1.1 近百年來全球氣候變化
全球氣候變化主要指溫室氣體增加導(dǎo)致的全球變暖,是美國(guó)氣象學(xué)家詹姆斯·漢森于1988年6月在美國(guó)參眾兩院聽證會(huì)上首先提出的。
氣候是指一個(gè)地區(qū)在某段時(shí)間內(nèi)所經(jīng)歷過的天氣,是一段時(shí)間內(nèi)天氣的平均或統(tǒng)計(jì)狀況,反映一個(gè)地區(qū)的冷、暖、干、濕等基本特征。它是大氣圈、水圈、巖石圈、生物圈等圈層相互作用的結(jié)果,是由大氣環(huán)流、緯度、海拔、地表形態(tài)綜合作用形成的。
氣候變化是指氣候平均值和氣候極端值出現(xiàn)了統(tǒng)計(jì)意義上的顯著變化。平均值的升降,表明氣候平均狀態(tài)的變化;氣候極端值增大,表明氣候狀態(tài)不穩(wěn)定性增加,氣候異常愈加明顯。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)(Intergovemmental Panelon Climate Change,IPCC)定義的氣候變化是指基于自然變化和人類活動(dòng)所引起的氣候變動(dòng);而《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》定義的氣候變化是指經(jīng)過一段時(shí)間的觀察,在自然氣候變化之外由人類活動(dòng)直接或間接地改變?nèi)虼髿饨M成所導(dǎo)致的氣候改變。
氣候變化是一個(gè)與時(shí)間尺度密不可分的概念,在不同的時(shí)間尺度下,氣候變化的內(nèi)容、表現(xiàn)形式和主要驅(qū)動(dòng)因素均不相同。根據(jù)氣候變化的時(shí)間尺度和影響因素的不同,氣候變化問題一般可分為三類,即地質(zhì)時(shí)期的氣候變化、歷史時(shí)期的氣候變化和現(xiàn)代氣候變化。地質(zhì)時(shí)期的氣候變化是指萬年以上尺度的氣候變化,如冰期和間冰期的循環(huán);歷史時(shí)期的氣候變化是指人類文明產(chǎn)生以來(一萬年以內(nèi))的氣候變化;現(xiàn)代氣候變化一般被視為1850年有全球器測(cè)記錄以來的氣候變化。
國(guó)際巖石生物圈計(jì)劃和斯德哥爾摩環(huán)境調(diào)節(jié)力中心聯(lián)合實(shí)施的一項(xiàng)研究,在2009年發(fā)布了一份關(guān)于人類安全利用“地球極限”報(bào)告的擴(kuò)充。該擴(kuò)充報(bào)告評(píng)估了9個(gè)地球極限,認(rèn)為人類已經(jīng)越過氣候變化、物種減少、土地利用變化、化肥污染4個(gè)極限。而作為地球九大極限之一的氣候變化已非常嚴(yán)重。
科學(xué)家指出,20世紀(jì)后半葉是北半球1300年來最為暖和的50年。在過去的100年間,世界平均氣溫上升了0.74℃。
世界氣象組織發(fā)布的《2020年全球氣候狀況》顯示,目前全球平均溫度比工業(yè)化前的平均溫度約升高1.2℃,2020年是人類有記錄以來最熱的3個(gè)年份之一,2011~2020年是有記錄以來最熱的10年,2015年以來的6年則是有記錄以來最熱的6年。
近百年來全球海洋表面平均溫度上升了0.89℃(范圍在0.80~0.96℃之間),全球海洋熱含量持續(xù)增長(zhǎng),并在20世紀(jì)90年代后顯著加速。
在全球氣候變暖的背景下,近百年來中國(guó)地表氣溫呈顯著上升趨勢(shì),上升速率達(dá)(1.56±0.20)℃/100年,明顯高于全球陸地平均升溫水平(1.0℃/100年)。1951~2019年中國(guó)區(qū)域平均氣溫上升率約為0.24℃/10年,北方增溫率明顯大于南方,冬、春季增暖趨勢(shì)大于夏、秋季。
局地出現(xiàn)了極寒天氣,并不能改變?nèi)驓夂蜃兣目傏厔?shì)。2020年12月~2021年1月,影響我國(guó)的冷空氣活動(dòng)頻繁,東北北部、內(nèi)蒙古東北部地區(qū)出現(xiàn)了零下四十幾度的低溫,北京南郊觀象臺(tái)觀測(cè)到?19℃的低溫。2021年2月,美國(guó)多州也遭遇極端寒潮侵襲。但全球變暖的大趨勢(shì)并非一兩次寒潮天氣過程就可以改變的。例如,我國(guó)冬季最冷的地區(qū)是東北北部地區(qū),其中大興安嶺北部1月的平均氣溫低達(dá)?30℃,1969年2月13日漠河站出現(xiàn)了?52.3℃的最低氣溫,是我國(guó)冬季氣溫記錄的最低值。2021年1月漠河站溫度雖然也降低至零下四十多度,但這個(gè)溫度與歷史記錄還有一定的差距,附近地區(qū)的其他監(jiān)測(cè)站也都沒有出現(xiàn)突破歷史極值的低溫。呼倫貝爾市根河市在1961年1月4~19日曾經(jīng)出現(xiàn)過連續(xù)16天日最低氣溫小于?40℃的寒冷天氣,而在1981~2010年的30年中,雖然幾乎每年冬天也都會(huì)出現(xiàn)最低氣溫低于?40℃的寒冷天氣,但寒冷程度和持續(xù)時(shí)間與歷史上出現(xiàn)的嚴(yán)寒相比都相差很多。
2008年1月我國(guó)南方地區(qū)出現(xiàn)了嚴(yán)重的雨雪冰凍災(zāi)害,雖然2008年1月全國(guó)平均氣溫(?6.6℃)較常年同期(?5.9℃)偏低了0.7℃,是1986年1月以來的最低值,但是這個(gè)氣溫仍然遠(yuǎn)高于1977年1月和1955年1月(1977年1月全國(guó)平均氣溫接近?9℃,1955年1月低于?8℃)。2008年1月我國(guó)南方地區(qū)出現(xiàn)大范圍的低溫雨雪冰凍天氣期間,日最低氣溫并沒有降得太低,如1月安徽省僅有5個(gè)市縣的極端最低氣溫低于?10℃,最低的是碭山1月29日出現(xiàn)的?12.2℃,其次是阜陽1月31日出現(xiàn)的?11.7℃。但是,在20世紀(jì)80年代之前,一場(chǎng)寒潮襲來會(huì)使長(zhǎng)江沿岸地區(qū)的最低氣溫普遍下降到?10℃以下。如1969年1月,一場(chǎng)寒潮過后,武漢、長(zhǎng)沙、南京、上海等地的最低氣溫分別降至?17.4℃、?9.5℃、?13.0℃和?7.2℃,從這些站點(diǎn)極端最低氣溫的歷史記錄來看,武漢的極端最低氣溫可達(dá)?18.1℃,長(zhǎng)沙可達(dá)?11.3℃,長(zhǎng)江北岸合肥的極端最低氣溫更是可降至?20.6℃。
從自然現(xiàn)象上來看,1977年冬天長(zhǎng)江沿岸的洞庭湖、鄱陽湖、太湖等幾大湖封凍了7~10天,1955年冬天洞庭湖也出現(xiàn)大范圍冰凍,岳陽樓下最大冰厚達(dá)1m。20世紀(jì)80年代以來,即使是在2008年1月,洞庭湖、鄱陽湖和太湖這些大湖也都沒有出現(xiàn)封凍現(xiàn)象。我國(guó)東部地區(qū)的這些大湖大河在歷史上很多年份的冬天里也都出現(xiàn)過封凍現(xiàn)象,如1893年上海遭遇寒潮襲擊,吳淞江和太湖都出現(xiàn)冰封,一度可以人行冰上;1862年黃浦江結(jié)凍也長(zhǎng)達(dá)半個(gè)月。
那么,為什么在全球變暖的背景下仍然會(huì)出現(xiàn)一些低溫事件?這是因?yàn)椋瑲夂蜃兓w現(xiàn)在兩方面,一是全球氣候系統(tǒng)中氣候要素的平均態(tài)變化,二是變化的幅度發(fā)生改變,也即氣候變率發(fā)生改變,就是極端天氣氣候事件的增多增強(qiáng)。在全球氣候變暖的大背景下極端天氣氣候事件頻發(fā),雖然從總體上看變暖事件呈增多增強(qiáng)趨勢(shì),而寒潮、極端低溫等冷事件的出現(xiàn)頻率總體呈降低趨勢(shì),但并不意味著冬季就不會(huì)出現(xiàn)低溫天氣了,極端冷事件仍然有可能出現(xiàn)。
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