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目 录

1引言 4

2数据与方法 4

3结果与分析 5

2.1 全球升温1.5℃背景下降尺度前后模拟的中国区域平均温度的对比 5

2.2 全球升温1.5℃与2℃时中国区域平均温度响应情况对比

4结论 14

参考文献 15

致谢 16

全球增暖1.5℃和2℃下中国地区平均温度的响应

金哲

，China

Abstract： This paper is based on the results of climate predictions produced by CNRM-CM5 global model and MPI-ESM-MR global model in the Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) and their Dynamical downscaling models processed by variable-grid atmospheric circulation model LMDZ4. In this paper, the difference of predictions for mean temperature in China when global warming reaches 1.5℃ between global models and downscaling models is studied. Furthermore, the difference of China mean temperature between 1.5 ℃ and 2℃ global warming is discussed. After downscaling, the prediction of warming in China has a good consistency with the result before downscaling, but it weakens the strength in areas where warming is more serious than surroundings before downscaling, so the warming distribution is more uniform. Under the background of global warming, warming in China shows obvious regional characteristics, it gets stronger towards the high latitudes. With a 1.5 ℃ global warming, warming in the high latitudes exceeds 1.5℃, and warming in the low latitudes is under 1.5℃. CNRM model simulates that warming over northeastern China is stronger than surrounding areas, and MPI simulates it is Qinghai-Tibetan Plateau instead of northeastern China. The highest warming is 1.8-2.0℃. Compared with 1.5℃ global warming, when global temperature rises 2℃, warming in China is more intense, and warming distribution is different. With a 2 ℃ global warming, warming in the high latitudes exceeds 2℃, and both the CNRM model and MPI model simulates warming in northeastern China and Qinghai-Tibetan Plateau is highest, reaches 2.2-2.6℃.

Key words：global warming；1.5℃；China；mean temperature；prediction

1引言

IPCC发布的第五次评估报告（AR5）显示，1951-2012年，全球平均陆地和海洋气温升高了大约0.72 (0.49–0.89) ℃，以0.12 (0.08–0.14) ℃/十年的速度线性增长^[1]。全球变暖将导致一系列的气候变化，给社会经济发展和人类生产生活造成重大损失，因而控制全球气候变暖迫在眉睫。2009年签订的《哥本哈根协议》划定了一个增温“红线”：全球平均气温不应比工业化开始前高出2℃^[2]。这陆续受到科学家的质疑，认为将全球升温控制在2℃以内不足以拯救物种^[3]。随着对全球气候变暖问题研究的加深，《巴黎协定》指出“要将全球平均温度升幅与工业化前时期相比控制在2℃以内，并继续努力、争取把气温升幅限定在1.5℃以内，以大幅减少气候变化的风险和影响。” 政府间气候变化专门委员会（IPCC）也将于2018年撰写 “全球较工业化前升温1.5℃的影响以及相应的温室气体排放路径”特别报告。

全球平均温度较工业化前增加1.5℃与2℃带来的差异十分巨大。这额外增加的0.5℃会使全球的自然变率与气候制度与1.5℃增温相比有很大的不同，尤其是对热带地区而言^[4]。若全球平均温度再额外增加0.5℃，热带地区将首当其冲，持续性升温时间会延长50%^[5]。具体说来，全球增温从1.5℃变为2℃时，地中海地区水资源可利用量将从减少9%到减少17%；热带地区将面临着农业减产；2100年全球海平面将再升高10厘米^[6]。全球升温继续增加0.5℃带来的影响是十分显著，采用1.5℃升温阈值无疑会使我们的未来更有保障^[7]。

近年来，针对全球2℃以及更高升温阈值的研究正在增加，但对于全球1.5℃升温的关注仍然十分有限^[8]，也缺乏全球升温1.5℃与2℃造成的气候差异的对比^[9]。已有学者在全球1.5℃升温背景下，对全球极端气候事件、水资源可利用量、粮食产量、海平面上升、珊瑚礁退化^[10]这些方面进行了研究，但并没有很多针对中国区域的研究工作。因而本文主要研究，采用降尺度模式前后，全球增温1.5℃背景下中国区域平均温度的响应区别；全球增温1.5℃和2℃时，中国区域平均温度的响应区别。

2数据与方法

本文使用CMIP5中CNRM-CM5和MPI-ESM-MR两个全球模式的逐日2米高度日平均空气温度资料，以及由这两个全球模式分别驱动法国国家科研中心（CNRS）动力气象实验室（LMD）发展的可变网格大气环流模式LMDZ4并进行中国区域动力降尺度试验所分别得到的动力降尺度模式资料 （后文称为LMDZ/CNRM模式、LMDZ/MPI模式）。

选取的CNRM-CM5模式与MPI-ESM-MR模式对中国区域平均温度的模拟效果较好^[11]。LMDZ4^[12]对东亚地区进行加密，更好地刻画了地形的变化，研究表明，和全球模式相比，动力降尺度后模式能更好地再现与观测一致的空间分布型。各模式具体信息如表1所示。由于LMDZ4模式加密区域为5.6°N-54.8°N，85.9°E-134.5°E，因此文中选用加密区以内的中国区域，如图1所示。

表1 模式基本信息

全球模式	研究机构	分辨率	区域模式	降尺度结果	分辨率
CNRM-CM5	法国，CNRM	1.41.4°	LMDZ4	LMDZ/CNRM	0.60.6°
MPI-ESM-MR	德国，MPI	1.8751.875°		LMDZ/MPI

图1 研究区域地形图

本文主要研究在RCP4.5与RCP8.5两个中高排放情景下，全球增暖1.5℃与2℃时中国区域平均温度的响应情况。其中，RCP4.5排放情景具体是指，自2080年后人类碳排放量虽降低但仍超过允许值；RCP8.5排放情景是指到2100年空气中的二氧化碳浓度要比工业革命前的浓度高3-4倍^[13]。本文选取的工业化前时期为1861-1880年 ^[14]，并认为这一时期较工业化前升温0.6℃^[15]。

通过计算不同排放情景下未来每年全球平均温度相对于工业化前（1861-1880年）的平均温度距平并进行9年滑动平均处理^[16]，得到全球平均增暖序列；取增暖第一次达到1.5℃和2.0℃的年份作为全球增暖1.5℃和2.0℃的时间，具体情况如表2所示。

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