可能观测到的尺度加剧的主要驱动因素”,报告称,并补充:

“特别是,检测与归因分析已为全球至洲际尺度上一日和五日持续时间的极端降水受人类影响提供了一致且可靠的证据。”

关于人类对区域尺度极端降水影响的证据有限,报告指出,但“新证据正在出现”。例如,研究表明,“1950年至2015年间南亚季风区广泛极端事件的增加,是西印度洋(阿拉伯海)变暖与印度灌溉水资源管理加强共同作用的结果”。

报告解释称,气温上升控制着“通过蒸发增加和大气持水能力增强而引起的水汽变化”。在全球尺度上,水汽含量“大致遵循克劳修斯-克拉珀龙(C-C)关系增加,气温每升高1C,水汽含量约增加7%”。报告继续写道:

“气候模式预估显示,水汽的增加会导致各地降水极端事件均出现稳健增加,其增幅因地表每升温1摄氏度而在4%至8%之间变化。”

不过,报告指出,存在“多个案例表明,极端强降水的增幅可能超过C-C速率”。

IPCC表示,气候变暖还可影响大气中的“动力”过程,例如气旋、天气锋面和对流系统:

“例如,南半球中纬度风暴路径向极地方向移动并增强,可能改变极端降水的频率/强度。然而,由于多种相互竞争的效应,动力变化将如何影响降水极端事件的确切方式尚不清楚。”

预估

报告称,未来随着全球进一步变暖,强降雨将“总体上变得更加频繁、更加强烈”。报告补充道:

“相对于工业化前水平,全球变暖达到4C时,非常罕见(例如十年一遇或更罕见)的强降水事件在全球尺度上(几乎确定)以及所有大洲和AR6区域内,都将比近期过去更加频繁、更加强烈。”

下图展示了在升温1.5C(左)、2C(中)和4C(右)情景下,年最大日降水量的未来预估。阴影表示增加(绿色)和减少(棕色),而斜线则标示全球范围内气候模式间一致性有限的区域。

洪涝预估示意图。Image: IPCC 2021

与1850-1900年基准期相比,全球升温1.5C(左)、2C(中)和4C(右)时年最大日降水量的预估变化。结果基于CMIP6多模式集合(multi6)在SSP1-1.9、SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下的模拟。右上角数字表示所纳入的模拟数量。不确定性采用简单方法表示:无叠加标记的区域表示≥80%的模式对变化符号达成一致;斜线区域表示变化符号一致的模式比例<80%。来源:IPCC(2021)图11.16。

报告称,各图的空间格局“十分相似”,并显示出“在区域尺度上,极端降水与全球变暖水平之间近似线性的标度关系”:

“除极少数区域(例如某些季节的地中海盆地周边南欧)外,陆地区域的极端降水几乎总是增加,且全球变暖水平越高,增幅越大。”

报告称,预估的极端降雨减少大多局限于“副热带海洋区域”,且“与风暴路径移动导致的平均降水减少高度相关”。

IPCC指出,关于极端每小时降雨量预估的研究“数量有限”。由区域气候模式所作的、能够模拟对流过程的模拟,即所谓的对流允许模式——“时间长度有限,且因计算成本高昂,仅在少数区域可用”。尽管如此,报告称:

“现有对流允许模拟中,多数预估亚日极端降水事件的强度将增加,增幅与C-C标度速率相近或更高。”

洪涝

观测

报告关于极端天气的章节重点讨论与降雨相关的两种主要洪涝形式:包括地表水和山洪在内的“内涝”,以及河流或溪流漫过河岸时发生的“河流洪水”。

报告称,对于河流洪水,淹没面积“难以测量或量化”。因此,现有关于洪涝变化的许多研究聚焦于“径流量”,即水流经河道的流量。

作者指出,洪涝是“水文、气候与人类管理之间复杂的相互作用”。报告称,除降水量和强度外,土壤湿度、季节性积雪、土地利用以及河道和流域工程等其他因素也发挥着重要作用。这意味着“极端降水事件与洪涝事件之间,或极端降水变化与洪涝变化之间,并不总是一一对应”。

已发表的关于洪涝观测变化的研究往往聚焦于区域和地方尺度,这使得“难以在全球乃至有时在区域尺度上进行综合”。IPCC还指出存在重大数据缺口:

“径流量测量在空间上分布不均,存在空间覆盖缺口,且在非洲、南美洲和亚洲部分地区的覆盖情况较差,导致难以探测洪涝的长期变化。”

IPCC得出结论,其对可信度高的判断是:在融雪主导径流情势的寒冷地区,洪涝的季节性已因气候变暖而发生变化。不过,报告解释称,世界其他地区的情况更不确定:

“关于过去几十年全球尺度洪峰流量趋势的可信度为低,但部分区域出现增加,包括亚洲部分地区、南美洲南部、美国东北部、欧洲西北部和亚马逊地区;另有部分区域出现减少,包括地中海部分地区、澳大利亚、非洲和美国西南部。”

归因

洪涝事件中涉及的多种因素也使归因评估更加困难。连同“总体上研究匮乏”,IPCC表示,对于洪涝与人为气候变化的关系,其可信度为低,即关于洪涝与人为气候变化的“一般性表述”。不过,“部分个别区域已得到充分研究,这使得可信度高”,报告在这些情形中表示:

“例如,英国的洪涝在冬季降水增加后发生,可归因于人为气候变化。”

预估

下图展示了气候变化如何加剧不同类型洪涝的严重程度。

气候变化与严重洪涝之间的关系。Image: IPCC 2021

示意图,展示了决定强降水和洪涝变化的重要因素。来源:IPCC(2021)常见问题8.2,图1。

展望未来,IPCC表示其对可信度中等的结论有把握,即全球水文模式预估“受河流洪水增加影响的陆地面积比例大于受河流洪水减少影响的比例”。报告补充道,中等可信度 认为河流洪水“将在西亚马逊、安第斯山脉以及亚洲东南部和北部增加”。

IPCC对内涝变化的把握更大,其结论是——具有高可信度——预估的极端降雨强度增加“将转化为内涝频率和规模的增加……因为内涝是由降水强度超过自然和人工排水系统的承载能力所导致的”。

干旱

观测

与洪涝情况相似,干旱存在不止一种干旱类型,这些描述使IPCC对干旱的一般定义“水分条件显著低于平均水平的时期”更加细致。报告解释称:

“根据用于表征干旱的变量以及受影响的系统或部门,干旱可分为不同类型,例如气象干旱(降水亏缺)、农业干旱(例如作物产量下降或歉收,通常与土壤水分亏缺有关)、生态干旱(与植物水分胁迫有关,例如导致树木死亡)或水文干旱(例如溪流或水库、湖泊、泻湖和地下水等蓄水体中的水资源短缺)。”

该图突出展示了干旱的气候驱动因素及其对水资源可利用性的影响。

干旱的气候驱动因素。Image: IPCC 2021

干旱的气候驱动因素、对水资源可利用性的影响及其后果。正负号表示驱动因素对积雪量、蒸散发、土壤湿度和蓄水量等因素的变化方向。图中列出了三种主要干旱类型,以及干旱可能带来的部分环境和社会经济影响。来源:IPCC(2021)图8.6。

下图使用三种不同的干旱指标,展示了过去60至70年间全球观测到的变化。阴影表示湿润(绿色)或干燥(棕色)趋势,灰色表示数据不足的区域。

全球范围内可见“干燥趋势”。Image: IPCC 2021

观测到的连续干燥日数(CDD)线性趋势,时段为1960-2018年(左);标准化降水指数(SPI)(中)以及标准化降水蒸散指数(SPEI)(右),时段为1951-2016年。CDD数据来自HadEx3数据集,其趋势计算方法与上文图11.9相同。干旱严重程度采用12个月SPI(SPI-12)和12个月SPEI(SPEI-12)估算。识别干旱事件的阈值设定为SPI/SPEI值-1。数据不足的区域以灰色显示。无叠加标记的区域表示趋势在p = 0.1显著性水平上显著。叉号表示趋势不显著的区域。来源:IPCC(2021)图11.17。

这些指标包括连续干燥日数(左)以及标准化降水指数(中),即“SPI”,报告称,两者均为“基于降水的指数……用于估算气象干旱的变化”。

报告得出结论,仅有少数区域“观测到气象干旱增加”,而这些区域“主要位于非洲和南美洲”。

第三个指标是标准化降水蒸散指数(右),即“SPEI”,是一种基于大气的指数,综合了降水和大气蒸发需求(AED)。AED是指“陆地表面可能发生的最大实际蒸散量,前提是其不受水分可利用性限制”,报告指出。

报告称,存在“更为明显的信号表明农业和生态干旱有所增加”,“这凸显了由AED增加所驱动的ET增加对这些趋势的作用”。作者称,农业和生态干旱的增加见于“所有大洲及多个区域”,包括非洲西部、中部和南部,亚洲中部和东部,澳大利亚南部,地中海地区,欧洲西部和中部,以及南美洲东北部。报告称,农业和生态干旱减少仅见于一个区域——澳大利亚北部。

归因

IPCC表示,具有中等可信度地认为“人为气候变化已因ET增加,在部分区域导致农业和生态干旱增加”。

报告进而表示——具有高可信度 ——认为ET的增加“是由气温升高、相对湿度下降和净辐射增加所引起的AED增加所驱动的”。报告还指出,“降水趋势并非影响全球尺度干旱趋势的主要驱动因素”。

报告解释称,干旱受气候变化影响,其途径包括“热力过程和动力过程两方面”:

“热力过程通过气温、辐射、风速和相对湿度的变化增加大气蒸发需求,从而影响干旱。动力过程则通过与降水和日照量相关的天气异常的发生频率、持续时间和强度变化影响干旱。”

预估

展望未来,政府间气候变化专门委员会(IPCC)警告称,高度可信:随着全球变暖加剧,更多地区将遭遇农业和生态干旱加剧的影响。

作者表示,最新证据“强化了”IPCC关于1.5摄氏度的特别报告的结论,即“即使全球变暖的相对较小增幅(+0.5摄氏度)也会导致部分地区干旱加剧”。

下图显示了在全球变暖1.5摄氏度(左)、2摄氏度(中)和4摄氏度(右)情景下,6月至8月(上)和12月至次年2月(下)的十年一遇土壤湿度干旱在发生频率和强度上的预估变化。变化幅度以阴影表示:绿色代表频率下降,棕色代表频率上升。

预计干旱的发生频率和强度将有所增加。Image: IPCC 2021

在全球变暖1.5摄氏度(左)、2摄氏度(中)和4摄氏度(右)情景下,相较于1850至1900年基准期,6月至8月(上)和12月至次年2月(下)两个季节的十年一遇土壤湿度干旱在发生频率和强度上的预估变化。土壤湿度变化的单位为1850至1900年土壤湿度年际变率的标准差。标准差是描述干旱严重程度时广泛采用的指标。结果基于CMIP6多模式集合在SSP1-1.9、SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下的模拟。右上角数字表示所纳入的模拟数量。不确定性采用简单方法表示:无叠加标记的区域表示≥80%的模式对变化方向达成一致;斜线区域表示<80%的模式对变化方向达成一致。资料来源:IPCC(2021)图11.19。

报告称,即使全球变暖被稳定在2摄氏度,部分地区仍将受到“更为严重的农业和生态干旱”影响,高度可信。报告补充称,对某些地区而言,这一情况在1.5摄氏度时即已发生,中等可信,包括地中海地区、非洲南部、澳大利亚南部、北美洲中部以及南美洲大部分地区。

IPCC表示,在4摄氏度变暖情景下,受影响的地区将更多,其中东北非和南亚是明显的例外,这些地区的干旱程度呈下降趋势。

在更高的变暖水平下,高度可信,陆地碳汇“将因土壤湿度受限及相关干旱状况而效率降低”,IPCC表示。

报告还指出,虽然大气二氧化碳浓度升高会带来植物水分利用效率提高,但低度可信,认为这种效应能够在土壤湿度受限、农业和生态干旱加剧(AED)的更高全球变暖水平下“缓解农业和生态干旱或水文干旱”。

热带气旋

观测

热带气旋(TC)是在热带温暖海域形成的强烈风暴。其影响经常登上新闻头条。例如,2017年一系列重大飓风——包括“哈维”、“艾尔玛”和“玛丽亚”——在美国和加勒比地区造成严重破坏。哈维、艾尔玛和玛丽亚。

报告称,量化气候变化对此类风暴的影响“具有挑战性”,“部分原因在于极端风暴罕见、持续时间短且局地性强”,同时也因为单个风暴受到“高度随机变率”的影响。不过,IPCC表示,“尽管存在这些挑战,自第五次评估报告(AR5)以来已取得进展”。

报告得出结论,“很可能过去40年间,全球三至五级热带气旋的占比和快速增强事件的频率均已在全球范围内有所增加”。

(三至五级热带气旋——即所谓的“重大”风暴——是指持续风速达到每小时111英里或以上的风暴。)

作为背景,第五次评估报告此前曾得出结论(pdf):在计入过去观测能力变化后,“可信度仍为低,即对热带气旋活动的长期(百年尺度)变化的可信度较低”。

该结论反映了IPCC关于极端事件风险的特别报告(SREX,2012年)的研究发现。IPCC第四次评估报告(AR4,2007年)曾发现(pdf),很可能自1970年以来,部分地区的强热带气旋活动已有所增加;随后,SREX得出结论认为,“就与北大西洋以外海盆以及卫星时代之前所观测到的趋势相关的可信度水平而言,难以得出确切结论”,第五次评估报告对此进行了说明。

第六次评估报告(AR6)还指出,“非常可能自20世纪40年代以来,西北太平洋热带气旋达到峰值风速的平均位置已向极地方向迁移”,并且“很可能自1900年以来,热带气旋在美国境内的移动速度已有所减慢”。

移动速度是指风暴在地球表面移动的速率。例如,2017年,飓风“哈维”在休斯顿上空“停滞”,仅三天内降雨量即达100厘米,并引发灾难性洪水。

归因

作者得出结论认为,“高度可信地认为,人为气候变化促成了飓风“哈维”及其他强热带气旋期间的极端降雨量”。并且,“更有可能than not美国境内热带气旋移动速度减缓的现象,有人为强迫因素的贡献”。

“非常可能”的是,北大西洋、北太平洋和阿拉伯海盆近期活跃的热带气旋季节若无人为影响则无法得到解释,报告称。

报告指出,例如,“2015年异常的热带气旋活动并非完全由极端厄尔尼诺现象所导致”,同时“还存在人为贡献,主要通过亚热带地区海表温度(SST)的影响体现。”

报告称,人为因素对活跃热带气旋季节的影响“主要与气溶胶强迫相关(源于空气污染减少),在北大西洋的响应中贡献更为显著”。

作为对比,AR5(pdf)认为,低度可信地将热带气旋活动变化归因于人类影响”。原因在于“观测证据不足、对人为气候驱动因素与热带气旋活动之间联系的物理理解缺乏,以及各项研究对内部变率、人为强迫与自然强迫相对重要性的一致程度较低”。

预估

关于随着持续变暖热带气旋将如何变化的预估表明,“平均峰值热带气旋风速及四至五级热带气旋的占比将随变暖在全球范围内非常可能增加”,IPCC表示。

同时,非常可能“平均热带气旋降雨率将随变暖而增加,并且在部分地区,峰值降雨率很可能以超过每升温1摄氏度增加7%的克劳修斯-克拉珀龙标度速率增长”,报告补充道。

关于热带气旋频率,IPCC表示,很可能“全球所有等级热带气旋的频率将减少或保持不变”。报告指出,减少的主要部分“集中于气候变暖时强度较弱的一端”,同时“四至五级热带气旋的频率将在西北太平洋部分有限区域增加”。

下图总结了热带气旋以及温带气旋(即热带以外的气旋)和强对流风暴与对流风暴和大气河的过去与预估全球(左)及区域(右)变化。

热带气旋的全球变化。Image: IPCC 2021

热带气旋(TC)、温带气旋(ETC)、大气河(AR)和强对流风暴(SCS)活动过去与预估变化的概要示意图。全球变化(左侧地图),蓝色阴影表示受影响区域:热带气旋、温带气旋和大气河的平均及最大降雨率增加(上);较强热带气旋比例增加,全球热带气旋生成频率减少或无变化(中);以及随风暴路径变化,温带气旋风速因地区而增加或减少(下)。区域变化(右侧地图),从左至右依次为:西北太平洋热带气旋向极地迁移及其后热带气旋暴露度的变化;美国本土上空热带气旋前进速度减缓及其后热带气旋降雨量增加;以及美国本土强对流风暴平均及最大降雨率增加,春季强对流风暴频率及季节长度增加。资料来源:IPCC(2021)图11.20。


复合事件

报告还探讨了“复合事件”,此类事件“在以往IPCC报告中未得到深入评估”。这些事件被定义为“导致社会或环境风险的多种驱动因素和/或灾害的组合”。作者解释道:

“两个或多个——不一定是极端的——天气或气候事件的组合,若其i)同时发生,ii)接连发生,或iii)在不同地区同时发生,可能导致远大于单一极端事件所造成影响之和的极端后果。这是因为多重压力可能更快地超出系统的应对能力。”

IPCC表示,高度可信地认为,“受并发极端事件影响的陆地面积已经增加”。同样,报告以相同的可信度水平认为,“不同地区的并发极端事件,尽管可能影响相似的部门(例如粮食主产区),将随全球变暖加剧而变得更加频繁,尤其是在全球变暖超过2摄氏度之后”。

世界经济论坛在应对气候变化方面做了哪些工作?

具体到并发的高温与干旱极端事件,报告称“高度可信地认为,由于人类影响,全球尺度上并发热浪和干旱在过去一个世纪中发生频率已有所增加”。

IPCC还表示,其高度可信地认为,“随着全球平均气温上升,几乎所有陆地区域的复合性炎热和干燥状况变得更为可能”。

这些并发极端事件也对野火产生影响,报告指出:

“有中等可信度认为,过去一个世纪中,促使野火发生的天气条件(火险天气)在南欧、北欧亚、美国和澳大利亚变得更为可能。”

“有高度可信度认为,在部分地区,随着全球变暖程度加剧,火险天气条件将变得更加频繁。”

最后,报告还探讨了沿海地区的复合极端事件,指出“有中等可信度认为,过去一个世纪中,包括美国海岸线在内的部分地区复合洪涝的概率有所增加”。报告补充道:

“有高度可信度认为,由于上述两方面因素,沿海地区复合洪涝的发生及其规模在未来将会增加。海平面上升以及强降水增加。”

汇总表

下表(取自报告的表11.1)提供了关于极端事件观测变化及人类影响贡献的“综合分析……”。

而下表(取自报告的表11.2)则提供了关于极端事件预估变化的“综合表”,对应工业化前水平之上升温1.5°C、2°C和4°C的情景。

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