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“致命高温热浪”将使华北平原不再宜居?专家这样说


更新日期:2018-08-10 17:55:03来源:网络点击:1148723
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资料图:高温天气。中新社记者 于海洋 摄 资料图:高温天气。中新社记者 于海洋 摄

  在全球变暖背景下,未来包括华北地区在内的整个中国区域平均气温将持续上升。但即使在高排放情景下,也并不表明未来会出现“致命高温热浪”而使华北平原不再宜居。

  近期发表在《自然》子刊上的研究预测,2070年至2100年中国华北平原气温将多次迈过35℃门槛,且受气候变化和农业灌溉影响,2070年至2100年,华北平原可能因为极端热浪不宜居住。

  这件事引起公众热议。是否有科学依据?国家气候中心气候变化室闫宇平主任、石英博士、陆春晖博士对此进行了回应。

  一问:如何看待“华北未来将不宜居”的说法?

  华北平原长久以来是典型的温带季风区,四季分明,冬季寒冷干燥,夏季温暖湿润,雨热同期,非常适宜发展农业生产,是我国重要的粮食生产基地,同时也是我国人口密度最多的区域之一。受夏季风波动影响,历史上华北平原旱涝灾害多发,旱灾更为频繁,因此华北平原也是重要的灌溉农业区。

  《自然》子刊的这篇论文强调了华北平原农田灌溉对热浪侵袭的作用,指出农田灌溉加强蒸散作用,增加空气湿度,导致以湿球温度为指标的热浪出现明显上升。

  由于湿球温度并不是国际上常用的表征高温热浪严重程度的指标,我国气象部门在发布高温预警时不采用湿球温度作为指标。

  湿球温度的日变化曲线和温度变化相似,一般是午后最高、凌晨最低,但湿球温度的日较差明显小于温度变化,这主要是因为白天随着温度升高,相对湿度随之降低,使得湿球温度的上升幅度不像温度上升那样迅速。

  《自然》子刊发表的这篇论文以湿球温度6小时滑动平均值达到35℃作为阈值,认为当湿球温度达到35℃时,人类在无保护环境中的生存时间只有6小时,对于华北平原从事农业生产的劳动者而言,由于室外活动不可避免,所以作者认为在高排放情景下,本世纪末华北平原将出现湿球温度超过35℃阈值的热浪,这一地区将在热浪侵袭中不再宜居。

  作者在论文中使用“致命热浪 (deadly heatwaves)”作为标题,引起众多媒体关注。实际上,这只是作者使用单个气候模式,采用高排放情景得出的计算结果,只能代表一种气候情景下的最坏可能性。

  对华北平原而言,湿球温度达到35℃这一阈值,即使在高排放的气候变化情景下也很难达到。

  华北平原地区夏季白天的最高气温虽然可以超过40℃,但相对湿度并不高(一般在50%以下),所以湿球温度也不高;在夏季的晚上,虽然相对湿度可以增加到80%至90%,但气温一般会降低到30℃以下,所以观测到的湿球温度也不高。

  如果出现湿球温度超过35℃阈值的热浪,意味着在白天相对湿度为50%的状态下,气温必须超过47℃;在晚上相对湿度为85%的情况下,气温必须超过37.8℃。也就是说,只有当本世纪末华北平原白天和晚上的气温都比当前至少升高5℃至7℃的条件下,才有可能出现湿球温度超过35℃阈值的情况,所以,出现这种极端热浪的可能性极小。

  国家气候中心对不同情景下未来气候变化的预估结果表明,未来我国年平均气温将继续升高,极端高温事件的出现概率将增加,到2025年左右,至少有50%的夏季可能会出现长时间高温热浪;在高排放情景下,到本世纪末极端高温热浪事件发生的频率将可能比目前高出5倍,这是最极端的一种可能性,即使这样也并不表明未来会出现“致命高温热浪”而使华北平原不再宜居。

  二问:农业灌溉会导致未来热浪侵袭的情况频现吗?

  不可否认,未来在不同的气候变化情景下,华北平原的平均气温将进一步升高,极端高温事件增多,这主要还是由于人为温室气体排放带来的温室效应造成的,这篇论文在本质上与之前的气候变化预估研究没有太大区别,但由于作者使用了湿球温度作为热浪指标,而灌溉对于空气湿度又有更加直接的影响,所以作者得出了灌溉显著增加热浪强度的结论。

  实际上,灌溉与热浪之间的关联及与其相关的物理机制并非如该论文描述的那样确定,当前气候模式中涉及灌溉作用的陆面模式还有待改进,因此,该论文得出的结论存在较大的不确定性。

  此外,该论文是使用高排放情景得出的华北平原不再宜居的结论,而国际社会已经于2015年底的巴黎气候变化大会上达成了《巴黎协定》,明确到21世纪末将全球温升控制在相比工业化前不超过2℃的目标,并提出为将全球温升控制在相比工业化前不超过1.5℃而努力。也就是说,高排放情景基本上只能作为一种假设情景而存在,在现实中是不可能实现的情景,论文作者基于高排放情景所得出的研究结论也就失去了现实意义。

  此外,现有的气候模式对我国华北平原地区温度升高趋势的模拟存在一定的高估现象,主要是因为华北平原地区同时也是气溶胶排放较多的区域,而气溶胶对于气候的冷却效应在现有气候模式中尚不能得到较好的模拟。

  因此,对华北平原未来气温的增加幅度、未来高温热浪事件的增加频率的预估仍需要进行量化研究,需要通过提高模式的模拟性能,以对预估结果进行修正。

  当然,虽然该论文研究结论的可靠性需要进一步评估,但该论文提出的未来热浪增加增强的判断,仍然值得我们重视。

  三问:华北地区未来(2070年至2100年)气候趋势如何?在不同的减排路径下,会有不同的趋势吗?

  在全球变暖背景下,未来包括华北地区在内的整个中国区域平均气温将持续上升。

  多模式集合平均的预估结果显示,相对于1986年至2005年,到21世纪末(2070年至2100年),在高、中、低三种不同的温室气体排放情景下,华北地区的年平均气温将分别增加4.6℃、2.4℃和1.8℃,其中,夏季平均气温分别增加4.8℃、2.6℃和2.3℃。

  从气候变化预估的结果看,我国华北区域的年平均气温和冬、夏两季平均气温的变化均略低于全国平均水平,这与预估的我国东北和西北地区升温较高有关。

  在不同的温室气体排放情景下,华北地区的未来气温变化趋势与中国区域平均的气温变化趋势类似,都表现出不同程度的升温趋势。其中,到2050年前,在不同温室气体排放情景下,我国华北地区气温的增温幅度和变化趋势差异较小,而2050年以后表现出不同的变化特征:在低排放情景下,2050年后华北地区气温的增加趋势不明显,且有一定的下降趋势;在中等排放情景下,2070年前华北地区的气温将持续上升,2070年后气温的增加趋势变缓;在高排放情景下,到本世纪末,华北地区气温呈一致的上升趋势。

  四问:气候变暖在华北升温中的贡献率为多少?如果没有气候变暖,自然变率会让华北高温频现吗?

  观测结果表明,1901年至2017年我国地表年平均气温的上升速率为每10年0.104℃,近百年来,我国地表年平均气温上升了1.21℃;1951年至2017年,我国地表年平均气温的增温速率达到每10年0.24℃。

  我国华北地区升温速率高于全国平均水平,以北京为例,1901年至2017年北京观象台地表平均气温的升温速率为每10年0.13℃,1901年以来,北京观象台地表年平均气温上升1.52℃,高于相同时段我国年平均气温的增温幅度。

  在描述全球变暖对单次极端高温事件的影响时,我们通常是指气候变暖的背景对这一类事件发生概率的影响。现有的研究表明,无论是全国地表年平均气温在最近几十年的快速增长,还是夏季高温热浪事件的频繁发生,人类活动(以温室气体的大量排放为主)引起的气候变化都是主要原因。

  国家气候中心的研究表明,1961年至2013年观测到的全国地表年平均气温上升了1.44℃,其中人类活动排放的温室气体造成的增温是1.24℃,贡献率接近90%,而其他因素如城市化、气溶胶、自然强迫等都会对温度变化趋势产生影响,但人类活动的影响占据主导地位。

  同时,国家气候中心还针对2013年夏季我国东部的持续高温热浪事件进行了研究,分析表明,和上世纪50年代相比,人类活动引起的气候变化使得这类高温热浪事件发生概率增加了60倍,并且人类排放的温室气体如果维持目前的排放量,到2025年左右,类似于2013年夏季的高温热浪事件出现概率约为50%,即每两年就会出现一次。

  综上所述,无论是地表温度的快速增加趋势,还是越来越频繁出现的高温热浪事件,以温室气体排放为主的人类活动都是主要原因,自然变率的贡献很小。这一结论在全国范围和华北地区基本都是一致的。

  专家顾问:国家气候中心气候变化室 闫宇平主任 石英博士 陆春晖博士

  采访:中国气象报社记者 崔国辉


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