专家观点 | 王爱慧：全球极端气候变化热点地区辨识
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CCAPP 2022年第4期学术沙龙
“空气污染与气候变化”
视频回顾
近年来，气候变化加速，其负面影响逐渐显现，极端天气气候事件频发，严重影响民众生产生活。亟需开展科学研究，辨识未来气候变化下极端天气气候事件发生的热点地区，为未来减缓和适应气候变化政策的制定提供有效参考。
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一、为何要做极端气候变化热点地区辨识研究？
不同极端天气气候事件往往相伴发生，交织形成复合型极端事件。近年来，在气候变暖背景下，复合型极端天气气候事件频发，强度增大，严重影响人民群众生命财产安全、粮食与水资源供应、生态环境以及其他公共安全。
极端天气气候事件主要通过温度、降水和风速三个关键要素的日最大/最小值定义。全球气候变暖使得气候要素的变化呈现出显著区域性差异。气候要素变化最剧烈的地理区域定义为热点地区。目前，针对全球尺度气候变化热点地区的研究主要基于单个气候因子（温度或降水）、多个平均气候因子（如平均温度+平均降水）以及平均和极端气候因子（如平均温度+极端温度），但针对多个气候因子热点地区的研究相对匮乏，需建立综合考量多因子的评价指数，科学准确识别极端气候变化热点地区。
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二、基于单一气候要素的极端气候变化热点地区辨识
研究团队采用强度变化（ΔI）、频率变化（ΔF）、年际变率变化（Δσ）表征极端气候要素变化，建立极端降水特征指数R。运用CMIP5和NEX-GDDP数据集，在全球变暖1.5℃和2℃情景下，开展全球极端降水变化热点地区辨识工作，预测不同级别极端降水对全球气候变暖的响应幅度：P90（十年一遇）、P95（二十年一遇）、P99（百年一遇）、P99.9（千年一遇）。
研究发现，1.5℃增暖情景下：
极端降水特征指数R90、R95和R99的空间分布相似，较大值分布在撒哈拉地区（图1）。
不同级别极端降水的强度变化ΔI空间分布相似，较大值分布在撒哈拉、东南亚和澳大利亚地区。
P90、P95和P99级别极端降水频率变化ΔF空间分布相似，较大值分布在北半球高纬度地区。
P99级别极端降水年际变率变化Δσ较大值分布在撒哈拉地区。
研究团队进一步对比1.5℃和2℃增暖情景下极端降水对全球变暖的响应。两种情景下，极端降水变化的热点地区均位于撒哈拉地区。较2℃增暖情景，1.5℃增暖情景下极端降水对全球气候变暖的响应幅度减少7-8%。
图1. 1.5℃增温情景下，R90、R95、R99和R99.9空间分布（Xu et al., 2021）
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三、基于多要素的极端气候变化热点地区辨识
研究团队进一步开展基于多要素极端气候变化热点地区辨识工作。综合考虑多气候要素（极端降水、极端风速、极端温度）的强度变化（ΔI）、频率变化（ΔF）、年际变率变化（Δσ），构建了区域极端气候变化指数（RECCI）。该指数创新性地考虑了极端天气气候事件发生频率变化，并可在地区之间进行直接比较。研究团队以1986-2005年作为参考，在RCP8.5情景下，研究2016-2035、2046-2065、2080-2099三个时段中P10和P90两个极端降水指数，TX90、TX10、TN90和TN10四个极端温度指数以及V90极端风速指数变化。
研究发现，随着全球气候变暖加剧，热点地区分布发生变化，亚马逊地区一直是极端气候变化的稳定热点（图2）。在东亚地区，极端温度对RECCI变化贡献较大；在全球大部分地区，极端气候变化指数的频率变化对RECCI贡献较大。
图2. RCP8.5情景下，不同类别的RECCI在未来三个时段的空间分布及区域平均
（Xu et al., 2019）
极端气候变化研究复杂且区域特征强。在未来碳中和背景下，研究团队将继续开展深入研究，摸清未来气候变化热点地区分布，为气候变化应对和适应的政策制定提供依据。
参考文献
1. Xu, L., Wang, A., Yu, W., & Yang, S. (2021). Hot spots of extreme precipitation change under 1.5 and 2°C global warming scenarios. Weather and Climate Extremes, 33, 100357. https://doi.org/10.1016/j.wace.2021.100357
2. Xu, L., Wang, A., Wang, D., & Wang, H. (2019). Hot Spots of Climate Extremes in the Future. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 124(6), 3035–3049. https://doi.org/10.1029/2018JD029980
专
家
简
介
王爱慧
中国科学院
大气物理研究所
研究员
【CCAPP 秘书处根据会议记录整理发布，如需转载或引用，请注明“作者, 文章名, 发布平台：中国清洁空气政策伙伴关系CCAPP, 发布日期”。】
【图片来源：演讲者PPT】
【CCAPP实习生张星、李佳奇对本推文亦有贡献】
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