姜大膀　王曉欣

摘要 政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)（IPCC）于2021年8月發(fā)布了第六次評(píng)估報(bào)告（AR6）自然科學(xué)基礎(chǔ)卷的決策者摘要，主要對(duì)自2013年第五次評(píng)估報(bào)告（AR5）以來(lái)的氣候變化科學(xué)研究進(jìn)展進(jìn)行了系統(tǒng)的評(píng)估，并使用新一代氣候模式在新的共享社會(huì)經(jīng)濟(jì)路徑情景下對(duì)未來(lái)氣候變化進(jìn)行了預(yù)估。本文基于AR5和AR6相關(guān)章節(jié)素材，解讀了干旱變化的評(píng)估結(jié)論。

關(guān)鍵詞政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)（IPCC）;評(píng)估報(bào)告;氣候變化;干旱

干旱對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)系統(tǒng)等方面有重要的影響，是氣候變化研究領(lǐng)域的前沿問(wèn)題。政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)（IPCC）第六次評(píng)估報(bào)告（AR6;Douville et al.，2021）評(píng)估了有關(guān)全球和區(qū)域尺度上干旱變化的科研工作，包括觀測(cè)到的變化及其原因、未來(lái)變化預(yù)估及其不確定性、以及發(fā)生突變的可能性。以下是主要評(píng)估結(jié)論。

1 干旱變化的物理基礎(chǔ)

干旱與溫度、降水、風(fēng)速、濕度和植被等要素密切相關(guān)，按照其成因和影響可以分為不同類(lèi)型，主要包括氣象干旱、水文干旱、生物物理干旱、農(nóng)業(yè)生態(tài)干旱等。AR6指出，基于歷史觀測(cè)和21世紀(jì)模式模擬試驗(yàn)，全球尺度上陸地升溫造成了大氣蒸發(fā)需求和干旱事件強(qiáng)度的增加（高信度）;陸地增溫幅度高于海洋進(jìn)而影響了大氣環(huán)流，總體上使得近地表的相對(duì)濕度降低，導(dǎo)致區(qū)域性干旱事件的發(fā)生（高信度）;大氣中CO2的增加可以促進(jìn)植物生長(zhǎng)和提高水分利用效率，但是對(duì)這些因素如何共同影響區(qū)域水循環(huán)變化的認(rèn)識(shí)當(dāng)下只有低信度。

2 觀測(cè)的干旱變化及原因

第五次評(píng)估報(bào)告（AR5;IPCC，2013）指出，第四次評(píng)估報(bào)告（AR4;IPCC，2007）關(guān)于20世紀(jì)70年代以來(lái)全球干旱增加趨勢(shì)這一結(jié)論可能被夸大了，并且由于觀測(cè)的不確定性、在干旱長(zhǎng)期趨勢(shì)中辨別年代際尺度變率的困難，20世紀(jì)中期以來(lái)全球陸地干旱變化可歸因于人類(lèi)影響的結(jié)論只具有低信度。

自AR5以來(lái)，新的衛(wèi)星產(chǎn)品、陸面再分析資料和陸面模式被用來(lái)研究全球范圍內(nèi)土壤濕度的變化。AR6指出，人為強(qiáng)迫很可能影響了20世紀(jì)全球尺度的土壤濕度變化，主要通過(guò)增加蒸散發(fā)和/或大氣蒸發(fā)需求。溫度升高、相對(duì)濕度降低、凈輻射增加聯(lián)合導(dǎo)致了大氣蒸發(fā)需求增加，進(jìn)而引起蒸散發(fā)增大（高信度）;這造成了旱季全球陸地大部分區(qū)域可用水量的減少，這其中有人類(lèi)活動(dòng)的影響（中等信度）。干旱在不同區(qū)域上變化趨勢(shì)的信度和歸因結(jié)果差別很大。降水不是影響過(guò)去幾十年全球尺度上干旱趨勢(shì)的主要驅(qū)動(dòng)因素（中等信度），但它在少數(shù)區(qū)域主導(dǎo)了干旱趨勢(shì)（南美東北部：高信度;非洲大部、南美季風(fēng)區(qū)、南美南部、亞洲南部：中等信度）。幾乎全球陸地區(qū)域（中等信度）都觀測(cè)到農(nóng)業(yè)生態(tài)干旱的增加，除了澳大利亞北部（中等信度）;一些區(qū)域亦觀測(cè)到了水文干旱的增加趨勢(shì)（地中海：高信度;非洲西部、亞洲東部、澳大利亞南部：中等信度）。有證據(jù)表明，人類(lèi)引起的氣候變化造成了地中海和北美西部農(nóng)業(yè)生態(tài)干旱、地中海水文干旱的增加（中等信度）。整體上，過(guò)去幾十年以來(lái)，地中海、北美西部、非洲南部和澳大利亞西南部干旱頻率和強(qiáng)度的增加可以歸因于人為全球變暖（高信度）。古氣候證據(jù)表明，在北美西部和地中海局部，最近的氣候變暖已經(jīng)引發(fā)了與過(guò)去千年代用資料重建結(jié)果中相近或更為嚴(yán)重的干旱（中等信度）。

3 未來(lái)干旱變化預(yù)估

AR5指出，與水循環(huán)的其他方面相比，在全球和區(qū)域尺度上，對(duì)以土壤濕度來(lái)表征的干旱的預(yù)估不確定性更大;在高典型濃度路徑RCP8.5情景下，當(dāng)前干旱區(qū)的干旱程度到2100年可能會(huì)增加（中等信度），這與預(yù)估的全球和區(qū)域尺度上土壤濕度下降有關(guān);土壤濕度可能在地中海、美國(guó)西南部和非洲南部減少的最為顯著。

國(guó)際耦合模式比較計(jì)劃第六階段（CMIP6）模式對(duì)干旱的預(yù)估與之前CMIP5模式的預(yù)估在很大程度上一致。AR6指出，飽和水汽壓虧缺和蒸發(fā)需求在21世紀(jì)將會(huì)增加，并且幅度在更高社會(huì)經(jīng)濟(jì)共享路徑（SSP）下更大（高信度）（圖1）。在包括地中海、非洲南部、北美西南部、南美西南部、澳大利亞西南部以及中美洲和亞馬孫盆地的半干旱、冬季多雨地區(qū)，土壤濕度在21世紀(jì)將會(huì)減少（高信度）。通常情況下，這些地區(qū)由于降水減少（中等信度）和蒸發(fā)需求增加（高信度），將變得更干燥。同樣在以上地區(qū)，干旱的持續(xù)時(shí)間和/或嚴(yán)重程度可能會(huì)增加（高信度）。預(yù)估的干旱變化幅度與不同的排放情景緊密相關(guān)（高信度），但即使在低SSP情景下，干旱亦將發(fā)生很大變化（高信度），并對(duì)區(qū)域水資源供應(yīng)、農(nóng)業(yè)和生態(tài)系統(tǒng)造成影響。在地中海、智利中部、北美西部，未來(lái)的干旱化程度將遠(yuǎn)高于過(guò)去千年的變化（高信度）。

同時(shí)，隨著全球變暖，干旱發(fā)生頻率增多、強(qiáng)度增加、影響范圍隨之?dāng)U大（高信度）。AR6報(bào)告（Seneviratne，et al.，2021）強(qiáng)化了《IPCC全球升溫1.5 ℃特別報(bào)告》（SR15;IPCC，2018）的結(jié)論，即使全球變暖水平穩(wěn)定在1.5～2.0 ℃（高信度），一些地區(qū)仍將經(jīng)歷更頻繁和更嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)生態(tài)干旱，受影響最嚴(yán)重的地區(qū)包括歐洲中西部、地中海、澳大利亞?wèn)|部和南部、南美洲大部、中美洲、北美中部、非洲西南部（中等信度）。當(dāng)全球變暖達(dá)4 ℃時(shí)，約50%的人類(lèi)居住區(qū)將受到農(nóng)業(yè)生態(tài)干旱影響（歐洲中西部、地中海、澳大利亞大部、亞洲大部、中美和南美大部、北美大部、非洲南部：中等信度或更高），只有非洲東北部和亞洲南部將經(jīng)歷更少的農(nóng)業(yè)生態(tài)干旱（中等信度）。相比較而言，氣象干旱的影響區(qū)域總體上要小于農(nóng)業(yè)生態(tài)干旱的影響范圍。在有限的土壤濕度和大氣蒸發(fā)需求增強(qiáng)的條件下，利用增加的大氣CO2濃度能提高植物水分利用效率（中等信度），從而緩解極端農(nóng)業(yè)生態(tài)干旱（低信度）。在更高排放情景下，特別在全球變暖超過(guò)4 ℃水平下，受土壤濕度限制及相關(guān)干旱條件影響，一些地區(qū)的陸地碳匯的效率將降低，這具有高信度。

4 與干旱相關(guān)的水循環(huán)預(yù)估的不確定性

自AR5以來(lái)，新一代氣候和地球系統(tǒng)模式對(duì)大尺度大氣環(huán)流等方面的模擬能力有一定改進(jìn)，但它們?cè)跍?zhǔn)確模擬當(dāng)前水循環(huán)和預(yù)估其未來(lái)變化的一致性方面仍存在局限性（高信度）。AR6指出，全球氣候模式水平分辨率的提高可以改進(jìn)其對(duì)小尺度過(guò)程和日降水量的模擬能力（高信度）。高分辨率的全球、區(qū)域和水文模式對(duì)地形、植被和土地利用變化等陸面條件有更精確的描述，使得它們對(duì)陸地水循環(huán)變化的模擬更加準(zhǔn)確（高信度）。在多數(shù)區(qū)域，陸面過(guò)程仍然是模式模擬陸地水循環(huán)變化不確定性的重要來(lái)源（中等信度）。氣溶膠微物理效應(yīng)對(duì)于未來(lái)降水變化預(yù)估的影響僅具有低信度。

具有高信度的是，內(nèi)部氣候變率將繼續(xù)是短期水循環(huán)預(yù)估不確定性的主要來(lái)源。在多數(shù)陸地區(qū)域，由于內(nèi)部氣候變率通常難以預(yù)測(cè)，對(duì)水循環(huán)的年代際預(yù)測(cè)僅具有低信度。已經(jīng)從內(nèi)部變率中顯現(xiàn)出來(lái)的水循環(huán)變化將在近期變得更加明顯，除非大型火山爆發(fā)的冷卻效應(yīng)引起水循環(huán)的暫時(shí)性變化（高信度）。與其他來(lái)源相比，火山爆發(fā)不是未來(lái)水循環(huán)變化預(yù)估不確定性的主要來(lái)源（高信度）。

非線性的大氣和陸面過(guò)程也是未來(lái)水循環(huán)變化預(yù)估不確定性的來(lái)源。具有高信度的是，全球變暖幅度每增加0.5 ℃，大尺度環(huán)流和降水的變化將會(huì)增強(qiáng)。由于多種強(qiáng)迫和不同時(shí)間尺度之間的相互作用（高信度）和非線性大氣過(guò)程（中等信度），區(qū)域水循環(huán)變化可能與全球變暖之間具有非線性關(guān)系。例如，地中海地區(qū)的干旱對(duì)大尺度大氣環(huán)流的快速變化高度敏感，因此容易受到這種非線性的影響。

5 可能存在的與干旱相關(guān)的水循環(huán)突變

AR6指出，不能排除人類(lèi)影響引發(fā)的水循環(huán)突變。古氣候記錄顯示，大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流（AMOC）崩潰會(huì)造成全球水循環(huán)的突變（高信度）。到2100年，在低信度下，AMOC會(huì)發(fā)生崩潰，如果這種情形發(fā)生，則很可能會(huì)使全球水循環(huán)產(chǎn)生突變。陸面正反饋過(guò)程，包括植被、沙塵和雪，可以引起干旱的突變，但這種突變將在21世紀(jì)發(fā)生僅具有低信度。目前僅有限的證據(jù)表明亞馬孫森林砍伐可以導(dǎo)致區(qū)域水循環(huán)的快速變化，所以在2100年之前發(fā)生這一突變僅具有低信度。另外，太陽(yáng)輻射管理（SRM）技術(shù)可以驅(qū)動(dòng)水循環(huán)的突變（高信度）。如果SRM技術(shù)迅速實(shí)施或突然終止，很可能會(huì)導(dǎo)致水循環(huán)突變，尤其在熱帶地區(qū)。

6 小結(jié)和討論

總體上，AR6報(bào)告基于更新的衛(wèi)星數(shù)據(jù)、時(shí)間更長(zhǎng)且覆蓋面更廣的觀測(cè)及再分析資料、更加先進(jìn)和豐富的CMIP6模式模擬試驗(yàn)，量化給出了全球和區(qū)域尺度上的干旱變化;相比于AR5，AR6有關(guān)人類(lèi)活動(dòng)影響全球和區(qū)域尺度上干旱變化這一結(jié)論更加確定。

CMIP6多模式之間由于模式動(dòng)力框架和物理過(guò)程等方面的不同，預(yù)估結(jié)果彼此間仍存在差異。隨著氣候和地球系統(tǒng)模式的發(fā)展，耦合的分量模式增加，存在的不確定性因子亦增多，從而影響預(yù)估的準(zhǔn)確性。如何在氣候變化預(yù)估中準(zhǔn)確量化不確定性，是未來(lái)需要重點(diǎn)關(guān)注的科學(xué)問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)（References）

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A brief interpretation of drought change from IPCC Sixth Assessment Report

JIANG Dabang，WANG Xiaoxin

Institute of Atmospheric Physics，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100029，China

In August 2021，the Intergovernmental Panel on Climate Change （IPCC） released the Summary for Policymakers of the Physical Science Basis in the Sixth Assessment Report （AR6），which mainly made a systematic assessment of the scientific research progress of climate change since the Fifth Assessment Report （AR5） in 2013，and used the new generation climate model to project future climate change under the new shared socio-economic path scenario.Based on the materials of relevant chapters in AR5 and AR6，this paper interpreted the assessment conclusion of drought change.

Intergovernmental Panel on Climate Change （IPCC）;assessment report;climate change;drought

doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20210810007

（責(zé)任編輯：張福穎）