气候变化检测归因: 探索人类活动对天气气候的影响
来源:中国气象报   发布时间:2020-06-18
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中国气象报记者 李慧
  气候变化的检测和归因是评估气候变化及风险、深化认识人类活动对气候变化影响的一种重要手段。检测归因的结果尤其是对极端事件的归因结论,可为制定应对气候变化相关政策和适应方案提供重要科学依据。
  气候变化检测归因是气候变化科学领域一门新兴学科,中国气象科学研究院翟盘茂研究员、陈阳副研究员、周佰铨博士、李建研究员等对其进行了比较系统性的梳理和总结,重点回顾了温度、降水、大气环流和极端事件长期变化以及重大极端天气气候事件的归因研究,同时还提出我国在气候变化归因方面面临的挑战以及需要进一步着重研究的问题。
  近期,该成果被中国气象局纳入2019年度优秀气象科技前沿动态研究报告。
  检测人类活动的“指纹”
  近年来,检测归因的研究方法也日渐成熟和丰富。
  借助模式及观测资料的统计技术大体上可分为多元分析和贝叶斯推断等,前者运用广泛的最优指纹法,而后者的优势在于能够融合多源数据进行归因检测。当一种变量或现象很难进行直接的单步归因时,一些研究基于与该变量或现象相关的气候条件变化的归因来间接对该变量或现象进行归因。这种方法称为多步归因。在多步归因方法中,观测到的变量变化首先归因于气候或其他环境条件的变化,然后气候或其他环境条件的变化又可分别归因于外部强迫,例如温室气体的人为排放。
  近十多年来,英国科学家研究揭示了气候变化与欧洲热浪事件之间的联系,之后,极端天气气候事件检测归因成为国际热点并迅速发展。极端事件归因研究的兴起不仅推进了对气候变化影响极端事件变化的程度及物理机制的深入理解,也推动了极端事件归因方法的迅速发展。
  人类活动影响仍有不确定性
  目前,全球及区域尺度平均温度变化方面的归因研究已经累积形成证据链,证实了20世纪的温度长期变化受到了人类活动的影响。但是由于很难估计气溶胶对于总辐射强迫的影响,使得全球及区域平均温度变化的归因研究仍存在部分不确定性。
  在降水方面,由于降水观测资料及模式模拟的局限性以及内部变率在降水变化中的较大影响,使得降水变化的归因相比温度要复杂得多。
  基于不断改进的观测及模式资料,一些研究陆续在全球陆地及海洋区域的年平均及季节平均的降水变化格局中检测到了人类活动影响的信号。
  最新的归因研究在一些环流相关现象变化及变率模态方面进一步积累了人类活动影响的证据,但对其他一些存在较大的观测及模式模拟误差的环流现象,如厄尔尼诺、季风等,人类活动归因的可信度仍较低。
  美国气象学会通报的131篇极端事件归因报告论文中,大约有65%的研究已经确定了人类活动造成的气候变化对极端事件的作用,而大约35%没有发现气候变化对这类极端事件的影响。就归因结果的可信度而言,有关极端温度事件的人类活动归因结果可信度最高,其次为极端降水事件和干旱事件。
  2019年9月,“伊梅尔达”飓风发生10天后,科学家就利用高分辨率数值模式进行快速气候变化归因研究并取得了突破。该成果在今年2月被入选《MIT科技评论》发布的2020年“全球十大突破性技术”,这也是近年来在极端事件归因方面取得的重要科学进展。
  中国区域归因研究进步快速
  由于起步较晚,目前,对于中国区域的归因研究成果还不是特别丰富。但近10年来,关于中国区域气候变化和极端事件的归因研究取得了快速的进步。
  整体而言,现有的关于中国平均气温和极端气温变化的归因研究比较系统且成果较多,并进行了极端温度事件归因的工作,但仍需要加强极端降水、干旱和季风等相关变化的归因研究。
  目前,针对我国区域的一些重大极端事件归因研究与国际相比仍有一定差距,在时效性方面也无法满足公众和政府部门对科学界的相关诉求。
  目前,我国科学界已经开始重视气候变化归因方面的研究,也通过国家重点研发计划项目“中国区域重大极端天气气候事件的归因方法研究”等,对极端高温、极端低温、极端降水和干旱开展了一些有针对性的研究。
  未来,中国气候变化归因研究的发展需要依靠更强有力的研究力量和更多的科技支撑,并且需要在深化对东亚地区人类活动或自然气候变化机理认识的基础上,加强归因相关数理统计方法研究以、模式和观测资料最佳处理方法的研究,从而迅速提升我国气候归因研究的能力以及相关研究成果的影响力。
  今后,随着计算能力的提升以及气候系统观测资料的进一步完善,高分辨率气候系统模式的发展,我国在气候变化归因研究方面将取得更大的进步。
(来源:《中国气象报》2020年6月17日三版 责任编辑:王美丽)  
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