北极融化受到大气阻塞的严重影响

　

　　由美国马萨诸塞大学阿默斯特分校领导的一个科学家小组，将过去2000年的古气候数据与强大的计算机模型和对湖泊沉积物和树木年轮的实地研究结合起来，证明了大气阻塞长期以来一直影响着北极地区的气温波动。随着气候变化导致气温升高，大气阻塞将助长更加恶劣的天气事件。相关成果以“过去两千年斯瓦尔巴群岛的极端气候与大气阻塞有关”（Climate extremes in Svalbard over the last two millennia are linked to atmospheric blocking）为题发表在《自然·通讯》。

　　北极变暖速度高于全球平均水平，这种现象被称为北极放大效应。但是，自1991年以来，斯瓦尔巴群岛的变暖趋势是整个北极地区的两倍。因此，该群岛一直在经历大规模的冰损失、极端降雨和山体滑坡。

　　研究共同作者、马萨诸塞大学阿默斯特分校的Raymond Bradley教授表示，“我们想知道为什么斯瓦尔巴群岛变暖的速度比北极其他地区快得多，并想弄清楚这些趋势是否会继续下去。”

　　为此，研究人员转向斯瓦尔巴群岛西海岸林奈尔湖的湖泊沉积物，以帮助他们重建过去2000年温暖潮湿的环境。自2012年以来，研究人员就在这里部署了一些仪器，可以追踪每年沉积物进入湖泊的精确时间。

　　研究人员分析了林奈尔湖沉积物中的钙含量。由于湖东部的土壤富含碳酸盐，因此强降雨时碳酸盐被冲进湖泊，沉淀到湖底的沉积物中，并且可以在沉积物岩心中测量，作为大约2000年前的降雨记录。

　　当研究人员将所有这些历史和当代观测结果与气象记录进行比较时，发现了惊人的相关性。Lapointe说，“过去最大的降雨和变暖事件都与斯堪的纳维亚半岛和乌拉尔山脉上空的大气阻塞有关。与这种高压系统同时出现在斯瓦尔巴群岛的降雨事件还往往与格陵兰岛上空的低压系统有关。”这两个系统像一对相互啮合的齿轮，将温暖潮湿的空气从大西洋中部引到北极，导致斯瓦尔巴群岛倾盆大雨。自观测测量开始以来，北极的阻塞现象有所增加，北极变暖也在加剧。

　　Lapointe补充说:“观察大气阻塞如何随着进一步变暖而变化将非常有趣，大气阻塞增加可能会放大斯瓦尔巴群岛洪水和自然灾害的影响。”

　　 

　　

　　 

　　

　　欧洲新卫星EarthCARE将增进云和气溶胶如何影响气候的认识

 

　　5月29日，欧洲航天局（ESA）和日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）联合开发的地球云、气溶胶和辐射探测器（EarthCARE）卫星发射升空，该卫星提供的数据有望揭示地球大气层内云、气溶胶和辐射之间的复杂相互作用，提升人们对云和气溶胶如何影响气候的理解。 

　　EarthCARE卫星携带4台最先进的仪器，包括：云剖面雷达（CPR）提供有关云的垂直结构和内部动力学的信息，大气激光雷达（ATLID）提供气溶胶和薄云的剖面以及云顶信息，多光谱成像仪（MSI）提供多个波长的广阔视角概览，宽带辐射计（BBR）测量反射的太阳辐射和来自地球发射的红外辐射。其中，云剖面雷达由JAXA提供，这是世界上第一个可以测量云内向上和向下速度的雷达。该任务的独特之处在于，这些仪器将协同工作，提供云、气溶胶和辐射之间复杂相互作用的整体视图，从而对气候危机背景下的地球辐射平衡产生新的见解。

　　ECMWF使用EarthCARE数据的一个重要方式是帮助确定预报的初始条件。此外，EarthCARE的ATLID观测结果有望被同化进入大气成分的预报中。EarthCARE观测还可用于评估ECMWF提供的云量和空气质量预报。

　　 

　　

　　美日研究利用人工智能在卫星图像中自动检测全球甲烷排放

 

　　近日，来自日本京都大学、美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员在《自然·通讯》发表题为“利用视觉转换器自动检测多光谱卫星图像中的CH4排放”（Automatic Detection of Methane Emissions in Multispectral Satellite Imagery Using a Vision Transformer）的文章，利用人工智能在卫星图像中的应用，使CH4排放检测能力改进了一个数量级。

　　CH4减排是减缓全球变暖的最有效行动之一。然而，目前的CH4排放监测还存在许多挑战，必须在覆盖范围、分辨率和监测精度之间做出权衡。研究人员开发了一个针对现有开源多光谱卫星数据的深度学习架构，目标是自动识别CH4特征并从噪声中解卷积信号。结果表明，该模型可以检测到低至0.01 km2的CH4排放，对应于200～300 kg/h的CH4泄漏率。该方法极大地提高了CH4检测能力，能够实现比目前最先进的技术一个数量级的改进，为每隔几天在全球范围内自动、高分辨率地检测CH4排放提供了重要的基础。

　　 

　　

　　澳大利亚西部沿岸与热带中西太平洋间的年代际联系显著增强

 

　　澳大利亚西部沿岸频繁遭遇海洋热浪，导致珊瑚白化事件增多，严重影响当地海洋生态系统。同时，热带中西太平洋是连接热带印度洋和太平洋、指示出现厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）或者太平洋年代际振荡（IPO）的关键区域，其变化对全球天气和气候影响巨大。近期发表在《自然·通讯》上的一项研究，揭示了澳大利亚西部沿岸与热带中西太平洋这两个区域之间存在显著增强的年代际联系，为深入分析海盆间相互作用提供了关键信息。

　　中国科学院大气物理所林鹏飞研究员的所在海洋模式团队，利用多个观测数据集、起搏器试验和大样本试验，深入分析了澳大利亚西部沿岸与热带中西太平洋地区海表面温度的变化与联系。研究结果为以下三点。（1）关键转折点：自1985年开始，外部强迫（尤其是温室气体和火山活动）开始显著影响热带印度洋，引发澳大利亚西部沿岸和热带中西太平洋的海表面温度变化出现年代际关联。（2）海温变率增强：1985年后，这两个区域的年代际海温变率显著加强，其幅度等同于甚至超过了年际尺度。（3）跨洋盆海气相互作用：热带印度洋的暖海温异常会导致赤道地区的东风异常，使得热带中西太平洋的海温冷却和热带西太平洋暖水堆积，同时增强了印度尼西亚贯穿流，为澳大利亚西部沿岸带来更温暖的海水。与此同时，中西太平洋的冷海温还可能引发东南印度洋的气旋环流，这将进一步加剧西澳沿岸的海温变暖现象。

　　“理解这些增强的年代际联系对未来气候模式的发展及其潜在影响至关重要。”通讯作者林鹏飞研究员强调，“我们的发现为应对逐渐复杂的年代际变化预测提供了关键见解。”

　　第一作者丁玥文提到目前的气候模式往往不能准确捕捉热带各洋盆间不一致的变暖速率。这一差异凸显了模式改进的迫切需求，研究团队呼吁未来的气候模式应当更好地描绘热带海洋间的复杂变暖背景及其与年代际太平洋振荡（IPO）、大西洋多年代际振荡（AMO）等内部变率的相互作用。这种改进将有助于更好地刻画全球变暖带来的变化。

　　 

　　

　　青藏高原降水观测研究获进展

 

　　在全球变暖的背景下，青藏高原的水循环正发生变化。降水是水循环的核心环节之一，降水的准确估算是科学开展水资源管理、水循环研究和水灾害防控的关键。

　　中国科学院青藏高原所发现地面仪器监测低估了青藏高原的实际降水量，具体表现在实际蒸散发量大于器测降水量、河川径流系数普遍偏高、从多个冰芯中提取的雪水当量高于同期器测降水量。

　　研究进一步在器测误差和代表性误差两个方面剖析了青藏高原降水被低估的原因。在青藏高原，降水过程中雪的比重相对较高，且常伴有强风。传统地面监测仪器的开口面积有限且底部封闭，在强风条件下易形成上托气流，阻碍雨滴或雪花进入，造成降水量低估。这种由强风引起的器测误差是影响高寒地区降水测量精度的主要原因，在极端天气条件下误差甚至可超过100%。

　　该研究呼吁重新评估基于现有器测降水数据得到的水资源、水循环和水灾害的相关结果，如水资源量、水循环速率、径流组分占比等。同时，科研人员从仪器创新、站点建设与空间优化、多监测手段对比、数据同化与融合、深度学习等方面提出了青藏高原降水监测的新方案。

　　相关研究成果以“了解亚洲水塔需要一种新的降水观测策略”（Understanding the Asian Water Tower requires a new precipitation observation strategy）为题，发表在《美国科学院院报》（PNAS）上。

　　 

　　

　　 

　　

　　气候变化将使空气污染更加严重

 

　　一项新的研究发现，到2050年，气候变化可能会使地面臭氧浓度上升趋势更加严重，这可能导致美国许多地区不符合空气质量标准，增加公众健康风险。相关成果以“在不确定的气候敏感性下预测臭氧污染事件的频率和强度变化”（Projecting Changes in the Frequency and Magnitude of Ozone Pollution Events Under Uncertain Climate Sensitivity）为题发表在《地球的未来》（Earth's Future）上。

　　虽然臭氧可以自然产生，但在地面上，它通常是由挥发性有机化合物（VOCs）和氮氧化物（NOx）相互作用形成的，而这两者都是空气污染物。

　　论文第一作者、美国北卡罗来纳州立大学博士James East说:“气候变化通过一系列复杂的因素影响臭氧的形成，但气温升高与污染地区臭氧的增加有关。这意味着，随着平均气温的上升，VOCs和NOx污染水平较高的地区，臭氧很可能会增加。更重要的是，气候变化将增加美国一些地区（如东南部）自然产生的VOCs排放量，从而加剧这一挑战。”

　　臭氧的增加很重要，因为地面臭氧会导致一系列健康问题，包括肺功能下降和呼吸道炎症，每年导致数十万人死亡。

　　论文通讯作者、北卡罗来纳州立大学环境工程副教授Fernando Garcia Menendez说:“气候变化会增加臭氧污染，这是公认的事实，但这种增加可能会是什么样子，存在着巨大的不确定性。这项工作的目标是量化结果的范围，更清楚地了解气候变化将如何影响美国的臭氧污染事件。”

　　Garcia Menendez说:“大气化学非常复杂，气候变化会影响化学反应的速度、臭氧前体的数量以及臭氧在环境中停留的时间。研究以现有的各种模型为基础，并纳入了统计工具，从而能够考虑到这些广泛的变量，来研究未来几年的臭氧污染情况。”

　　研究人员分析了臭氧水平超过空气质量标准的频率，臭氧水平超过标准的程度，以及到2050年这种情况可能会如何变化。这项研究的发现是一个范围，因为科学家仍然不确定气候对温室气体浓度变化的敏感程度。

　　 

　　

　　联合国发布减少森林砍伐和毁林行动报告

 

　　6月10日，联合国在波恩气候变化大会之际发布了最新的减少森林砍伐和毁林行动报告《提高雄心，加快行动：加强国家自主森林贡献承诺》。报告指出，尽管全球承诺到2030年停止砍伐森林，但在热带森林砍伐率最高的前20个国家中，只有8个国家在其国家气候行动计划中量化了森林目标。报告揭示了当前国家自主贡献承诺在森林保护、管理和恢复方面存在的重大差距。

　　减少毁林和森林退化所致排放量的联合国合作方案（REDD+）是一项由联合国发起的国际倡议，旨在通过减少毁林和森林退化，保护和增强森林碳储量，推动可持续森林管理，以减少发展中国家的温室气体排放。主要措施包括能力建设、资金支持、技术转让和国际合作。预期成果包括减少温室气体排放、保护生物多样性和改善社区生计。

　　报告显示，目前提交的2017—2023年国家自主贡献承诺没有明确到2030年停止和扭转森林砍伐的全球雄心。报告强调，森林在实现关于气候变化的《巴黎协定》方面发挥着关键作用，具有为弥合到2030年减少差距贡献三分之一减排份额的潜力。

　　报告指出，虽然11份国家自主贡献承诺载有与植树造林和重新造林有关的量化目标，但减缓气候变化首先需要减少毁林，因为通过植树造林和恢复来捕获同等面积毁林所损失的碳需要多年时间。

　　报告同时强调，为了进一步协调国家努力，国家自主贡献承诺还必须包括现有的减少毁林和森林退化所致排放量的国家战略。20个国家中已有15个国家采纳了这些战略。

　　报告指出，鉴于森林在调节水文循环、缓冲极端温度、防止极端天气事件以及保护生物多样性和人类健康方面的作用，树立结束森林砍伐的雄心对于人类避免地球及其所支持的生命面临巨大风险至关重要。然而，分析显示，全球森林砍伐率继续上升，尽管巴西在这方面的指标最近有所下降。

　　各国目前正在准备向气候变化协定第30次缔约方会议提交下一轮国家自主贡献承诺——亦称为国家自主贡献3.0，时间框架延伸至2035年。该报告呼吁开展紧急国际合作，以增强国家自主贡献的雄心。报告敦促各国，特别是森林覆盖广泛的国家，在其修订的国家自主贡献承诺中纳入具体、可衡量的森林目标。

　　 

　　

　　UNESCO发布《2024年海洋状况报告》

 

　　2024世界海洋日到来前夕，联合国教科文组织（UNESCO）发布了《2024年海洋状况报告》。这份全面评估报告对海洋变暖、海平面上升、污染、酸化、缺氧、蓝碳、生物多样性丧失等挑战进行了循证审查。

　　海洋变暖速度在20年间翻倍

　　虽然大气温度经常波动，但海洋温度却在稳定上升。报告指出，目前海洋变暖速度是20年前的两倍，在2023年达到了20世纪50年代以来的最高水平。虽然《巴黎协定》承诺将全球气温升幅限制在工业化前水平以上2℃以内，但海洋温度已平均上升1.45℃，地中海、热带大西洋、南冰洋升幅明显偏高，超过2℃。

　　海洋温度上升的一个显著后果是全球海平面上升。海洋吸收了释放到大气中90%的多余热量，而水在升温后体积会膨胀。目前，海洋温度升高要为全球40%的海平面升高负责，在过去30年中，上升速度翻倍，上升高度总达9厘米。

　　沿海物种因含氧量下降而窒息

　　自20世纪60年代以来，受气温升高和废水、农业径流等污染物影响，海洋含氧量减少了2%。沿海地区受到的影响尤为严重，许多物种直面缺氧的威胁：约500个“死亡区”已被确认，由于这些地区的氧气含量不断减少，几乎没有海洋生物存活。

　　酸度上升也是一个引起关注的原因：海洋吸收了25%～30%的化石燃料排放，过量的CO2正在重塑海洋的化学成分。自工业化前时期以来，海洋酸度增加了30%，到2100年将达到170%。报告显示，沿海物种遭受的破坏最为严重：在公海酸度持续上升的同时，沿海水域的酸度从高到低剧烈波动，导致幼年期动植物无法存活，大量死亡。

　　蓝碳和海洋保护区

　　包括红树林、海草平原、潮汐沼泽在内的海洋森林吸碳量是陆地森林的5倍。它们不仅是生物多样性的重要庇护所，也是抵御全球变暖的有效手段。然而，报告揭示，近60%的国家仍未将海洋森林恢复和保护纳入其国家自主贡献计划。

　　海洋保护区的主要目的是保护生物多样性。世界自然保护联盟红色名录上的1500种濒危海洋物种中，有72%都生活在海洋保护区。报告新数据表明，海洋保护区的管理水平越高，对当地生态系统的保护就越有效。

　　 

　　

　　WMO发布全球年度至十年气候最新通报

 

　　世界气象组织（WMO）6月5日发布《全球年度至十年气候最新通报（2024—2028）》显示，未来5年，有80%的可能性至少有一年的全球年平均温度将比工业化前水平暂时高出1.5℃。

　　根据报告，预计2024—2028年每年全球平均近地表温度将比1850—1900年基线高出1.1℃～1.9℃。报告指出，这些年份中可能（86%的几率）至少有一年将创下新的温度纪录，超过2023年这一目前最热年份。

　　报告指出，在2024—2028年这五年间，全球平均温度比工业化前时期高出1.5℃的可能性为47%，去年报告的2023—2027年期间的可能性为32%。

　　自2015年以来，未来五年至少有一年的温度超过1.5℃的机率（80%）一直在稳步上升，2015年这一机率接近于零。从2017—2021年，这一机率为20%，从2023—2027年，该机率上升到了66%。

　　由欧洲中期天气预报中心运营的哥白尼气候变化服务机构提供的支持性证据。这一证据表明，过去12个月中的每一个月均创下了一年中该月新的全球温度纪录。

　　根据哥白尼气候变化ERA5数据集，过去12个月（2023年6月—2024年5月）全球平均温度为有记录以来最高，比1850—1900年工业化前平均值高1.63℃。

　　根据WMO《2023年全球气候状况报告》，2023年全球平均近地表温度比工业化前基线高出了1.45℃（不确定范围±0.12℃）。这是迄今有记录以来最暖的年份，是长期气候变暖及其他因素促成的，最明显的因素是自然发生的厄尔尼诺事件，这一事件目前正在减弱。

　　强厄尔尼诺推高了去年的全球温度。WMO最新通报预测，近期内，热带太平洋将有拉尼娜发展，重回偏冷条件。但未来五年全球温度升高反映出温室气体导致的持续升温。

　　 

　　

　　WMO：厄尔尼诺已显示结束迹象 拉尼娜或将再现

 

　　6月3日，WMO发布最新通报称，2023—2024年助推全球气温升高和极端天气事件的厄尔尼诺事件已显示出结束迹象，拉尼娜可能在今年晚些时候再现。

　　WMO全球长期预报制作中心最新预报显示，2024年6—8月，出现中性条件或过渡到拉尼娜的可能性均等（50%）；2024年7—9月，出现拉尼娜的可能性增加到60%；8—11月，这种可能性将达到70%。在此期间，厄尔尼诺再度发展的可能性微乎其微。

　　拉尼娜指的是赤道太平洋中部和东部海表温度大范围降低的现象，并伴有热带大气环流（风、气压、降水）的变化。每次拉尼娜事件的影响因其强度、持续时间、一年中发生的时间以及与其他气候变率模式的互相作用而有所不同。在许多地方，尤其是在热带地区，拉尼娜会产生与厄尔尼诺相反的气候影响。

　　然而，现在自然发生的气候事件（如厄尔尼诺南方涛动）都是在人类引发的气候变化背景下发生的。人类引发的气候变化体现在全球升温、极端天气和气候加剧等方面，并影响季节性降雨和气温模态。

　　“自2023年6月以来，每个月的气温都已创新高，且2023年也是有记录以来最暖的一年。厄尔尼诺现象的结束并不意味着长期气候变化的暂停，因为地球将因温室气体吸热而继续变暖。在未来几个月，极高的海表温度将继续发挥重要作用。”WMO副秘书长蔻·巴雷特表示。

　　WMO还表示，尽管受到2020—2023年初多年拉尼娜的“冷却”影响，但过去9年仍是全球有记录以来最热的时期。本次厄尔尼诺在2023年12月达到峰值，是有记录以来最强的5次厄尔尼诺之一。

　　“受大气中额外热量和水分的影响，天气将变得更加极端。因此，WMO仍将推进全民早期预警倡议作为当前工作的重中之重。厄尔尼诺和拉尼娜的季节性预报以及对全球气候模态的预期影响，为早期预警和及早行动提供了重要支撑。”蔻·巴雷特说。

　　 

　　

　　（《气候变化动态》编辑组）