doi10.12006/j.issn.1673-1719.2017.015 赵宗慈 , 罗勇 , 黄建斌 . 从 CMIP5 看全球 1.5℃升温 [J]. 气候变化研究进展 , 2018, 14 2 218-220 从CMIP5看全球1.5℃升温 气候变化研究进展 第 14 卷 第 2 期 2018 年 3 月 CLIMATE CHANGE RESEARCH V ol. 14 No. 2 March 2018 2015 年 12 月在巴黎召开的气候变化大会上通 过了巴黎协定 ，其中提出在长期目标上，各方 承诺将全球温度增幅控制在不超过 2℃的水平，并 向 1.5℃温控目标努力，以降低气候变化风险。这 个数字引起了广泛的注意，其后 IPCC 拟出版关于 全球升温 1.5℃的特别报告。由于涉及到未来的预 估，需要用全球气候模式如 CMIP5，因此本文从 CMIP5 来看全球 1.5℃升温。 1 观测到的近10年全球温度变化 在研究全球 1.5℃升温以前，首先需要了解 观测的最近 10 年全球年平均温度的变化，表 1 给 出观测的各时段相对于工业化前（以 18501860 年为代表）全球年平均温度的变化，为做对比， 同时给出 42 个 CMIP5 模式在 RCP4.5（中低排放 情景）路径集合平均预估的相应时段的温度距平 赵宗慈 1,2 ，罗 勇 1,3 ，黄建斌 1,4 1 清华大学地球系统科学系，北京 100084；2 中国气象局国家气候中心，北京 100081；3 全球变化与中国绿 色发展协同创新中心，北京100875；4 瑞典哥德堡大学地球科学系，瑞典 40530 Understanding global warming of 1.5℃ from CMIP5 资助项目 国家重点研发计划“全球变化及应对”重点专项“全球气候 - 陆面 - 水文过程及极端水文事件风险与中国适应研究” （5 ～ 95 范围。注意到1 相对于工业化 前，观测的 20062015 年两个五年时段全球年 平均温度距平都超过 0.70℃，明显变暖，绝大多 数 CMIP5 模式预估数值高于观测值；2 观测的 2015，2016 和 2017 年（根据前 9 个月估计）的温 度距平已经达到或接近 1.1℃，CMIP5 模式预估大 体相当；3 由此警示，21 世纪 10 年代以来相对 于工业化前，全球年平均温度距平变暖已经达到 1.1℃，即距离 1.5℃已经没有太多的升温空间了。 2 何时达到全球升温1.5℃ 公众关注的是，何时达到全球升温 1.5℃ CMIP5 在 4 种典型排放路径做了 20062100 年的 全球年平均温度变化的预估， 其中 RCP2.6 （低排放） 有 32个模式，RCP4.5（中低排放）有 42个模式， RCP6.0 （中高排放） 有 25个模式， RCP8.5 （高排放） 表 1 全球年平均温度距平观测值和 42 个 CMIP5 模式集合预估值（相对于工业化前 18501860 年） [1-2] Table 1 Global and annual averaged surface temperature anomalies for both observation and projected by 42 CMIP5 model ensemble with RCP4.5 relative to 1850-1860 [1-2] 时间 观测 CMIP5 20062010 年 20112015 年 2015 年 2016 年 2017 年 0.70 0.8, 1.2 0.85 0.9, 1.3 1.04 0.8, 1.4 1.10 0.9, 1.5 1.10 1.0, 1.5 注CMIP5 模式结果为 5 ～ 95 范围。 ℃ 简 讯 2 期 219 赵宗慈，等从 CMIP5 看全球 1.5℃升温 有 39 个模式。相对于工业化前（以 18501900 年 为代表，而 19862005 年相对于 18501900 年 高出 0.61℃ 0.06℃） [1] ，全球年平均达到 1.5℃ 升温首次出现的时段如表 2。1 对于 RCP2.6， 大约 2040 年代达到 1.5℃的全球升温水平； 2 RCP8.5情景下，在 2020年代就会达到 1.5℃升温， RCP4.5 情景和 RCP6.0 情景下，在 2030 年代达到 1.5℃升温；3 由此告诫公众，如果各国不采取严 格的措施，继续高排放，将在大约不足 10 年就会 达到全球升温 1.5℃。 对于气候模式较为科学的来说，最好给出一个 时段的变化，表 3 给出在两个时段（20462065 年和 20812100 年）4 种排放情景，全球年平均 温度相对于 19862005 年的变化，注意到 1986 2005年相对于工业化前（以 18501900年为代表） 高出 0.61℃ 0.06℃ [1] ，表 3 给出1 RCP2.6 情 景下，在 21 世纪中期达到 1.5℃升温，其后稳定 或略升降；2 无论中或高排放（RCP4.5, RCP6.0 和 RCP8.5，在 21 世纪中期已经达到或高于 2.0℃ 的升温，这是不容忽视的时间点；3 由此提示需 要采取必要的减排措施，以减小人类造成的过多的 升温。 表 2 CMIP5 多模式集合平均首次达到全球 1.5℃升温的时段（相对于 18501900 年） [1] Table 2 The first time to reach the global temperature of 1.5℃ as projected by the multiple CMIP5 model ensemblesrelative to 1850-1900 [1] 典型排放路径 时段 RCP2.6 2040 年代 RCP4.5 2030 年代 RCP6.0 2030 年代 RCP8.5 2020 年代 3 升温1.5℃对应人类排放和辐射强迫 如果以39 个 CMIP5 模式考虑高排放情景 RCP8.5，2020 年代达到升温 1.5℃，相当于辐射强 迫增加大约 2.5 W/m 2[1] 。 11 个 CMIP5地球系统模式 RCP8.5（高排放） 考虑碳循环的相互作用，到 2100 年相对于 1986 2005 年，平均来讲，全球大气 CO 2 浓度每增加 5010 -6 ，相应全球温度升温 0.2℃，以目前全球 升温是 1.1℃， 要达到升温 1.5℃， 还需要增加 0.4℃， 即相当于人类排放增加大约 10010 -6 ，当然这只 是简单的推算， 而且不同模式的计算结果差异较大， 因此这里给出的只是大体的估算 [1] 。 4 全球升温1.5℃相应极端天气与气候事 件的变化 公众更关注全球升温 1.5℃造成极端天气与气 候事件会发生多大的变化，利用多个 CMIP5 气候 模式考虑高和中排放情景为例，达到升温 1.5℃大 约在 21世纪 20至 30年代，相对于 19862005年， 可能（≥ 66 概率）出现的是全球大部分陆地 表 3 CMIP5 多模式预估两个时段 4 个典型路径全球升温 （相对于 19862005 年，19862005 年较 18501900 年高 0.61℃ 0.06℃） [1] Table 3 Multiple CMIP5 annual mean surface air temperature anomalies in the 1986-2005 reference period for selected time periods and RCPs 1986-2005 is 0.61℃ 0.06℃ in 1850-1900 [1] 时段 20462065 年 20812100 年 集合平均 s RCP2.6 1.0 0.3 1.0 0.4 ℃ RCP4.5 RCP6.0 RCP8.5 5 ～ 95 范围 0.4, 1.6 0.3, 1.7 集合平均 s 5 ～ 95 范围 1.4 0.3 1.8 0.5 0.9, 2.0 1.1, 2.6 集合平均 s 5 ～ 95 范围 1.3 0.3 2.2 0.5 0.8, 1.8 1.4, 3.1 集合平均 s 5 ～ 95 范围 2.0 0.4 3.7 0.7 1.4, 2.6 2.6, 4.8 气候变化研究进展 2018 年 220 区域冷日和冷夜频数减少、强度减弱，暖日和暖夜 频数增加、强度增强，热浪频数增加和强度增强， 强降水事件频率增加、强度增强。而干旱的强度增 强持续时间加长以及强热带气旋活动增加，其发生 则只是低信度。尚需指出的是，有些研究表明，全 球升温 1.5℃，北冰洋将可能变得更暖，从而更会 增加海冰的融化，通过海气相互作用以及大气环流 的作用，将可能造成中纬度冬季寒冬出现更多，强 寒潮和强降雪可能增加，这是需要关注的 [1-2] 。 5 值得注意的问题 围绕全球升温 1.5℃所引起注意的问题包括 1 参照时段问题，升温相对于工业化前，究竟取 哪个时段限于早期全球观测资料的匮乏，目前一 般用 18501860 年或 18501900 年表示工业化前 时段，但是这些时段的全球观测资料相对于 1960 年以来是很少的，这就给计算分析 1.5℃升温带来 较大的差异；2 全球何时达到 1.5℃升温的计算 问题，计算方法包括一是用观测的已有升温速率 来推算未来可能发生的时间，二是根据多个气候模 式如 CMIP5 考虑各种排放情景预估未来出现升温 1.5℃的相应时间，本文就是利用的这种方法，三 参考文献 IPCC. Climate change 2013 the physical science basis [M]. Cambridge Cambridge University Press, 2013 1308 WMO. WMO statement on the state of the global climate in 2006- 2010, 2011-2015, 2015, 2016, 2017 [M]. WMO Press [1] [2] 是根据各种人类排放方案计算碳排放水平，设计各 种达到 1.5℃升温的可能时间。如何更好地考虑自 然和人类的共同强迫以及未来多种人类排放情景， 是研究问题的困难点；3 全球和区域升温 1.5℃问 题， 对于全球不同地区和不同季节， 升温达到 1.5℃ 的时间差异很大，因此不能一概而论；4 气候模 式的不确定性问题，在做未来气候变化的预估中， 主要依靠气候模式，不同的模式在预估未来全球温 度的变化的数值差异很大，因此何时全球达到升温 1.5℃，不同模式给出的时间差异也很大；5 全球 升温 1.5℃的科学意义和政治与政策意义，也是需 要讨论和区分的；6 全球升温 1.5℃对环境、生态 以及社会与经济等的影响，是否会发生不可逆，以 及相应采取的措施和对策等，在研究中会存在更大 的不确定性和质疑。这些问题有待在 IPCC 特别报 告和第6次评估报告中做出进一步的评述。 简 讯