100多年來，中國區域比同緯度、范圍相似的美國區域氣溫升高速度更快。一些研究者傾向于將這種差異歸因于中國區域快速的城市化進程或更高的溫室氣體排放。但這種解釋明顯缺乏有力的觀測和模擬證據。
3月22日，中山大學大氣科學學院教授李慶祥團隊發表在《自然—氣候變化》上的一項研究，回答了當前眾多熱點氣候變化問題，指出氣候響應的持續性差異導致區域性變暖不均衡。
數據集就是“話語權”
全球氣候變暖及其帶來的一系列環境問題，深刻地影響著人類的生存和發展。
“上世紀90年代以來，世界各國都在為應對氣候變化作出努力。”該論文第一作者和通訊作者李慶祥對《中國科學報》說，“對全球氣候變化問題的深入研究，不但為國家應對氣候變化戰略及防災減災等提供決策支撐，還關乎本國（地區）排放權利和未來發展空間。”
李慶祥解釋說，全球變暖問題的核心就是溫度數據，沒有自己的原創性數據，討論氣候變暖問題時就沒有話語權，“別人說增暖多少度就是多少度，說增暖停滯就是停滯”。
2018年，李慶祥團隊領銜國內多家機構專家，同美國國家海洋和大氣管理局國家環境信息中心（NCEI）Boyin Huang博士和英國東安吉利爾大學氣候研究中心（CRU）Phil Jones教授合作，研發了一套新的全球陸地氣溫數據集和表面溫度數據集。
該團隊在搜集1850年以來全球氣溫資料的基礎上，綜合考慮全球氣候和區域氣候變化精度，將數據處理能力較強的5個區域（美、加、澳、中、歐）之外，所有的原始數據進行了系統的質量控制和均一化，并創新數據集重建和不確定性評估模型，研發出一套自己的全球溫度基準數據集。
“這個數據集的特點是既兼顧全球精度，又對某些大區域進行了偏差糾正，是一套相對全面的數據，目前在技術、精度上均處于領先水平，所以國際同行很快就認可了我們的做法。”李慶祥說。
在2021年發表于《氣候動力學》的學術論文中，李慶祥等提出，基于純粹的觀測數據，此前熱議的全球增暖停滯只是一種統計假象。2021年，該數據集被聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第六次科學評估報告（AR6）引用并收錄。值得注意的是，已有的幾家數據集也開始升級，并在“增暖停滯”問題上“跟我們的數據完全一致”。
氣候變化有“記憶”
自20世紀初以來，中國區域平均升溫速度比緯度、范圍類似的美國同期升溫速度快1/3到1/2。之前一些研究人員傾向于將這種差異歸因于中國區域更高的溫室氣體排放或者是快速的城市化進程。
但根據IPCC最新的耦合模式比較，用歷史模擬輸出數據（CMIP6）分析顯示，美國區域的平均氣溫對于外部強迫（主要是溫室氣體和氣溶膠）響應，明顯強于中國區域平均氣溫的響應。
“這和觀測事實相反。”李慶祥解釋說，“因此，應該是其他因素導致中國區域平均升溫速度更快。”
“目前國際上主流的歸因手段依賴模式模擬的表現，沒有正確模擬區域性差異進行歸因研究，極有可能導致偏差和不確定性。”該論文作者之一黃佳穎告訴《中國科學報》，“顯然，以前在全球變暖歸因方面取得的經驗不能解決更為復雜的區域性問題。”
為深入理解這種區域性增暖不平衡的物理本質，該團隊利用自主發展的建模方法（多元線性回歸和差分自回歸移動平均組合數學模型），系統分離了中、美兩國平均氣溫多時間尺度變化的外強迫和內部變率分量。
結果表明，采用該組合統計模型，能準確分解出與大陸尺度氣溫歷史觀測事實相符的外強迫信號線性與非線性響應分量。值得一提的是，該建模的靈感受德國氣象學家Klaus Hasselmann教授經典文獻的啟發。在該論文審稿期間，Hasselmann教授獲得了2021年度諾貝爾物理學獎。
進一步的分析表明，這種區域性增暖的不均衡性，可以用區域平均氣溫對外強迫響應的長程持續性（或“記憶”）來解釋。
“氣候變化的長程持續性包含了海氣耦合作用影響，并在年代際和世紀尺度上得以強化，成為當前氣候變化研究的一個關鍵問題。”該論文作者之一盛博思說，“我們對比了2000年以來（這一段時期的全球溫度變化較為平穩）古氣候代用重建資料和100多年來的現代氣候基準觀測數據，發現無論在千年尺度上，還是在百年尺度上，中國區域平均溫度的‘記憶’都顯著強于美國。它是增暖趨勢的主要影響因素。”
“控溫”須加強全球合作
考慮到人為氣溶膠對氣候變暖的影響也是近年來區域氣溫變化研究的焦點之一，該團隊進一步對比了長期的再分析數據，并對氣溶膠貢獻進行經典的“指紋分析”。兩種分析一致證明人為氣溶膠完全解釋不了這種區域性差異。因此，上述大陸尺度增暖趨勢的不均衡性，主要是區域性溫度變化對于溫室氣體排放的響應的持續性（“記憶”）差異所導致。
“比如近段時間氣溫較高，那么明天或未來幾天高溫的概率就比較大。氣候的長期變化也有類似的‘記憶’。”李慶祥補充說，“中國大陸西部是地勢較高的內陸，不像北美大陸那樣兩面毗鄰海洋，更容易受海洋主導的氣候系統內部變率調制，因此氣溫的‘記憶’更強，下降緩慢，而氣候長期的‘記憶’讓中國區域比美國區域升溫幅度更大。下一步我們將優化建模，實現從目前單純的氣候變化信號‘分解’到真正的物理‘歸因’，進一步搞清這種區域增暖不平衡的物理機制。”
“這項研究也提示我們，要完成《巴黎協定》提出的全球減排任務，實現‘雙碳’目標，僅靠部分國家（地區）的努力遠遠不夠，需要開展廣泛的全球性合作。”李慶祥說。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41558-022-01313-9
原文鏈接：https://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2022/3/368703.shtm
