全球變暖加速和氣候極端化

摘要 全球氣候正在加速變暖，2023、2024年連續刷新歷史高溫紀錄，2024年較工業革命前升溫達1.55 ℃。“全球沸騰時代”已至，與之伴隨的是極端天氣事件頻發，2000—2019年氣象災害損失較之前20年翻倍。應對氣候變化亟須科學突破，國際學術界聚焦氣候預測與極端事件等七大挑戰。中國氣候研究委員會作為中國-國際氣候研究交流的橋梁，評選出了2024年十大氣候研究進展：東北亞極端增溫機制、氣溶膠氣候效應復雜性、全球降水變率增強、梅雨特征演變、降水系統扁平化、青藏高原水-熱-碳耦合、北太平洋海溫影響、大西洋-太平洋鹽度差異、深時環流與ENSO、AI氣候預測系統等。這些成果突顯氣候研究的前沿領域、跨學科性與社會價值。未來氣候領域的研究熱點將聚焦全球變暖加速、氣候極端化、新北極和青藏高原新時代、氣候系統多圈層耦合、氣候系統預測與人工智能、氣候變化風險與應對等方面，以更好地為防災減災、應對氣候變化風險、全球氣候治理提供科學支撐。

關鍵詞全球變暖加速;氣候極端化;新北極和青藏高原新時代;氣候預測與AI

當前全球氣候正在經歷著以變暖為標志特征的趨勢性變化，自20世紀80年代開始全球變暖趨勢顯著，近些年更是呈現出了變暖加速的特征，2023年和2024年連續兩次突破全球氣溫歷史紀錄（https：／／wmo.int／／），2024年相比于工業化革命之前的氣溫已經上升了1.55 ℃。聯合國秘書長古特雷斯提出，全球變暖時代已經結束，“全球沸騰時代”已經到來。隨著氣候變化的加劇，極端天氣氣候事件的發生越來越頻繁（IPCC，2021），氣象災害引起的損失也更為嚴重。據聯合國減少災害風險辦公室（UNDRR）統計，2000—2019年極端天氣氣候造成的經濟損失相比上一個20年增長了約一倍。

有效應對氣候變化和極端事件加劇的挑戰，需要氣候變化科學的革命性進步。國際學術界的氣候研究極為活躍，若干具有里程碑意義的成果還受到了諾貝爾獎等世界頂尖大獎的青睞。當然，氣候研究面對的挑戰也是空前的，世界氣候研究計劃就列出了包括極端事件和氣候預測在內的七大科學挑戰，并設立了最新的戰略計劃和執行計劃以期推進氣候研究，有效應對挑戰。我國的氣候研究緊跟時代步伐，緊扣國家需求，取得了大量國際頂級科研成果。

中國氣候研究委員會（亦即：世界氣候研究計劃中國國家委員會CNC-WCRP（the China National Committee for the World Climate Research Programme））于1985年經當時的國家科委批準成立，是世界上最早成立的WCRP（World Climate Research Programme）國家委員會之一。它秉承“推動中國氣候變化研究發展與進步，提升中國氣候變化研究國際地位”的宗旨，大力推動國內外氣候研究的交流與合作，已經成為國際-國內氣候變化研究緊密聯系的重要橋梁和紐帶。中國氣候研究委員會組織專家推薦和嚴格評審，遴選出了2024年度中國氣候研究重大進展，具體如下：

1）東北亞過渡帶年代際極端增溫特征及成因（完成人：陳文、蔡晴宇、陳尚鋒、樸金玲、馬天嬌。Cai et al.，2024）。一句話點評：揭示了20世紀80年代以來東北亞氣候過渡帶的大幅增溫由外強迫和氣候系統內部變率（太平洋和大西洋年代際振蕩）協同影響導致。

2）氣溶膠吸收性與下墊面反照率變化導致的氣溶膠氣候效應（完成人：趙傳峰、陳安南、楊以坤、張昊天、李杰峰。Chen et al.，2024）。一句話點評：結合多源資料揭示了近20年地表反照率對氣溶膠直接輻射效應的影響，從而展示了量化氣溶膠直接輻射效應的復雜性。

3）人類活動導致過去百年來全球降水更多變（完成人：張文霞、周天軍、武培立。Zhang W et al.，2024）。一句話點評：利用最為豐富的數據展示了全球降水不同時間尺度變率的增強。

4）梅雨不霉、煙雨不再（完成人：尹志聰、周波濤、陳活潑、宋曉蕾、蔣文好、王會軍。Yin et al.，2024）。一句話點評：首次構建了三維指數刻畫傳統梅雨，并發現傳統梅雨之煙雨和霉雨特征由于全球變暖而漸行漸遠。

5）過去20年全球降水系統形態趨于扁平化（完成人：張彥、王開存。Zhang and Wang，2024）。一句話點評：過去20年，全球范圍內的降水系統空間形態由于大氣穩定性增強和水汽輸送的增加而趨于扁平化（表現為垂直發展受限、水平擴展增強的趨勢）。

6）青藏高原陸面水-熱-碳耦合過程及其變化的關鍵機制（完成人：孟憲紅、陳昊、王少影、鄧明珊、盛丹睿、李照國、張宇、舒樂樂、趙林、尚倫宇、安穎穎、呂世華。Deng et al.，2024;Meng et al.，2024;Sheng et al.，2024;Wang et al.，2024）。一句話點評：利用青藏高原站點觀測數據揭示了地表水-熱-碳耦合的關鍵特征與機制。

7）ENSO與非ENSO背景下中緯度北太平洋海溫異常對夏季氣候的影響（完成人：陶凌峰、楊修群、孫旭光、房佳蓓、孫林元、蔡丹蘋、周波濤、陳海山。Tao et al.，2024a，2024b）。一句話點評：揭示了（無論ENSO事件是否發生）中緯度北太平洋海溫異常對隨后夏季氣候都具有顯著影響。

8）發現大西洋-太平洋鹽度差異加強趨勢（完成人：李元龍、路穎、林鵬飛、成里京、劉海龍、王凡。Lu Y et al.，2024）。一句話點評：通過分析0～2 000 m海洋觀測數據揭示了過去半個世紀海水鹽度總體上在大西洋上升而太平洋下降的事實。

9）深時大洋環流和ENSO（完成人：胡永云、李想、袁帥、劉永崗、楊軍、聶績。Li et al.，2024;Yuan et al.，2024）。一句話點評：利用耦合氣候模式模擬深時北大西洋徑向翻轉流和ENSO，展示了兩者變化過程與機制的豐富圖像。

10）人工智能全球次季節-季節氣候預測系統的研制與應用（完成人：陸波、李昊、陳磊、仲曉輝、吳捷、周辰光、巢清塵、吳力波、漆遠、趙春燕、辛昱杭。Lu B et al.，2024）。一句話點評：構建了融入物理信息的全球次季節-季節氣候預測人工智能大模型。

中國氣候研究委員會評選出的2024年度重大研究進展突顯了氣候研究的挑戰性、前沿性、復雜性和重大經濟與社會價值，覆蓋地球氣候系統研究的多個領域，并且大多數成果都是多人、多家單位合作完成，成果的學術價值、國際影響力都是頂尖的，非常令人振奮。同時，研究成果對于構建更好的預報預測手段以支撐高效防災減災具有重要價值。

結合這十項重要研究進展成果和本文作者研判，當前和未來氣候研究的熱點和重點主要包括全球變暖加速等若干項（圖1）。

1 氣候變暖加速

2023、2024年連續兩年的氣溫新紀錄以及“全球沸騰時代”的到來，頻繁而高強度的高溫熱浪席卷全球，海洋熱浪也愈演愈烈。從科學研究方面來看，非常需要深入理解全球加速變暖的過程與成因，各類人為排放和溫室氣體變化、全球大氣污染治理、火山活動、天文因素、氣候系統自然變率等在加速變暖中的角色和協同作用都需要深入研究。這些問題的深入研究和謎底揭示可以幫助我們預測未來全球升溫幅度和速度。如果按照近15年的升溫速度，全球升溫2 ℃的閾值很快（21世紀中葉？）就會突破，結果就是一系列迅猛的災害性突變將會上演。

目前科學家們已通過研究識別了16個氣候“臨界點（tipping points）”，據信已有9個被激活，包括：北極海冰、格陵蘭冰蓋、北方針葉林、永久凍土、大西洋經向翻轉環流、亞馬孫雨林、暖水珊瑚、西南極冰蓋、東南極部分地區冰蓋。氣候變化已變得不可逆轉。隨著氣候變暖加速，需要特別關注各類“臨界點”，加強研究，加緊研究制定氣候變化減緩和適應的全球與區域策略。

2 氣候極端性加劇

總體來看，氣候極端性加劇已經在多個方面都有明顯表現，包括氣溫的極端化、降水與水文的極端化、極端事件復合性加劇、短時局地強對流加劇等。氣候極端化是全球加速變暖時代的最明顯特征。

高溫熱浪頻發、強度越來越大，在一些區域引發嚴重野火，并對人體健康造成極大影響。我國東部2020—2023年連續3 a冬季發生極端冷暖轉換，即在一個冬季內發生劇烈的氣溫變化。雖然該冬季平均氣溫未出現顯著異常，但是前冬、后冬氣溫之間的極端冷暖轉換對于采暖需求、人類健康和農業生產都帶來了極大影響。變暖背景下超級寒潮事件頻現，帶來極大影響。全球變暖帶來了降水增強（Chen and Sun，2017;Yin et al.，2024;Zhang G Q et al.，2024），極端強降水事件頻發，例如，2020年我國發生了“超級暴力梅”，梅雨季持續時間長，降雨量大并且致災嚴重;2021年河南強降水事件和2023年京津冀強降水事件中都有突破歷史紀錄情況發生，并導致重大人員傷亡和財產損失。2023年11月東北發生的暴雪事件中，大風降溫幅度強，降雪量達到了特大暴雪的量級，導致的坍塌事故造成了人員死亡和受傷，還壓塌了蔬菜大棚和牛羊棚舍，造成了牲畜死亡和農牧民的重大經濟損失。高溫干旱復合事件和高溫高濕復合事件大幅度增加，2022年夏季的高溫干旱影響范圍極大、高熱事件持續時間長，并引發了鏈式災害。短時局地強對流也有加劇趨勢，2023年江蘇省多地突發龍卷風，損壞了大量的建筑房屋，造成了嚴重的財產損失和人員傷亡。

極端化的氣候事件還會嚴重影響水力、風光能發電的穩定性和潛能，同時使得能源基礎設施面臨損壞風險。城市洪澇、海水侵蝕，給城市基礎設施及居民生活帶來嚴重威脅。公路、鐵路等基礎設施，港口、碼頭以及海岸地區建筑、土地將面臨嚴重威脅。咸潮入侵影響內陸淡水水源，對三大河口影響顯著，威脅沿海城市群供水安全。

氣候極端化還會對人居壞境造成更大的破壞，嚴重危害人群健康。世界衛生組織把全球變暖列為第一健康威脅，非適宜氣溫增加中暑、熱射病患病風險，還加劇了心血管、呼吸、泌尿和神經系統等疾病風險。海陸復合災害還可能加重人員傷亡和財產損失風險。

氣候極端化是氣候變化研究的最重要課題之一，涉及不同圈層間的耦合、不同時間尺度過程的相互作用、自然變化和人類活動影響的協同、地球系統數值模擬等多個重大課題。

3 新北極與青藏高原新時代

北極對全球變暖的響應非常劇烈，格陵蘭冰川迅速融化，北冰洋海冰覆蓋范圍和海冰厚度大幅減少、季節-年際變異加劇，北極上空的大氣環流變異強烈。這些變化不但對北極區域環境帶來巨大改變，也使得北極成為驅動北半球乃至全球氣候變異的重要角色而被賦予“新北極”定位。實際上，近年來歐亞大陸和我國的諸多極端氣候和天氣事件都存在著北極的影響，包括：重大旱澇事件、沙塵暴事件、嚴重野火事件、強烈寒潮事件等（Yin et al.，2022;Xu et al.，2023;Yin et al.，2023）。未來一定要大力加強北極研究，把北極和北半球中高緯相關過程驅動全球氣候、天氣異常的過程和機制弄得更清晰、更系統。

青藏高原也是氣候變化的高度敏感區，高原冰川加速融化、高原區域湖泊面積、水深和湖泊數量都在大幅增加（Liu and Chen，2022;Zhang G Q et al.，2024），凍土融化也在加速。青藏高原對北半球和全球大氣環流及天氣氣候有著越來越大的影響力（Zhang D P et al.，2024）。特別需要深化對青藏高原復雜的陸表過程和高原大氣環流變異過程的研究，重視高原大氣環流與印度洋、太平洋海溫相互作用過程和機制、高原陸-氣變異對東亞及北半球大氣環流影響以及預報預測研究。

4 三大洋互動導演海氣異常和極端事件

太平洋有ENSO現象，對全球氣候有重要影響。ENSO還會對全球其他海區海氣過程有顯著影響;當然，印度洋和大西洋也有重要的變異模態（印度洋偶極子、大西洋尼諾等）。三大洋還存在著長期變化的模態（北大西洋年代際振蕩、北太平洋年代際振蕩等）并影響全球氣候。

重大氣候異常事件往往和三大洋的異常變化有關，例如：2021年4月中旬我國的強沙塵暴事件就和北冰洋海冰異常、大西洋海溫異常以及熱帶太平洋和印度洋海溫異常有關（Yin et al.，2022），它們之間的協同影響導致了本次沙塵暴源區（蒙古國烏蘭察布區域）前期冬春降水偏少和氣溫異常演變，隨著強蒙古氣旋的發生，大量的沙塵被卷起并輸送到我國，形成了一次超強的沙塵暴過程。2020年夏季我國的暴力梅雨事件造成了嚴重的洪澇災害，也和三大洋以及北極的異常演變有關，青藏高原上空大氣環流異常起到了重要的橋梁作用。當然，三大洋之間的海氣異常過程也有著較為緊密而復雜的相互作用。

5 氣候研究需博今通古

氣候變化涉及多個時間尺度，要研究年代際及以上時間尺度的變化就受到器測記錄時間短的嚴重制約。因此，現代氣候研究必然需要借助古氣候研究;實際上，古氣候研究的最終目的也是服務于理解現代氣候變化。博今不通古，就不能很好認識現代氣候變化的原理;博古不通今，古氣候研究就失去了基礎和目標。古今氣候研究必然需要融合，特別需要從多個方面開展古今研究的融合（王會軍，2022），聚焦過去典型時段、關鍵時間變率、重大氣候和環境事件、氣候和環境變化的驅動力以及地球系統模式的模擬偏差等，對于深入認識大幅度氣候變化與極端事件的驅動因子及機制、年代際和百年際時間尺度氣候變動（如：太平洋年代際振蕩PDO、北大西洋多年代際振蕩AMO）過程與機理、人類活動和自然變化的量化影響、模式的模擬偏差及改進策略等具有重大價值。

6 氣候系統預測與AI

氣候系統預測是氣候研究的重要目標，涉及氣候系統變異和可預測性的眾多方面，是極具挑戰性的重大課題。對此，由國家自然科學基礎委員會資助的氣候系統預測研究基礎科學中心作了深入、系統的探索，并取得多項重要的突破性成果（Wang et al.，2022；王會軍等，2024）。

大數據時代的來臨促進了人工智能技術的發展和應用，在氣候研究領域的應用也是快速而多維的（Lu B et al.，2024），尤其體現在不同時間尺度的氣候預測上，包括延伸期預測、季節-年際氣候預測以及年代際及以上尺度的氣候預測和預估。這次重大氣候研究進展成果之一就是人工智能技術在延伸期預測方面應用的一個范例。此外，人工智能技術還在數據構建、動力模式的次網格作用表達、預報預測誤差訂正等方面展現了潛力。

人工智能技術也面臨著透明性和可解釋性差的問題，因此人們已經開發了一些可解釋人工智能方法，為人工智能技術的進一步應用開拓了空間。特別是物理模型和人工智能模型的融合將為各個時間尺度的氣候預測插上新的翅膀。

7 沿海城市群氣候變化風險

在全球變暖影響下，中國沿海地區海平面加速上升，氣候災害愈發頻繁。1993—2022年，中國沿海海平面上升速率為4.0 mm／a，高于同期全球平均水平。海平面上升長期累積效應已造成中國海岸帶生態系統擠壓和灘涂損失，加大了風暴潮、濱海城市洪澇和咸潮入侵致災程度。過去70年，中國大陸沿海93個主要海灣的面積萎縮量共約1.01×104 km2。同時，中國沿海地區極端天氣氣候事件趨頻、趨強。

需要深入研究不同排放路徑下臺風、暴雨等極端天氣氣候事件的變化趨勢及區域特征;綜合考慮多種因子（極地冰蓋、山地冰川、海洋熱膨脹、海洋動力學等）的共同影響，預估不同升溫水平下中國沿海海平面升高幅度及風暴潮變化趨勢與不確定范圍;進一步結合現有防洪除澇基礎設施、預警能力和調控管理方法等，研究未來中國沿海城市群洪水、內澇等氣候災害的發生風險，識別關鍵風險點;針對不同城市特點和未來氣候變化災害風險，構建先進有效的災害防控措施和管理辦法，提出應對中國沿海城市群氣候變化災害風險、實現中國沿海城市群高質量發展的對策和方案。

氣候變化是當代全球面臨的最大風險，對我國影響巨大而深遠。因此，除了沿海城市群，我們也需要厘清氣候變化對我國水資源、農業、人體健康、產業和城市發展、重大工程和基礎設施等的影響與風險，發展極端氣候風險預警技術以及區域和行業適應性關鍵技術，顯著提升氣候變化影響綜合評估、早期預警和風險應對能力。當然，創新的氣候變化減緩方法和技術也是氣候變化研究的重要領域。

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·ARTICLE·

Global warming acceleration and climate extremization：comments on major climate research advances in China 2024

WANG Huijun SUN Jianqi CHEN Huopo MA Jiehua DUAN Mingkeng

State Key Laboratory of Climate System Prediction and Risk Management （CPRM），Nanjing University of Information Science and Technology，Nanjing 210044，China;

2Nansen-Zhu International Research Centre，Institute of Atmospheric Physics，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100029，China

Abstract The global warming trend has been increasingly significant since the 1980s.It appears that the warming has been accelerating since a decade ago.In 2023 and 2024，the global high temperature record was broken twice.In 2024，the temperature has risen by more than 1.55 ℃ as compared to the pre-industrial period.UN Secretary-General António Guterres proposed that the era of global warming has ended and the era of global boiling has arrived.With the intensification of climate change，the occurrence of extreme weather and climate events is becoming more and more frequent.According to statistics from relevant UN agencies，the economic losses caused by extreme weather and climate from 2000 to 2019 have been doubled compared to the previous 20 years.Effective tackling to the challenges of intensified climate change and extreme events requires revolutionary progress in climate science.Several landmark achievements in climate research have received top awards such as the Nobel Prize.The World Climate Research Programme has listed seven major scientific challenges and established the latest strategic and implementation plans to promote climate research and effectively address the challenges.

The China National Climate Research Committee （also the China National Committee for the World Climate Research Programme，CNC-WCRP） was established in 1985.It is one of the earliest established WCRP national committees in the world.CNC-WCRP has vigorously promoted exchanges and cooperation in climate research at home and internationally，and it has become an important bridge connecting international and domestic climate change research.The China Climate Research Committee，through expert recommendations and strict reviews，selected the major progress of climate research in China in 2024.

1） Characteristics and causes of interdecadal extreme warming in Northeast Asia transition Zone （Cai et al.，2024），a one-sentence comment：reveals that the substantial warming of the Northeast Asian climate transition zone since the 1980s is not entirely caused by external forcing，while the Pacific and Atlantic decadal oscillations play a significant role.

2） Aerosol climate effect caused by changes in aerosol absorbency and underlying surface albedo （Chen et al.，2024），a one-sentence comment：combining multi-source data to reveal the influence of surface albedo on the direct radiation effects of aerosols in recent 20 years，thus demonstrating the complexity of quantifying the direct radiation effects of aerosols.

3） Human activities have led to more variable global precipitation in the past hundred years （Zhang W et al.，2024），a one-sentence comment：the most abundant data are used to demonstrate the enhancement of global precipitation variability at different time scales.

4） Traditional Meiyu has been suspended by global warming （Yin et al.，2024），a one-sentence comment：for the first time，a three-dimensional index was constructed to characterize traditional Meiyu and it was found that the characteristics of traditional Meiyu features，such as misty rain and mildew rain，are gradually moving away due to global warming.

5） The pattern of global precipitation system tends to flatten in the past two decades （Zhang and Wang，2024），one sentence comment：in the past 20 years，the spatial morphology of precipitation systems on a global scale tends to flatten due to the enhancement of atmospheric stability and the increase of water vapor transport （manifested as a trend of limited vertical development and enhanced horizontal expansion）.

6） The coupling process of water-heat-carbon on land surface and its key mechanisms in the Qinghai-Xizang Plateau （Deng et al.，2024;Meng et al.，2024;Sheng et al.，2024;Wang et al.，2024），a one-sentence comment：the key characteristics and mechanisms of the surface water-heat-carbon coupling are revealed using the observational data of the Qinghai-Xizang Plateau.

7） Effects of SST anomalies in the mid-latitude North Pacific Ocean on summer climate in ENSO and non-ENSO states （Tao et al.，2024a，2024b），a one-sentence comment：the mid-latitude North Pacific SST anomaly has a significant effect on subsequent summer climate （regardless of whether ENSO events occur）.

8） Finding the increasing trend of salinity difference between Atlantic Ocean and Pacific Ocean （Lu Y et al.，2024），a one-sentence comment：the analysis of 0—2 000 m ocean observational data reveals that seawater salinity has generally increased in the Atlantic Ocean and decreased in the Pacific Ocean in the past half century.

9） Deeptime ocean circulation and ENSO （Li et al.，2024;Yuan et al.，2024），a one-sentence comment：using coupled climate models to simulate the deeptime North Atlantic overturning circulation and ENSO，presenting rich pictures of the processes and mechanisms.

10） Development and application of artificial intelligence （AI） global subseasonal-seasonal climate prediction system （Lu B et al.，2024），a one-sentence comment：a large artificial intelligence model for global subseasonal-seasonal climate prediction with physical information is constructed.

The major research progresses in 2024 as selected by the China Climate Research Committee involves many aspects of the earth’s climate system，and most of the results are completed by the cooperation.At the same time，the research results have important value for building better forecasting methods to support efficient disaster prevention and reduction.Based on these research achievements and the author’s research，this artical proposed that hot spots and emphases of future climate research mainly include，global warming acceleration，intensifying climate extremes，new era of the Arctic and Qinghai-Xizang Plateau，the interaction of the three oceans，paleoclimate studies serving for present climate change research，climate prediction and AI，and the increasing risk in coastal urban agglomerations to climate change.

Keywords global warming acceleration;climate extremization;new era of the Arctic and Qinghai-Xizang Plateau;climate prediction and AI

DOI：10.13878／j.cnki.dqkxxb.20250122001

（責任編輯：張福穎）