在全球變暖背景下，未來包括華北地區(qū)在內(nèi)的整個中國區(qū)域平均氣溫將持續(xù)上升。但即使在高排放情景下，也并不表明未來會出現(xiàn)“致命高溫熱浪”而使華北平原不再宜居。
近期發(fā)表在《自然》子刊上的研究預測，2070年至2100年中國華北平原氣溫將多次邁過35℃門檻，且受氣候變化和農(nóng)業(yè)灌溉影響，2070年至2100年，華北平原可能因為極端熱浪不宜居住。
這件事引起公眾熱議。是否有科學依據(jù)？國家氣候中心氣候變化室閆宇平主任、石英博士、陸春暉博士對此進行了回應。
一問：如何看待“華北未來將不宜居”的說法？
華北平原長久以來是典型的溫帶季風區(qū)，四季分明，冬季寒冷干燥，夏季溫暖濕潤，雨熱同期，非常適宜發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，是我國重要的糧食生產(chǎn)基地，同時也是我國人口密度最多的區(qū)域之一。受夏季風波動影響，歷史上華北平原旱澇災害多發(fā)，旱災更為頻繁，因此華北平原也是重要的灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)。
《自然》子刊的這篇論文強調(diào)了華北平原農(nóng)田灌溉對熱浪侵襲的作用，指出農(nóng)田灌溉加強蒸散作用，增加空氣濕度，導致以濕球溫度為指標的熱浪出現(xiàn)明顯上升。
由于濕球溫度并不是國際上常用的表征高溫熱浪嚴重程度的指標，我國氣象部門在發(fā)布高溫預警時不采用濕球溫度作為指標。
濕球溫度的日變化曲線和溫度變化相似，一般是午后最高、凌晨最低，但濕球溫度的日較差明顯小于溫度變化，這主要是因為白天隨著溫度升高，相對濕度隨之降低，使得濕球溫度的上升幅度不像溫度上升那樣迅速。
《自然》子刊發(fā)表的這篇論文以濕球溫度6小時滑動平均值達到35℃作為閾值，認為當濕球溫度達到35℃時，人類在無保護環(huán)境中的生存時間只有6小時，對于華北平原從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的勞動者而言，由于室外活動不可避免，所以作者認為在高排放情景下，本世紀末華北平原將出現(xiàn)濕球溫度超過35℃閾值的熱浪，這一地區(qū)將在熱浪侵襲中不再宜居。
作者在論文中使用“致命熱浪(deadly heatwaves)”作為標題，引起眾多媒體關(guān)注。實際上，這只是作者使用單個氣候模式，采用高排放情景得出的計算結(jié)果，只能代表一種氣候情景下的最壞可能性。
對華北平原而言，濕球溫度達到35℃這一閾值，即使在高排放的氣候變化情景下也很難達到。
華北平原地區(qū)夏季白天的最高氣溫雖然可以超過40℃，但相對濕度并不高(一般在50%以下)，所以濕球溫度也不高；在夏季的晚上，雖然相對濕度可以增加到80%至90%，但氣溫一般會降低到30℃以下，所以觀測到的濕球溫度也不高。
如果出現(xiàn)濕球溫度超過35℃閾值的熱浪，意味著在白天相對濕度為50%的狀態(tài)下，氣溫必須超過47℃；在晚上相對濕度為85%的情況下，氣溫必須超過37.8℃。也就是說，只有當本世紀末華北平原白天和晚上的氣溫都比當前至少升高5℃至7℃的條件下，才有可能出現(xiàn)濕球溫度超過35℃閾值的情況，所以，出現(xiàn)這種極端熱浪的可能性極小。
國家氣候中心對不同情景下未來氣候變化的預估結(jié)果表明，未來我國年平均氣溫將繼續(xù)升高，極端高溫事件的出現(xiàn)概率將增加，到2025年左右，至少有50%的夏季可能會出現(xiàn)長時間高溫熱浪；在高排放情景下，到本世紀末極端高溫熱浪事件發(fā)生的頻率將可能比目前高出5倍，這是最極端的一種可能性，即使這樣也并不表明未來會出現(xiàn)“致命高溫熱浪”而使華北平原不再宜居。
二問：農(nóng)業(yè)灌溉會導致未來熱浪侵襲的情況頻現(xiàn)嗎？
不可否認，未來在不同的氣候變化情景下，華北平原的平均氣溫將進一步升高，極端高溫事件增多，這主要還是由于人為溫室氣體排放帶來的溫室效應造成的，這篇論文在本質(zhì)上與之前的氣候變化預估研究沒有太大區(qū)別，但由于作者使用了濕球溫度作為熱浪指標，而灌溉對于空氣濕度又有更加直接的影響，所以作者得出了灌溉顯著增加熱浪強度的結(jié)論。
實際上，灌溉與熱浪之間的關(guān)聯(lián)及與其相關(guān)的物理機制并非如該論文描述的那樣確定，當前氣候模式中涉及灌溉作用的陸面模式還有待改進，因此，該論文得出的結(jié)論存在較大的不確定性。
此外，該論文是使用高排放情景得出的華北平原不再宜居的結(jié)論，而國際社會已經(jīng)于2015年底的巴黎氣候變化大會上達成了《巴黎協(xié)定》，明確到21世紀末將全球溫升控制在相比工業(yè)化前不超過2℃的目標，并提出為將全球溫升控制在相比工業(yè)化前不超過1.5℃而努力。也就是說，高排放情景基本上只能作為一種假設(shè)情景而存在，在現(xiàn)實中是不可能實現(xiàn)的情景，論文作者基于高排放情景所得出的研究結(jié)論也就失去了現(xiàn)實意義。
此外，現(xiàn)有的氣候模式對我國華北平原地區(qū)溫度升高趨勢的模擬存在一定的高估現(xiàn)象，主要是因為華北平原地區(qū)同時也是氣溶膠排放較多的區(qū)域，而氣溶膠對于氣候的冷卻效應在現(xiàn)有氣候模式中尚不能得到較好的模擬。
因此，對華北平原未來氣溫的增加幅度、未來高溫熱浪事件的增加頻率的預估仍需要進行量化研究，需要通過提高模式的模擬性能，以對預估結(jié)果進行修正。
當然，雖然該論文研究結(jié)論的可靠性需要進一步評估，但該論文提出的未來熱浪增加增強的判斷，仍然值得我們重視。
三問：華北地區(qū)未來(2070年至2100年)氣候趨勢如何？在不同的減排路徑下，會有不同的趨勢嗎？
在全球變暖背景下，未來包括華北地區(qū)在內(nèi)的整個中國區(qū)域平均氣溫將持續(xù)上升。
多模式集合平均的預估結(jié)果顯示，相對于1986年至2005年，到21世紀末(2070年至2100年)，在高、中、低三種不同的溫室氣體排放情景下，華北地區(qū)的年平均氣溫將分別增加4.6℃、2.4℃和1.8℃，其中，夏季平均氣溫分別增加4.8℃、2.6℃和2.3℃。
從氣候變化預估的結(jié)果看，我國華北區(qū)域的年平均氣溫和冬、夏兩季平均氣溫的變化均略低于全國平均水平，這與預估的我國東北和西北地區(qū)升溫較高有關(guān)。
在不同的溫室氣體排放情景下，華北地區(qū)的未來氣溫變化趨勢與中國區(qū)域平均的氣溫變化趨勢類似，都表現(xiàn)出不同程度的升溫趨勢。其中，到2050年前，在不同溫室氣體排放情景下，我國華北地區(qū)氣溫的增溫幅度和變化趨勢差異較小，而2050年以后表現(xiàn)出不同的變化特征：在低排放情景下，2050年后華北地區(qū)氣溫的增加趨勢不明顯，且有一定的下降趨勢；在中等排放情景下，2070年前華北地區(qū)的氣溫將持續(xù)上升，2070年后氣溫的增加趨勢變緩；在高排放情景下，到本世紀末，華北地區(qū)氣溫呈一致的上升趨勢。
四問：氣候變暖在華北升溫中的貢獻率為多少？如果沒有氣候變暖，自然變率會讓華北高溫頻現(xiàn)嗎？
觀測結(jié)果表明，1901年至2017年我國地表年平均氣溫的上升速率為每10年0.104℃，近百年來，我國地表年平均氣溫上升了1.21℃；1951年至2017年，我國地表年平均氣溫的增溫速率達到每10年0.24℃。
我國華北地區(qū)升溫速率高于全國平均水平，以北京為例，1901年至2017年北京觀象臺地表平均氣溫的升溫速率為每10年0.13℃，1901年以來，北京觀象臺地表年平均氣溫上升1.52℃，高于相同時段我國年平均氣溫的增溫幅度。
在描述全球變暖對單次極端高溫事件的影響時，我們通常是指氣候變暖的背景對這一類事件發(fā)生概率的影響。現(xiàn)有的研究表明，無論是全國地表年平均氣溫在最近幾十年的快速增長，還是夏季高溫熱浪事件的頻繁發(fā)生，人類活動(以溫室氣體的大量排放為主)引起的氣候變化都是主要原因。
國家氣候中心的研究表明，1961年至2013年觀測到的全國地表年平均氣溫上升了1.44℃，其中人類活動排放的溫室氣體造成的增溫是1.24℃，貢獻率接近90%，而其他因素如城市化、氣溶膠、自然強迫等都會對溫度變化趨勢產(chǎn)生影響，但人類活動的影響占據(jù)主導地位。
同時，國家氣候中心還針對2013年夏季我國東部的持續(xù)高溫熱浪事件進行了研究，分析表明，和上世紀50年代相比，人類活動引起的氣候變化使得這類高溫熱浪事件發(fā)生概率增加了60倍，并且人類排放的溫室氣體如果維持目前的排放量，到2025年左右，類似于2013年夏季的高溫熱浪事件出現(xiàn)概率約為50%，即每兩年就會出現(xiàn)一次。
綜上所述，無論是地表溫度的快速增加趨勢，還是越來越頻繁出現(xiàn)的高溫熱浪事件，以溫室氣體排放為主的人類活動都是主要原因，自然變率的貢獻很小。這一結(jié)論在全國范圍和華北地區(qū)基本都是一致的。(專家顧問：國家氣候中心氣候變化室閆宇平主任石英博士陸春暉博士記者崔國輝)
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