IPCC第一工作組評估報告分析及建議

馬占云，任佳雪，陳海濤，姜 華*，高慶先*，劉舒樂，嚴 薇，李照濛

1. 中國環境科學研究院，環境基準與風險評估國家重點實驗室，北京 100012

2. 天津市濱海新區環境創新研究院，天津 300450

3. 南開大學環境科學與工程學院，天津 300350

全球氣候變化一直是人類社會關注的焦點.2021年8月6日，政府間氣候變化專門委員會(IPCC)發布了第一工作組(WGⅠ)第六次氣候變化評估報告(AR6)，針對氣候系統變化科學基礎的最新研究進展和成果進行了全面、系統的評估. 該報告通過整合大量的科學文獻、征集大量政府或專家的評審意見[1]，以更強有力的證據揭示了近百年全球氣候變暖的客觀事實，闡述了人類活動對氣候變暖影響的更為清晰的信號，展望了未來氣候變暖幅度取決于人類采取的溫室氣體減排力度[2].

AR6由決策者摘要(SPM)、技術摘要、12章的報告及地圖集組成. 報告內容覆蓋氣候系統五大圈層的最新研究進展，展示了當前科學界對氣候變化自然科學的最新認知，為全世界認識和應對氣候變化提供了科學基礎與區域信息[3]. 其中，SPM介紹了WGⅠ的主要科學發現. 報告以IPCC AR5的貢獻和2018?2019年IPCC AR6《氣候變化與土地特別報告》為基礎，納入氣候科學的新證據并對當前氣候狀況進行全面總結，包括氣候如何變化和人類影響的作用，關于未來氣候可能的狀況，與區域和部門有關的氣候信息，以及減緩人類活動對氣候變化的影響，凸顯了人類應對氣候變化的緊迫性以及對于全球1.5 ℃和2 ℃溫升控制的嚴峻性[4].

AR6結果顯示，全球平均溫度較工業化前水平(1850?1900年平均值)已上升約1 ℃，未來全球溫升預計將達到或超過1.5 ℃. 人類影響已經導致了更頻繁的極端事件，如熱浪、強降水、干旱以及海平面持續上升[5]. 全球應迅速采取并強化行動以減緩和適應氣候變化，全球治理需在未來幾十年大幅減排溫室氣體并在2050年前后實現CO2凈零排放[6]. 該文通過對IPCC歷次WGI評估報告的系統梳理，進一步厘清了氣候變化科學基礎的研究進展，并提出了中國積極應對氣候變化的措施及建議，以期為氣候變化治理提供參考.

1 IPCC WGⅠ六次評估報告概述

1979年第一次全球氣候變化大會在日內瓦召開，會上科學家提出“大氣CO2濃度增加將導致地球升溫”的警告，氣候變化首次提上議事日程. 認識到人類活動對氣候變化的影響以及產生的危害，世界氣象組織(MWO)和聯合國環境署(UNEP)于1988年成立了IPCC，旨在為決策者定期提供關于氣候變化的科學基礎、產生的影響和評估未來風險以及適應和減緩氣候變化的可選方案. IPCC自成立至今已開展了六輪全面的氣候變化評估，向國際社會提供了對全球氣候變化的最新認知，極大地促進了氣候變化自然科學的發展，并為適應和減緩氣候變化奠定了基礎[7].

IPCC第一次評估報告(FAR)于1990年出版，報告確認了有關氣候變化問題的科學基礎[8]，并為聯合國氣候變化框架公約(UNFCCC)談判奠定了基礎，指出了人類活動是導致大氣中溫室氣體濃度增加的主要原因，進而引發全球氣候變暖[9]. FAR報告及1992年的補充報告顯示，若不減少溫室氣體排放，全球平均溫度到2025年將比1990年之前升高l ℃左右，到21世紀末將升高3 ℃左右. 當時，人類對氣候變化的認知較為粗淺，主要局限于大氣圈的變化，FAR報告揭示了重要的科學發現，即人類活動導致溫室氣體排放，增加了大氣中的溫室氣體濃度，并增強了溫室效應，使平均溫度上升.

1995年IPCC發布第二次評估報告(SAR)，為《京都議定書》的簽署奠定了科學基礎[10]. 報告指出，人類活動對全球氣候造成了可識別的影響，同時氣候變化會帶來很多不可逆轉的后果，制定氣候變化政策及實現可持續性發展過程中需要兼顧公平原則.SAR首次引進了氣候系統的概念，綜合評估了氣候系統各圈層的變化情況，明確了自19世紀末以來全球平均地表溫度上升了0.3~0.9 ℃，并指出這一變化不可能完全是自然產生的. 這體現了人類對于氣候的認知從經典氣候學向全球氣候系統概念的發展[11].

IPCC第三次評估報告(TAR)于2001年發布，該報告關注到了氣候變化的影響和適應[12]，推動了《京都議定書》的生效和執行. 報告指出，最近50年觀測到的大部分變暖可能(60%)是因為溫室氣體濃度的增加. 人類活動造成的溫室氣體和氣溶膠排放將繼續改變著大氣成分，影響全球氣候. 隨著氣候變化進一步加劇，尤其是發展中國家的極貧困人口更易遭受氣候變化的不利影響. TAR增加了碳循環和大氣化學相關內容的評估，對全球氣候系統五大圈層之間的相互作用過程有了進一步的認識. 對于氣候變化的認知從全球向復雜的區域過程轉變.

2007年IPCC發布的第四次評估報告(AR4)重點關注到了溫升控制在2 ℃的科學問題[13]. 報告指出氣候系統增溫是毋庸置疑的. 觀測到的20世紀中葉以來大部分全球平均溫度的升高很可能(90%)是由觀測到的人為溫室氣體濃度增加所致，并預測到21世紀中葉，氣候影響范圍將進一步擴大，與此同時暴雨、洪澇等極端天氣的風險也將增加，極地冰川和雪蓋的儲水量將減少. AR4對全球氣候系統各圈層的認識進一步加深，考慮了復雜的生物地球化學過程，首次將海洋氣候變化，與冰凍圈相關的積雪、冰川和凍土的變化，以及古氣候的內容單列成章.

2013年IPCC發布的第五次評估報告(AR5)為《巴黎協定》的簽署奠定了基礎，報告指出，人類對氣候系統的影響是明確的，極有可能(95%)的是，觀測到的1951?2010年全球平均地表溫度的升高有一半以上是由溫室氣體濃度的增加和其他強迫共同導致的[14]，首次提出了全球碳排放預算的概念，為實現2 ℃溫控目標，全球碳排放僅剩下不足50%的碳預算，到2050年全球應在2010年溫室氣體排放水平基礎上減少40%~70%，并于2100年前實現凈零排放. AR5針對極端事件可能引發的各種災害風險編寫了特別報告，依據涉及的各學科的視角，突出強調了適應和災害風險管理[15].

IPCC第六次報告(AR6)于2021年發布，報告明確指出，人類活動的影響已經造成大氣、海洋和陸地變暖，大氣圈、海洋、冰凍圈和生物圈發生了廣泛而迅速的變化，氣候系統的一些變化是不可逆的. 氣候系統的很多變化與日益加劇的全球變暖直接相關，給不同地區帶來多種不同的組合性變化，與以往的IPCC報告相比，AR6中有關區域氣候變化信息的內容更加豐富，增加了與區域氣候變化風險評估有關的內容，充分加強了AR6不同工作組之間的銜接和一致性[16]. 關于全球溫度變化歸因的主要結論如圖1所示.

圖 1 關于全球溫度變化歸因的主要結論Fig.1 Main conclusions about the attribution of global temperature change

2 氣候變化的最新進展

2.1 氣候現狀

2.1.1人類的影響使大氣、海洋和陸地持續變暖，大氣、海洋、冰凍圈和生物圈發生了廣泛而迅速的變化

AR6結果表明，自2011年以來，大氣中CO2、CH4和觀測到的混合溫室氣體濃度不斷增加無疑是由人類活動引起的，引發了對全球溫度及降雨的顯著影響，而氣溶膠冷卻在一定程度上掩蓋了溫室氣體變暖[16-18]. 2010?2019年由人類活動造成的全球地表溫度較1850?1900年上升了約0.8~1.3 °C(見圖2)，過去40年中的每一年均比之前的任何一個10年都要暖和. 在全球增溫背景下，人類活動在一定程度上對全球降水模式產生影響，21世紀全球陸地的年均降雨量將持續增加，這一結論是高信度的[19].

圖 2 全球溫度變化的歷史和近期變暖的原因Fig.2 History of global temperature change and causes of recent warming

另外，人類活動的影響導致氣候變暖很可能是20世紀90年代以來全球冰川融化以及1979?1988年和2010?2019年期間北極海冰面積減少的主要驅動因素；報告顯示，全球海洋上層(0~700 m深度)自20世紀70年代以來一直在變暖，1901?2018年間，全球平均海平面上升了0.20 m(范圍為0.15~0.25 m)，且上升速率不斷加快，其主要驅動力極有可能是人類活動的影響.

2.1.2整個氣候系統變化的規模以及氣候系統各方面現狀在幾千年內都是前所未有的

2019年，大氣中CO2濃度比過去至少200萬年以來的任何時候要高，CH4和N2O濃度高于過去80萬年以來的任何時候. 自1970年以來，全球地表溫度的增長速度超過了在過去至少2 000年間的任何時候，最近10年(2011?2020年)的溫度超過了最近的多個世紀的暖期. 另外，2011?2020年，北極海冰年平均面積達到至少1850年以來的最低水平. 自20世紀50年代以來，全球范圍內的冰川都在退縮，自1900年以來，全球海平面上升的平均速度比過去至少3 000年的任何一個世紀都要快，這至少在過去2 000年中是前所未有的. 上述結論均是高信度的.

2.1.3人為造成的氣候變化已經影響到全球每個地區的許多極端天氣和氣候事件(熱浪、強降水、干旱和熱帶氣旋等)

同樣高信度的結論還有，自20世紀50年代以來，氣候變化已經影響到全球每一個有人居住的地區，人類活動的影響導致了很多已觀測到的天氣和極端氣候的變化，在大多數陸地地區，極端高溫(包括熱浪)變得更加頻繁和強烈，而極端低溫(包括寒潮)則不那么頻繁和嚴重. 自20世紀80年代以來，海洋熱浪的頻率約增加了1倍，強降水事件的頻率和強度都有所增加，增溫引起土地蒸散量的增加，從而導致了一些地區農業和生態干旱的增加. 另外，在過去40年中，人類活動引起的氣候變化增加了與熱帶氣旋相關的強降水，復合極端事件發生的幾率增加，這包括全球范圍內同時出現熱浪和干旱頻率的增加.

2.1.4通過氣候過程、古氣候依據和氣候系統對不斷增加的輻射強迫的響應認識得出了平衡氣候敏感性的最佳估計值

多個證據表明，平衡氣候敏感性(大氣中CO2比前工業化時期增加1倍所導致的溫度變化)很可能的范圍在2~5 °C之間，AR6評估的最佳估計值為3 °C，與以前的估計相比范圍更窄，這意味著可以更準確地了解不同排放情景下的升溫幅度. 由于溫室氣體濃度增加，人為輻射強迫使氣候系統變暖，其中，海洋變暖占氣候系統加熱的91%，陸地變暖、冰損失和大氣變暖分別約占5%、3%和1%，這一結論是高信度的. 氣候系統的加熱通過陸地上的冰損失和海洋變暖帶來的熱膨脹導致全球平均海平面上升. 1971?2018年期間，熱膨脹解釋了50%的海平面上升，而冰川融化貢獻了22%，冰蓋貢獻了20%，陸地水儲存變化貢獻了8%. 1992?1999年和2010?2019年期間，冰蓋損失率增加了4倍. 冰蓋和冰川質量損失是2006?2018年全球平均海平面上升的主要原因.

2.2 未來可能的氣候

AR6以1850?1900年為基礎年，考慮了未來5種共享社會經濟路徑(SSPs)情景，以探討氣候對更大范圍的溫室氣體、土地利用和空氣污染物對未來的響應(見圖3)，每種情景下未來溫度的預測結果都是從一組氣候模型中獲得的. 這些模型比以前IPCC報告中使用的模型更精確，分辨率更高. 結果表明，到2050年，所有情景都可能使全球溫升達到1.5 ℃.如果溫室氣體排放沒有顯著減少，與1850?1900年相比，到2100年全球地表溫度預計將至少升高2.1℃. 如若人類影響得到有效改善，在最低排放情景(SSP1-1.9)中，2055年將變為負碳，到21世紀末氣溫開始再次下降.

圖 3 5種假設情景下氣候變化主要驅動因素下的未來人為排放和各組驅動因素的增溫貢獻Fig.3 Future anthropogenic emissions of key drivers of climate change and warming contributions by groups of drivers for the five illustrative scenarios used in this report

為了評估給定的全球變暖量對環境的影響，AR6基于不同變暖量進行了不同的情景分析. 所有變暖情景均表明，陸地表面溫度上升的幅度將超過海洋表面溫度. 據預測，北極地區的氣溫上升速度將超過全球變暖速度的2倍，而到2050年，所有情景模擬結果顯示全球將導致至少有一次幾乎沒有海冰. 全球氣溫每增加1 ℃，極端高溫事件、干旱、強降水事件和熱帶氣旋的發生頻率都會增加[20].

在所有情景下，世界各地都將變得更加濕潤，與1994?2010年相比，2100年前全球降水的增加量可能高達13%；然而，全球降雨量增加的影響對地區而言并不是一成不變的，有些地區降雨量較少，如部分亞熱帶地區. 氣溫上升還將導致更頻繁和更強烈的干濕天氣事件，溫暖的大氣可以容納更多的水蒸氣，而在干旱地區，由于土壤水分蒸發增加，干旱變得更加普遍，這將導致更嚴重的水災和旱災.

山地和極地冰川以及永久凍土的消失可能會繼續，格陵蘭冰蓋將在21世紀繼續融化，加上海洋變暖，特別是深海變暖，海平面上升是不可避免的. 相較于1995?2014年，即使在排放量最低的情景(SSP1-1.9)下，到2100年全球平均海平面預計也將上升0.28~0.55 m，在最高排放情景(SSP5-8.5)下，海平面預計上升0.63~1.01 m. 這些變化在一定程度上是確定的，氣候變暖的影響將持續數百年甚至數千年. 在同一時間尺度上，海洋還將經歷其他變化(如酸化和脫氧等)，這可能對海洋生態系統產生深遠影響和毀滅性破壞.

陸地和海洋受到氣候變暖的影響，其減緩變暖影響的能力將被減弱，碳匯有效性將變差，而氣候變化和碳循環之間的反饋機制在高排放情景下將更具影響力. 例如，永久凍土的融化會釋放CH4，導致變暖效益增強，進而導致永久凍土的進一步流失.

2.3 風險評估和區域適應氣候變化信息

了解氣候響應及其可能影響的范圍，有助于氣候服務、氣候相關風險評估和氣候適應規劃工作的開展. 風險評估考慮到人為造成的氣候變化也會因全球不同地區的自然變化而改變，而自然驅動力和內部變率將會在一定程度上調節人類活動引起的變化(特別是在區域范圍內和短期內)，但對于百年全球變暖內而言，其影響較小. 歷史上的全球地表溫度變率既加強了也掩蓋了人類活動造成的長期變化，內部變率在很大程度上也是許多陸地地區平均降水量增大或減少的原因. 此外，隨著全球變暖的加劇，預計每個地區的氣候變化都將更加劇烈，包括各地區平均溫度和降水量的變化以及極端高溫引起的干旱或極端降雨引發的洪水事件. 與1.5 °C的全球變暖相比，在溫升2 °C時，包括非洲和亞洲(高信度)、北美洲(中到高信度)和歐洲(中信度)的大多數地區，強降水和洪水將加劇和更加頻繁，氣候影響的變化將更為普遍，而在更高的全球變暖水平下，氣候變化將更加廣泛和明顯.

無論全球變暖的程度如何，不排除那些被認為不太可能但會對區域和全球氣候產生高度影響的氣候變化結果，包括森林退化、冰蓋崩塌或海洋環流的突變. 就目前的碳排放狀況而言，未來幾十年全球變暖導致的氣候變化將是不可避免的，如果全球變暖加劇，一些在過去和當前氣候中可能性較低的復合極端事件將變得更加頻繁. 如果繼續遵循高排放情景(SSP3-7.0)，世界各地區的氣溫及降水量都可能會上升，因此，未來排放路徑的選擇將對21世紀末和更長期的適應區域的氣候變化和風險評估產生關鍵影響.

2.4 減緩氣候變化情景

由圖4可見，無論選擇何種未來排放路徑，大氣中的CO2增加都會導致更嚴峻的全球變暖形勢. 這說明如果想在一定程度上阻止全球變暖，則必須限制大氣中的CO2總量[21-22]. 《巴黎協定》提出了努力將全球變暖控制在比工業化前水平高出1.5 ℃的目標，為了有機會實現這一目標，AR6首次聚焦氣溶膠、顆粒物和CH4，指出當前CH4水平比過去80萬年中的任何時候都要高，并對全球變暖貢獻了近25%，生態系統對全球變暖的反映(如凍土融化和野火)極有可能進一步增加大氣中的CH4濃度[23]，而減少CH4等污染物的排放可以為緩解氣候變化爭取更多的時間，并迅速改善空氣質量[24-25]. 另外，AR6首次表明，低排放情景與碳捕獲和儲存相結合的方法將會迅速減緩氣候變化的影響，這將為各國和地區之間應對氣候變化、使全球溫度降低提供可能.

圖 4 到2050年的5種情景的累積CO2排放量與全球地表溫度升高之間的近似線性關系Fig.4 Near-linear relationship between cumulative CO2 emissions and the increase in global surface temperature under the five scenarios until 2050

3 討論

AR6以更強有力的證據進一步確定了近百年全球氣候變暖的客觀事實，人類活動對氣候變暖影響的信號更為清晰. 在強調這些新發現的同時，必須承認的是，未來在一些關鍵領域仍需開展進一步的調查，以便更好地了解過去、現在及未來的氣候變化. 主要包括：①加強對數據稀少地區的觀測和研究. 目前人們對過去、現在及未來氣候變化的理解都高度依賴于觀測數據，AR6的結論顯示，盡管氣候變化的影響已經對全球各地區產生了深遠的影響，但部分地區由于缺乏觀測和研究，其氣候變化的證據依然有限，尤其是在一些干旱半干旱地區和人口相對稀疏、零散的地區，未來研究應該加強對數據稀少地區的觀測和研究，以便更加全面和準確地了解氣候變化. ②完善高分辨率數據和模型的使用，提高模擬可信度. 氣候模型在一定程度上支撐著人們對于氣候變化的理解與認識，這對氣候歸因和預測研究至關重要，然而在區域范圍內較為可靠地模擬降雨量和極端情況仍然是一項挑戰，雖然不同模型在模擬降水量和極端值的性能有所不同，并且在區域上也有所差異，但通常情況下更高分辨率模型的應用可以獲取更多的細節，并提高模型的可信度，而這往往也需要高分辨率數據的支撐[26-27]. ③采用多模型耦合和觀測約束相結合的方法對氣候變化進行預測. AR6中，降水量、大氣環流、極端氣候事件和很多其他變量的預測多基于耦合模式比較計劃(CMIP)模型進行模擬，而模型通常具有一定限制性，利用多模型耦合可對未來氣候變化進行更穩定的模擬，將多模式預測與觀測約束相結合，可提供更多氣候變量的預測. ④加強全球溫升對大氣環境污染的研究. 大氣環境質量是人類健康的重要保障，隨著氣候變化愈演愈烈，大氣環境污染問題也不斷加重，需在控制溫室氣體總量排放的同時，制定有針對性的降低空氣污染物排放方案. ⑤加強極端天氣的研究. 近些年來，隨著氣候變化影響，極端事件頻發，如我國河南鄭州“7·20”特大暴雨事件、巴西暴雨事件、美國“超級龍卷”等，不斷引起人員傷亡和經濟損失，未來需不斷加強天氣監測預警預報，強化極端天氣機理研究，構建氣象保障服務體系.

4 結論與建議

4.1 結論

a) 人類活動確認是引起氣候變化、導致全球許多地區極端天氣和氣候極端事件(熱浪、強降水、干旱和熱帶氣旋等)的原因，正對大氣、海洋、冰凍圈和生物圈產生前所未有的影響.

b) 實現控制未來全球溫升幅度，更取決于人類的減排力度. 若溫室氣體排放沒有顯著減少，到2100年全球地表溫度預計將至少升高2.1 ℃；如若人類影響得到有效改善，在最低排放情景(SSP1-1.9)中，2055年將變為負碳，到21世紀末氣溫開始再次下降.

c) 緩解氣候變化影響，必須要限制大氣中的CO2總量，而減少CH4等其他污染物措施可為全球氣候治理爭取更多的時間.

d) 低排放情景與碳捕獲和儲存相結合的方法將為各國和地區之間應對氣候變化、限制氣候變化、使全球溫度降低提供可能.

4.2 建議

作為負責任的發展中大國，我國有義務也有能力為全球氣候治理做出積極的貢獻. 面對氣候變化帶來的威脅，我國要堅持共同但有區別的責任和各自能力的原則，根據我國的具體實際需求，維護我國可持續發展權力，努力實現我國向聯合國提交的國家自主貢獻的目標，同時我國必須立刻采取積極的適應行動，構建一個可持續和具有恢復力的社會. 基于IPCC氣候變化科學評估報告的研究成果，考慮我國現有研究基礎和政策背景，提出以下建議：

a) 加強基礎科學研究. 我國參與AR6的專家有多名，但是中國作者的相關文獻的引用率不高，今后要加強對我國氣象站點長時間序列的觀測數據和環境監測站點監測數據的有機融合，開展深入的機理和物理、化學、生物過程的分析，為揭示氣候變化的事實和歸因等方面提供高水平論文，為氣候變化工作提供科學基礎.

b) 加大力度，聚焦模式開發和應用，做好與各工作組之間的銜接. AR6新增加了CMIP6模式和氣候變化風險評估以及氣候變化區域適應的研究，特別是區域適應的問題，需要進行深入研究，要加強我國相關工作組模型的開發和使用，擴大中國科學家在全球氣候治理中的話語權和影響力.

c) 加快短壽命氣候強迫(SLCFs)與溫室氣體協同控制研究. AR6首次對SLCFs進行了深入分析，我國在大氣污染攻堅戰的過程中，SLCFs污染物的控制方面已經取得了一些成果，但是當前碳達峰碳中和愿景目標的提出，為二者的協同控制研究提出了新要求，協同控制是環境改善與實現溫室氣體減排的雙贏點，目前國內外尚未開展深入的相關研究，需要提前做出規劃，為進一步加強污染物的控制與積極應對氣候變化提供技術儲備和支撐.

d) 強化應對氣候變化政策措施的科技支撐. 重點圍繞面向21世紀低碳發展的國家重大戰略需求，充分利用國家氣候變化專家委員會辦公室等機制，做好氣候變化關鍵問題、熱點問題的決策咨詢工作.