近百年来，以全球变暖为主要特征的气候变化对社会经济、人类生活和自然环境等产生了深远影响。20世纪中期至今，全球气候变暖趋势日益明显，大部分陆地区域的极端高温变得更多更强，而极端低温则变得更少更弱。理解温室气体等人类活动排放对极端温度变化的影响，并检测归因不同外强迫因子的贡献，是识别人类活动对气候变化贡献的重要手段，也是气候变化领域的核心科学问题之一。而早期资料的匮乏、可获得性差以及可靠性等问题是限制该类研究的主要原因。中国东部是我国经济发达区，人口密集，气候变化的脆弱性高。研究该地区极端温度自20世纪初以来的变化特征，并检测归因极端温度频率和强度变化的外强迫贡献，对于理解该区域气候变化及其发生机制具有重要意义。
国家气候中心气候变化检测归因团队胡婷研究员(第一作者)和孙颖研究员(通讯作者)等在中国东部极端温度变化检测归因领域取得新进展，相关研究成果于近期发表在国际期刊Weather and Climate Extreme上。研究人员基于多套早期观测和再分析资料，特别是新发展的均一化逐日近地面气温数据集（CUG-CMA），对1901-2020年中国极端温度的频率和强度变化进行了分析，包括极端温度季节变化的详细特征及区域差异。研究表明，自1901年以来，中国东部年平均和季节极端高温的频率和强度呈现显著的增多增强趋势，而极端低温则表现为减少减弱趋势。这一变化在冬春季最为明显，而在秋季最小，变化幅度仅为冬春季的一半左右。20世纪中期之前，极端温度指标变化的空间差异明显，不同区域的变化并不一致。![]()
图1 1901-2020年中国东部极端温度指标的长期变化特征，数据来自CUG-CMA数据集（OBS）、中国均一化气温数据集（OBS-1951a）、ERA-20C和NOAA-20CR。从左到右分别是年平均（ANN）和春（MAM）、夏（JJA）、秋（SON）、冬（DJF）季变化。研究中采用的指标包括反映极端温度频率变化的暖昼（TX90p）、暖夜（TN90p）、冷昼（TX10p）和冷夜（TN10p）指数，以及反映极端温度强度变化的日最高温度的最高值（TXx）和最低值（TXn），以及日最低温度的最高值（TNx）和最低值（TNn）通过评估CMIP6模式结果，胡婷等发现气候模式在模拟中国东部极端温度的年和季节性变化方面表现良好，但在某些指标和季节中，模式可能低估了极端温度变化的幅度。进一步，该团队采用最优指纹法对1901-2020年的极端温度变化进行了不同信号的检测归因，分离了温室气体和人为气溶胶等不同因子的贡献。结果显示，人类活动是近百年来观测到的我国东部极端温度变化的主要驱动因素，其中温室气体起到了主要作用，人为气溶胶大约抵消了温室气体引起最高温度指标变化的1/3-1/2，而自然强迫的影响则相对较小。该研究不仅揭示了区域性气候变化的历史趋势，明确人类活动特别是工业化以来温室气体排放对区域性气候变化的客观影响，也为未来极端温度变化的准确预估提供了关键参考信息。图2 1901-2020年（a-d和i-l）和1951-2020年（e-h和m-p），观测资料得到的（灰色）极端温度频率和强度指数年平均和季节变化以及检测归因得到的由全强迫（红色）、温室气体强迫（紫色）、人为气溶胶强迫（橙色）和自然强迫（蓝色）导致的变化。
该研究由国家气候中心胡婷研究员、孙颖研究员、任玉玉研究员、任国玉研究员与中国地质大学（武汉）郑翔博士合作完成，得到国家自然科学基金(42025503、U2342228)和中国气象局重点创新团队“气候变化检测与应对”（CMA2022ZD03）等项目的共同资助。
【引文信息】
Hu T, Sun Y, Zheng X, Ren Y, Ren G. 2024.
Anthropogenic influence on seasonal extreme temperatures in eastern China at
century scale. Weather and Climate Extremes. 44: 100675.
https://doi.org/10.1016/j.wace.2024.100675.
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