研究揭示大气遥相关导致夏季热浪激增
德国波茨坦气候影响研究所（PIK）领导的国际研究小组发现，由于大气遥相关，北半球一些地区出现夏季热浪的可能性增加了四倍。由于破纪录的热浪会对全球社会和经济产生巨大影响，因此，了解这些复杂的大气动力学对于制定有效的气候适应战略至关重要。研究成果以“通过改变北半球大气遥相关勾勒热浪趋势的空间差异”（Sketching the spatial disparities in heatwave trends by changing atmospheric teleconnections in the Northern Hemisphere）为题发表在《自然·通讯》上。
虽然北半球的热浪总体上越来越强烈，但并非所有地区都受到同样的影响。为了理解热浪为何在一些地区迅速加剧，而在另一些地区则变化较为缓慢，研究人员分析了热浪与极端大气压之间的复杂联系，重点研究了大气遥相关变化的关键作用。他们发现，热浪的变化是由大尺度气流形式的大气遥相关驱动的，这些气流环绕全球，交替出现高气压和低气压异常，也被称为罗斯贝波列。
研究表明，这些遥相关可以解释近一半的热浪年际变化，并能准确估计中高纬度地区近80%陆地上的非对称热浪趋势。在东欧，遥相关可占热浪上升趋势的70%。在过去25年中，在大气遥相关较强的地区，出现极端炎热夏季的概率增加了四倍多，但在这些遥相关减弱的地区，出现极端炎热夏季的概率几乎保持不变。
未来极端厄尔尼诺现象将增加
美国亚利桑那大学和科罗拉多大学博尔德分校的一项最新研究指出，如果温室气体排放继续增加，到2050年，地球可能会经历更频繁的极端厄尔尼诺事件。研究成果以“过去的冰川变化显示未来极端厄尔尼诺现象将增加”（Future increase in extreme El Niño supported by past glacial changes）为题发表在《科学》上。
先前的研究表明，气候变化正在加剧，极端天气事件的频率也在增加，这可能与厄尔尼诺模态的变化有关。然而，由于数据有限，科学家们尚未确认厄尔尼诺否会随着全球变暖而增强。
研究人员利用计算机模型模拟了自地球上一次冰河时期达到顶峰以来的21000年间的厄尔尼诺事件。模型显示，在地球气候较冷的冰河时代，极端厄尔尼诺事件非常罕见。自冰河时代结束以来，随着地球变暖，厄尔尼诺的频率和强度都在增加。
有孔虫是早在人类出现之前就在海洋中的一类单细胞生物，研究小组将模拟数据与从有孔虫化石外壳中获取的过去海洋温度数据进行比较，从而验证了模型。通过分析这些贝壳化石中保存的氧化合物类型，研究小组重建了过去21000年厄尔尼诺现象是如何驱动整个太平洋的海洋温度波动的。
结果显示，古代记录与模型模拟结果一致。模型预测，如果全球继续以目前的速度向大气中排放温室气体，到2050年，每两次厄尔尼诺事件中就有一个可能是极端厄尔尼诺。
尽管厄尔尼诺现象很复杂，但模型显示，自上一个冰河时期以来，随着地球变暖，一个单一的机制控制了所有厄尔尼诺事件的频率和强度。
当东太平洋海水因自然波动而变暖时，由于海洋上方气压的变化，赤道太平洋上从东向西吹的风减弱。但在厄尔尼诺现象期间，减弱的风会让温暖的海水向东流动，而温暖的海水进一步削弱了风力，形成了一个被称为“皮叶克尼斯反馈”的反馈循环。
研究表明，由于温室气体排放导致大气迅速变暖，地球会经历更强的皮叶克尼斯反馈，导致更频繁的极端厄尔尼诺事件。
研究人员强调，最近一次厄尔尼诺现象已经过去，社会需要集中精力采取措施，减少未来极端厄尔尼诺现象的影响，包括减少排放和帮助社区，以增强抵御极端天气的能力。
耦合模式对环球遥相关型的模拟效果由印度夏季风降水决定
环球遥相关型（CGT）是北半球夏季热带外最重要的年际变率模态之一，表现为对流层高层纬向波数为5的罗斯贝波波列。CGT对北半球中纬度地区有广泛的气候影响。研究表明，CGT对东欧、华南、北美等地区热浪的发生有重要驱动作用。在年际尺度上，CGT对欧洲和华北等区域的异常降水模态也起到调制作用。因此，理解CGT发生和维持的机制对北半球气候异常和极端事件的预测有重要意义。
现有的基于观测和再分析资料的研究指出，CGT的产生与印度夏季风降水、ENSO、地中海区域加热异常等有关。气候模式是预测未来的重要工具，但是关于耦合模式对CGT模拟的效果如何、造成模式性能偏差的原因等，目前尚未有统一的结论。
9月3日，中国科学院大气物理所研究团队在《气候学报》（Journal of Climate）发表文章，指出在耦合气候模式中，印度夏季风降水异常的模拟效果决定了模式对CGT的模拟性能，ENSO在此过程中具有调制作用。
该研究使用了第五次和第六次国际耦合模式比较计划（CMIP5、CMIP6）中新旧版本一一对应的20个模式的历史试验数据，把模式模拟的CGT与观测资料中的CGT型的空间相关系数作为依据，将气候模式分为高技巧和低技巧两类模式。合成分析表明，两类模式模拟的CGT型最大的差异表现为高技巧模式组能够准确模拟出波列位于中亚西部的活动中心，而低技巧模式组则不能。同时，高技巧模式能够更为真实地模拟出CGT与印度夏季风降水的相关关系，表明模式对印度夏季风降水的准确刻画有利于合理模拟CGT型空间特征。
为印证上述猜想，作者使用了罗斯贝波波源的诊断方法，发现高技巧模式能准确地模拟出中亚西部波源的负异常中心，且这一负异常由涡旋拉伸项所主导。进一步分析表明，高、低技巧模式对气候态绝对涡度空间特征的刻画均与观测相符，区别则主要表现为高技巧模式能准确地模拟出印度夏季风区至中亚西部地区高空的异常辐散。这表明高技巧模式可以通过合理地模拟印度夏季风降水正异常，进而再现由潜热加热造成的高层异常辐散，后者作为罗斯贝波波源，使得CGT位于中亚西部节点的产生并维持。
作为在年际尺度上影响印度夏季风降水的重要因素，ENSO对于CGT的模拟效果也有作用。结果表明，高技巧模式组对ENSO和CGT的相关关系的模拟结果更接近观测，而低技巧模式组模拟的相关性则较弱。这意味着在耦合模式中，ENSO能够通过影响印度夏季风降水异常进而对CGT的发生起间接的调节作用。
该研究丰富了关于CGT变化机制的理解，结果为耦合气候模式的改进提供了参考。
研究发现末次冰期与夏季风降水和海表 温度相关
近日，中国科学院地球环境所在末次冰期结束机制研究方面取得新进展，发现最后一次冰退时代早于大气CO2浓度的突然升高现象与北半球大陆冰盖变化影响的夏季风降水和海表温度变化密切相关，相关研究成果发表在《第四纪科学评论》（Quaternary Science Reviews）上。
传统观点认为，由于大气CO2浓度在末次冰期结束时突然升高，全球中低纬度山地冰川同步快速退缩。但上述观点及其触发机制至今仍存在较大争议。青藏高原地理位置独特，且末次冰盛期冰川遗迹广布，是研究上述问题的理想地点之一。然而，青藏高原极度缺乏具有精确年代限定的末次冰盛期冰碛垄序列，阻碍了我们全面理解该区末次冰期结束时各气候过程与冰川变化之间的联系。
中国科学院地球环境所多核素年代学与环境示踪团队利用宇宙成因核素10Be暴露测年技术，选取横断山脉西北部的伯舒拉岭作为研究区，对其西北端的格曲沟沟口保存的多道冰碛垄进行了精细化定年研究。研究结果表明，该区冰川在末次冰盛期期间至少发生过4次千-百年尺度进退事件。其中，最后一次冰退的时代（19.2±0.6ka）早于大气CO2浓度的突然升高。研究认为该现象与受北半球大陆冰盖变化影响的夏季风降水和海表温度变化密切相关。
大气急流影响了欧洲七个世纪的极端事件
西北大学城市与环境学院研究团队在《自然》发表题为“大气急流影响了欧洲七个世纪的极端事件”（Jet stream controls on European climate and agriculture since 1300 ce）的研究论文，系统地探讨了大气急流的位置变化对欧洲森林生态系统和社会、经济的影响，揭示了西北欧和东南欧之间对比鲜明的气候条件对农业、经济和社会的影响。
急流是位于上层大气中的高速风带，分别在北半球和南半球由西向东环绕地球。急流的位置并不固定，会随着高、低压系统的位置和强度变化而向北或向南移动，甚至改变其路线。这些高、低压系统直接影响地球表面的气候条件，因此急流位置的变化会导致天气状况的改变，包括热浪、洪水和干旱等极端事件，进一步影响农业生产力和全球粮食安全。
在北半球，急流在欧洲的位置变化，导致西北欧（如不列颠群岛）和东南欧（如巴尔干半岛）出现相反的气候状况和极端天气现象，形成了一个类似于跷跷板的气候“偶极”模态。当急流处于极北位置时，西北欧（不列颠群岛）的天气会变得更寒冷、潮湿，而地中海和巴尔干半岛则会变得更温暖、更干燥；相反，当急流向南移动时，它会把温暖干燥的空气拖到不列颠群岛上空，把温度更低、湿度更大的空气推向欧洲东南部。
为了分析欧洲地区急流位置的历史变动情况，研究团队通过使用来自欧洲各地对温度变化敏感的树木年轮样本，重建了过去700年的急流变化。经过长时间的比对、交叉定年、重建，研究发现，西北欧和东南欧的气候“偶极”现象在几个世纪以来一直存在，并且在北极急流位置异常偏北或偏南时最为显著。
研究团队利用了现有的气候重建数据以及数个世纪以来关于热浪、干旱、洪水、风暴、收成、饥荒、疾病等欧洲丰富且可靠的文献数据集，发现了急流纬度位置的极端变化与生物物候（葡萄收获）、农业经济和人类人口影响之间存在着某种联系。
据介绍，团队研究成果加深了人类对工业化之前自然气候系统变异性的理解，为改善研究人员赖以预测未来气候的模型提供了关键数据，并揭示了自然气候变异如何影响人类社会。
研究表明河岸带地表冰融化激发土壤二氧化碳排放
近日，西北农林科技大学水土保持科学与工程学院长武黄土高原农业生态试验站研究团队在冻融期河岸带地表水-土交互过程与碳循环研究领域取得新进展，相关研究成果发表在《水研究》（Water Research）上。
全球大于50%地区受季节性冻融影响，对地表水和土壤理化生特性均可产生深远影响。河岸带或消落带虽然只占全球0.5～1%的面积，但作为水-土过程交互过程的热点区域，是区域有机碳循环的重要组成部分，对季节性冻融作用引起的温度、水-冰相变和溶解度等变化极为敏感。然而，目前对冻融期地表水可溶性物质的非均质融出过程，及其对相邻土壤的有机碳循环过程的影响，缺乏系统认识。
该研究以黄土高原典型季节性冻融区农业小流域为研究对象，通过对富含有机养分的沟道水进行控制性冻融模拟，将融出水分阶段收集，并添加至沟道泥沙中，模拟研究春季解冻期河岸带地表水非均质融出对相邻土壤理化生特性的影响。结果表明，水体冻结过程中，由于冰晶溶解度急剧降低，冰晶纯化与斥盐效应逐渐将原来可溶于液态水中的无机盐离子和有机物质排斥入未冻水区域，形成高浓度卤水包，使其在冰体融化过程中作为优先通道，于融化初期集中排出高浓度有机和无机物质。此外，初期融出水腐殖化程度显著，且富含富里酸、可溶性微生物产物和腐殖酸等组分，而最后时段融水则具有较高的SUVA254和芳香蛋白成分。因此，河岸带地表冰融化过程中，可溶性有机物质的优先集中融出，且富含易被生物降解组分，显著促进了临近土体的微生物生长和呼吸，极大激发了土壤CO2排放。考虑到未来气候条件下地表径流和冻融频率加剧趋势，亟需系统研究不同季节水-土交互过程，量化冻融作用对中高纬度地区河岸带碳循环的影响。
海外燃煤电厂成全球碳排放主要推手
近日，南方科技大学环境科学与工程学院研究团队在《自然·气候变化》上发表研究，团队深入分析了全球908个海外燃煤电厂的投资数据，首次详细量化了这些电厂在1960—2022年间由海外投资导致的直接CO2排放，以及可能推动新兴经济体化石燃料扩张的间接CO2排放。
全球范围内的海外燃煤电厂在满足新兴经济体能源需求的同时，也成为全球碳排放的主要推动力。尽管发达国家的政策正逐步减少对煤电的投资，但发展中国家的煤电项目扩张却依然显著。尤其是在新兴经济体的推动下，这些海外燃煤电厂不仅直接产生大量CO2排放，还间接促进了当地煤电产业的发展，对全球气候目标构成了挑战。
研究分析了全球范围内共9928个煤电项目，其中908个为海外燃煤电厂。2022年，这些海外燃煤电厂的装机容量为127吉瓦，占全球煤电项目总容量的6%。CO2排放量达0.53吉吨，占全球煤电项目总排放量的7%
历史累计来看，海外燃煤电厂自1960年以来的累计排放已达26吉吨。发达国家在这些排放中占据主导地位（78%），但自2000年以来，发展中国家投资的海外燃煤电厂在排放中的份额逐渐增加，到2022年已达到39%。尽管一些国家对海外燃煤电厂的投资实施了限制政策，但全球范围内的投资和排放并未明显减少，尤其是在新兴经济体中。
该研究预测，海外燃煤电厂到2060年将新增15～30吉吨的碳排放。同时，发展中国家未来可能通过这些项目促进作业，间接增加6.3～45吉吨的碳排放。这表明，若无政策干预，新兴经济体将成为全球煤电排放增长的主要推动力。
此外，研究还分析强调了新兴国家在投资与需求两端对于推动与海外投资相关的全球CO2排放方面的关键作用。研究人员强调了国际绿色金融和跨国资本合作的重要性，只有通过全球协作，才能有效遏制海外燃煤电厂的持续增长。据了解，我国于2021年9月停止资助海外煤电项目，并加大对可再生能源发电的海外投资，这在抑制外援煤电并促进全球电力行业低碳发展方面树立了重要典范。
国际研究指出全球未来的干旱持续时间超出预期
干旱是现代最具破坏性的自然灾害之一，气候模型模拟结果显示，全球多个地区的极端干旱现象将加剧。9月18日，比利时根特大学、法国索邦大学和西班牙巴塞罗那超算中心等机构在《自然》发表题为“观测约束预测显示干旱期将超出预期”（Observation-constrained Projections Reveal Longer-than-expected Dry Spells）的文章指出，到2080—2100年，全球平均最长年度连续无降水日数（LAD）可能比目前预测的长10天左右。
鉴于降水过程对气候模型预测结果准确性的影响，研究人员利用近年提出的“涌现约束”（EC）方法，利用观测数据对原始预估结果的偏差进行修订，从而将关键干旱指标LAD预测的不确定性降低10%～26%。结果显示，在中等排放情景（SSP2～4.5）和高排放情景（SSP5～8.5）下，EC校准模型预测的LAD平均增幅比历史预测高出42%～44%，表明到2080—2100年，全球平均LAD可能比历史预测结果长10天左右。此外，干旱热点地区方面，EC校准模型预测的北美和南部非洲以及马达加斯加的LAD的增幅大约是历史模型预测的2倍，中东亚的LAD减少幅度可能是历史模型预测的3倍。研究人员表示，重新评估全球各地的干旱风险十分必要，同时还需修正气候模型中的现有偏差。
京津冀地区位于华北平原北部，包括北京市、天津市和河北省的11个地级市，属于典型的暖温带半湿润半干旱大陆性季风气候，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨。京津冀地区位于海河流域，该区域内主要河流有潮白河、蓟运河、永定河和大清河等。
京津冀地区水资源严重短缺，已经成为制约京津冀协同发展战略实施的突出因素。地表水作为水资源的一种存在形态，其分布和驻留情况对生态环境变化有着重要影响。因此，加强对地表水资源的动态调查和分析有助于推进京津冀协同发展，对修复生态环境具有重要意义。鉴于此，天津师范大学京津冀生态文明发展研究院、河北省海洋岸线生态修复与智慧海洋监测工程研究中心的研究人员以2000—2021年长时间序列遥感数据、京津冀气候、人类活动数据为基础，基于Google Earth Engine云平台，利用欧盟联合研究中心（JRC）地表水数据集提取京津冀各类地表水信息，分析京津冀地区各市近22年地表水面积时空变化趋势和典型湿地的地表水空间形态演变及其影响因素，以期为京津冀水资源保护及合理开发利用提供科学参考。以上研究内容与结果以题为“京津冀2000—2021年地表水面积时空变化及其影响因素”的论文发表于《水土保持通报》。
研究结果显示：第一，从时间上看，2000—2021年京津冀永久性水体面积整体呈下降趋势，而季节性水体面积整体呈增长趋势。从空间上看，地表水面积动态度减少的重心区域主要集中在都市圈北京、天津、廊坊等城市，而南北方向上“南水北调”中线沿线城市邯郸市、邢台市、石家庄市等城市地表水面积动态度呈现增加趋势。第二，近22年白洋淀核心湿地地表水面积在2000—2005年逐渐减少，2005年后开始逐渐增加。七里海的核心湿地面积在2000—2010年逐渐减少，2010年后开始逐渐增加。第三，京津冀南部城市最大水体面积与降水量呈正相关，而东部沿海城市呈负相关，显示人类活动与自然补给之间的不平衡性。北京市、承德市、唐山市的用水量与最大地表水面积之间存在显著正相关，显示跨流域调水和生态补水的影响较大。而秦皇岛和天津市则表现为显著负相关和极显著负相关，显示地下水超采对地表水资源有着不利影响。
研究人员强调：未来京津冀地表水面积变化受气候和人类活动的显著影响，应加强跨流域调水、节水宣传和生态恢复，减少地下水的开采，有效保护地表水资源，以应对气候和人类活动的影响。
气候变化引发冰川融化 瑞士与意大利重新确定两国边界线
瑞士和意大利两国的边界线有不少地带由天然形成的冰川和雪原来界定。据美国有线电视新闻网报道，由于气候变化引发冰川融化，瑞士和意大利重新确定了阿尔卑斯山脉附近两国的边界线。
报道称，瑞士和意大利2023年就边界变更达成一份协议草案。瑞士政府上周正式批准了这一调整，并表示此次调整“根据双方的经济利益确定”。瑞士政府说，意大利方面的批准程序正在进行，一旦双方签署，协议内容将立即公布。
气候变化对欧洲冰川造成明显影响。在瑞士，冰川正在以惊人的速度融化。去年9月公布的数据显示，2023年瑞士的冰川面积减少了4%，仅次于2022年创纪录的6%。
瑞士冰川监测项目说，这是由连续多年夏季高温以及2022年冬季降雪偏少导致。项目负责人说，尽管2023年冬季下了不少雪，有助缓解冰川融化速度，但融化的整体趋势并没有得到遏制。
报道指出，预计到2100年，全球多达一半的冰川可能消失，并且将形成连锁反应，比如引发更多山体滑坡和冰川崩塌。此外，随着冰川消失，人们在夏季可能面临更严重的淡水短缺问题。
全球变暖下城市相关气候灾害指标
9月19日，世界资源研究所发布题为“全球变暖1.5℃、2.0℃和3.0℃下城市尺度及城市相关气候灾害指标”（City-scale, City-relevant Climate Hazard Indicators Under 1.5℃, 2.0℃, and 3.0℃ of Global Warming）的报告，分析了在全球变暖1.5℃、2.0℃和3.0℃情景下，全球996个最大城市与温度和降水有关的气候灾害指标，并提供了相关数据集。报告指出，与全球升温1.5℃相比，在升温3℃的情况下，全球城市可能会遭受更频繁、更持久的热浪，对制冷的需求飙升，并面临更广泛的疾病风险。低收入城市以及撒哈拉以南非洲、拉丁美洲和东南亚的城市可能受到的影响最为严重。
报告选择了10种基于气温的气候灾害和4种基于降水的气候灾害。基于气温的气候灾害包括：全年最高气温；全年气温超过第95百分位数的天数；全年气温超过40℃的天数；全年气温超过35℃的天数；全年冷却度日数；全年湿球温度>31℃的天数；一年中最长的热浪持续时间；每年的热浪次数；一年中最适合携带疟疾的蚊子生存的天数；一年中最适合携带虫媒病毒的蚊子生存的天数。基于降水的气候灾害包括：全年最高日降水量；全年降水量超过第90百分位数的天数；全年干旱天数；滑坡危险性高的天数。报告的主要结论如下：
（1）全球变暖3℃将使热浪的持续时间更长、频率更高（与1.5℃相比）。与全球升温1.5℃相比，在升温3℃的情况下，大多数城市将遭受持续时间更长、频率更高的热浪，对公共健康、劳动能力和生产力产生影响。在全球升温1.5℃时，每年最长的热浪可能平均持续16.3天，世界3%的大城市每年会遭受持续一个月或更长时间的热浪。然而，在升温3℃时，每年最长热浪的平均持续时间可能跃升至24.5天，超过16%的城市（目前有3.02亿人口）每年至少遭受一次持续一个月或更长时间的热浪。热浪也可能变得更加频繁。在全球升温1.5℃的情况下，城市平均每年可能经历4.9次热浪。在升温3℃的情况下，每年的热浪次数将上升到6.4次，越来越多的城市面临着两位数的热浪。
（2）全球变暖3℃将显著增加对制冷的需求（与1.5℃相比）。应对极端高温将显著增加对制冷的需求，从而增加对能源的需求。在全球升温1.5℃的情况下，少数几个城市约870万人对制冷的需求可能会增加1倍（与1995—2014年的平均水平相比）。在升温3℃的情况下，约有1.94亿人对制冷的需求可能会比1995—2014年的平均水平增加1倍。这将对能源基础设施和能源获取产生巨大的影响。
（3）全球变暖3℃将使疾病传播的地理分布和流行程度发生重大变化（与1.5 ℃相比）。更高的温度为携带虫媒病毒的蚊子在新的地方创造了更理想的环境，这些病毒包括登革热、寨卡病毒、西尼罗河病毒、黄热病和基孔肯雅热等。与全球升温1.5℃相比，在升温3℃的情况下，世界大城市每年虫媒病毒传播高峰期平均会增加6天，但不同地区的结果差异很大。巴西已经经历了登革热危机，在升温3℃的情况下，该国11个大城市每年可能至少有6个月面临高虫媒病毒风险。对于疟疾，与全球升温1.5℃相比，升温3℃可能会使全球城市的疟疾高峰天数从平均114天减少到104.4天，因为温度变得比传播疟疾的蚊子最适宜的温度要高。但欧洲和北美等温带地区的城市面临疟疾风险也可能会增加。
二十国集团环境与气候可持续部长会议召开
10月3日，二十国集团（G20）环境与气候可持续部长会议在巴西里约热内卢举行。会议深入探讨全球生物多样性保护、应对气候变化、海洋保护、废物及循环经济等议题。
中国生态环境部副部长赵英民率由外交部、生态环境部组成的中国代表团出席会议并发言。中方指出，过去十年来，中国加快推进人与自然和谐共生的现代化，促进经济社会发展全面绿色转型，成为全球大气质量改善速度最快、森林资源增长最多、能耗强度降低最快、可再生能源利用规模最大的国家。中国秉持人类命运共同体理念，提出全球发展倡议，推动达成“昆明—蒙特利尔全球生物多样性框架”，与各方一道推动联合国气候变化迪拜大会达成“阿联酋共识”，积极建设性参与全球塑料公约谈判进程，为全球环境与气候治理作出了中国贡献，提出了中国方案。
G20环境与气候部长会议已成为G20国家共谋环境与气候治理、共商应对全球挑战的重要平台。中方呼吁各方充分发挥部长会议的平台作用，在全球发展倡议框架下，分享生态环境保护与绿色低碳转型经验，深化可持续发展务实合作，为应对全球生态环境与气候挑战、推动实现更加强劲、绿色、健康的全球发展贡献“G20力量”。
会议期间，中方与G20主席国巴西、德国、挪威、丹麦、澳大利亚、沙特、新加坡等国环境与气候部长级代表等开展了双边会谈与交流。
（《气候变化动态》编辑组）
