第一节 气候变化
一 全球气候变化现状及趋势
IPCC第五次评估报告指出自20世纪50年代以来，观测到的许多变化在几十年乃至上千年时间里都是前所未有的。大气和海洋已变暖，积雪和冰量已减少，海平面已上升，温室气体浓度已增加。
（一）大气
过去三个十年的地表已连续偏暖于1850年以来的任何一个十年。在北半球，1983～2012年可能是过去1400年中最暖的30年。全球平均陆地和海洋表面温度的线性趋势计算结果表明，1880～2012年温度升高了0.85°C。1850～1900年和2003～2012年平均温度之间的总升温幅度为0.78°C（见图1-1）。近50年的变暖速率达到每10年0.13°C，几乎是近100年增温速率的2倍。北半球变暖比南半球明显，全球各个大陆的变暖比各个海洋明显，全球陆地夜间增暖比白天明显，北半球中高纬度地区冬季增暖比夏季明显。
利用探空和卫星观测资料对大气对流层中、低层温度进行的分析表明，二者之间的变暖速率基本一致。卫星微波探空仪得到的1979年以来对流层温度变暖速率为每10年0.12°C～0.19°C。平流层底层温度明显下降了。但一些研究表明，高空温度变化趋势还存在着很大不确定性。
图1-1 观测到的全球平均陆地和海表温度距平[2]变化（1850～2012年）
全球陆地上极端温度变化与大尺度变暖一致。观测结果显示，中纬度区域霜冻日数大幅度减少，极端暖日数（最暖10%的白昼或黑夜）增加，极端冷日数（最冷10%的白昼或黑夜）减少。冷夜日数变化最显著，1951～2003年，在有观测资料的所有区域（76%的陆地）冷夜日数均有所减少。自20世纪下半叶以来，热浪一直在持续增加。但是，目前尚无足够的证据确认一些如龙卷风、冰雹、闪电等的中小尺度事件存在变化趋势。
大约自1950年以来，人类已观测到许多极端天气和气候变化的事件。很可能的原因是，全球范围内冷昼和冷夜的天数已减少，而暖昼和暖夜的天数已增加。在欧洲、亚洲和澳大利亚的大部分地区，热浪的发生频率已经增加。
（二）降水量
在许多地区，观测到降水量在1900～2005年存在长期变化趋势。在南北美洲东部、欧洲北部、亚洲北部和中部地区，降水量出现较显著的增加；在萨赫尔、地中海、非洲南部和亚洲南部部分地区降水量减少。降水的时空变化很大。在其他区域尚未观测到长期趋势性变化。
在多数陆地区域，观测到强降水事件的频率似乎呈增加趋势。1901年以来，北半球中纬度陆地区域平均降水已增加。
与降水减少的区域相比，出现强降水事件的陆地区域数量可能已增加。大约自1950年以来，许多陆地上的强降水事件（如高于95个百分位值）发生次数可能增加，甚至在那些总降水量减少的区域也是如此。在北美洲和欧洲，强降水事件的发生频率或强度可能均已增加。据报道，极弱降水事件也在增加（50年1次），但是仅有少数地区有足够的资料来评估这种趋势的可信性。
大约自1970年以来，北大西洋的强热带气旋活动增加，这与热带海表温度上升相关。在其他一些备受关注的区域，也有迹象表明强热带气旋活动在增加。但在西太平洋地区，热带气旋和台风发生频率出现减少趋势。
自20世纪70年代以来，在更大范围的地区，尤其是在热带和副热带地区，气象干旱的强度和持续时间似乎增加了，但没有足够证据表明水文干旱事件发生频率也提高了。有很多不同的方法来衡量干旱，但仍有不少研究采用降水和温度的变化来表示，这种干旱被称为气象干旱。
（三）海洋温度
海洋变暖在气候系统储存能量的增加中占据主导地位，1971～2010年累积能量的90%以上可由此加以解释。几乎可以确定的是，1971～2010年，海洋上层（0～700米）已经变暖；19世纪70年代至1971年，海洋上层可能已变暖。
全球范围内，海洋表层温度升幅最大。1971～2010年，海洋上层75米以上深度的海水温度升幅为每十年0.11°C。1957～2009年，海洋在700米和2000米深度之间可能已经变暖。1992～2005年，已有充分的观测可用于评估全球2000米以下海水温度的变化。在此期间，可能的是，2000～3000米之间的海洋没有观测到显著的温度趋势。在这一时期，从3000米至洋底海洋可能已经变暖，在南大洋观测到的海水温度升幅最大。在观测数据相对充足的1971～2010年40年间，气候系统增加的净能量中有60%以上储存在海洋上层（0～700米），另有大约30%储存在700米以下。通过线性趋势估算，在此时期，海洋上层的热含量可能增加了17×1022焦耳（见图1-2）。
与1993～2002年相比，2003～2010年海洋上层（0～700米）热含量的增速较为缓慢。1993～2009年，在年际变率较小的700～2000米深处，海洋吸收的热量可能没有减少。
图1-2 全球上层海洋平均热含量变化
（四）冰冻圈
海洋已经吸收了大约30%的人为二氧化碳排放，这导致了海洋酸化，过去20年以来，格陵兰冰盖和南极冰盖的冰量一直在减少，全球范围内的冰川几乎都在持续缩减，北极夏季海冰和北半球春季积雪范围在继续缩小（见图1-3、图1-4）。1971～2009年，全世界冰川的冰量损失平均速率很可能是每年226Gt，1993～2009年很可能是每年275Gt。
图1-3 北半球春季积雪
图1-4 北极夏季海冰范围
（五）全球平均海平面变化
19世纪末至20世纪初出现了海平面从过去两千年相对较低的平均上升速率向更高的上升速率的转变。20世纪初以来，全球平均海平面上升速率不断加快（见图1-5）。全球平均海平面上升速率在1901～2010年的平均值为每年1.7毫米，在1971～2010年为每年2.0毫米，在1993～2010年为每年3.2毫米。20世纪70年代初以来，观测到的全球平均海平面上升的75%可以由冰川冰量损失和因变暖而导致的海洋热膨胀来解释。1993～2010年，全球平均海平面上升与观测到的海洋热膨胀（每年1.1毫米）、冰川（每年0.76毫米）、格陵兰冰盖（每年0.33毫米）、南极冰盖（每年0.27毫米）以及陆地水储量变化（每年0.38毫米）的总贡献一致。这一总贡献为每年2.8毫米。
图1-5 全球平均海平面变化
二 中国气候变化现状及趋势
中国气象局气候变化中心发布的《中国气候变化监测公报》中提到，中国科学家采用740个左右气象站长期连续观测记录，对最近110年，特别是最近60年中国大陆地面和高空气候变化规律进行了系统研究。他们也利用国外和国内的气候系统模式，对全球和中国大陆地区未来气候变化可能趋势进行了模拟和预估，这些工作为全国和区域性气候变化影响、适应性研究奠定了基础。[3]
（一）观测的平均气候变化
1.温度变化
到1950年，中国才具有相对完整、连续的地面气象观测记录，可以比较可靠地构建全国地面平均气温事件序列。1950年以前的观测资料存在一系列问题，包括西部地区缺少观测记录，以及观测时间和日平均气温计算方法不统一等。
近百年内中国大陆出现两次相对温暖期和寒冷期，其中两次温暖期分别出现在20世纪30～40年代和最近的20多年，长期趋势变化表现为较明显的增暖（见图1-6）。全国近百年来的年平均地面气温上升速率约为每10年0.08℃，考虑估计误差，增温速率为每10年0.08±0.03℃（95%信度区间）。2007年和1998年是中国最近100年中最暖的2年。最近100年中国大陆地面气温的变化与全球和北半球平均大体相似，但由于两次冷、暖波动，特别是20世纪30～40年代的相对暖期更加明显，线性变暖趋势整体上没有全球和北半球显著。
图1-6 1901～2010年中国年平均地面气温变化趋势
资料来源：气候变化中心《中国气候变化监测公报（2010年）》，2011。
中国近100年的增暖在东北、华北、西北等北方地区较为明显，东南沿海地带和青藏高原地区也比较明显，而华南和西南地区的增暖较弱。如果取与IPCC AR4报告一致的时间段（1906～2005年），则我国东北地区、新疆和台湾地区有更高的增温速率，而西南、华南、华中地区及青藏高原东部则呈不同程度的下降趋势。
最近60余年来，资料覆盖面大大提高。利用这些资料得到的结果表明，最近50余年来中国的变暖趋势非常明显，1951～2007年全国年平均气温上升近1.40℃，增温速率高达每10年0.25℃，说明最近几十年地面气温呈加速上升趋势。
1951～2008年中国年平均气温变化速率的空间分布表明，全国大部分地区均呈增温趋势，其中增温最显著的区域主要在北方。华北北部、内蒙古中部和东部、东北北部、新疆北部以及青海东北部和甘肃中部等地增温尤为显著，增温速率达到每10年0.40℃～0.60℃。在长江沿线及其以南区域，大部分地区也有不同程度的变暖。增温最小的区域主要集中在中国的西南部包括云南东部、贵州大部、四川东部和重庆等地区。这一区域在21世纪初期以前主要表现为降温趋势，目前仍有若干零星的降温区域存在。
近100年和近50多年全国平均温度变化的季节特征也十分明显。自从20世纪初以来，全国冬、春、秋平均温度上升速率分别为每10年0.19℃、0.16℃和0.06℃，而夏季平均温度变化速率只有每10年0.01℃。从近百年两次增暖的季节特征看，20世纪40年代和90年代虽然都是温度偏高期，但前者的最大距平值出现在夏季，且各季节的增温差相对较小；而后者的最大距平值出现在冬季，且各季节的增温差相对较大。
但是，在近100年增暖、特别是近50年的快速增暖中，还存在一定程度的人类活动因素影响，主要是台站附近城市化造成的系统增温偏差。已经证实，自从20世纪50年代以来，中国城市化的快速发展对多数气象站的地面气温观测资料序列产生了明显影响。考虑城市化对全国平均增温趋势的正影响，中国近50年的实际变暖程度应明显小于上面给出的数字，近100年的增暖趋势也应有所缓和。
最新的研究表明，1961～2004年国家基准气候站和基本气象站记录的全国年平均气温增加趋势中，城市化引起的增温速率为每10年0.06℃～0.09℃，有些地区高达每10年0.10℃，城市化增温贡献率全国年平均达到27%，各季城市化增温贡献率达18%～38%。因此，城市化及其城市热岛效应加强因素已经对原有国家级气象台站的地面气温观测记录产生了明显的影响。
2.降水量变化
图1-7给出了1880～2007年中国东部年降水量变化曲线。可以看出，中国东部的降水量没有如温度一样的长期趋势性变化，但是年代际变化比较明显。功率谱分析表明26.7年的周期有一定的显著性，这说明至少目前还无法判断随着全球气候变暖中国东部的降水量是增加了还是减少了。四季降水量也以年代际变化为主，夏、秋两季的变化较大且与全年的变化较为一致，冬、春两季的降水量变化幅度较小。从年降水量来看，19世纪80年代、20世纪初以及20世纪30年代、50年代、70年代和90年代降水较多。20世纪八九十年代降水增加，但最近10年来降水趋于减少。
图1-7 中国东部71站1880～2007年四季降水量
注：对1971～2000年数据平均；黑线是5年滑动平均值。
（二）极端气候变化
中国各主要类型极端气候事件频率和强度变化十分复杂，不同区域不同类型极端气候变化表现出明显差异。
在全国范围内，明显的变化发生在与气温相关的极端气候事件上；在次级区域尺度上，各种与降水相关的极端气候事件频率和强度也出现一定变化（见表1-1）。在近半个世纪里，影响中国的寒潮和低温事件频率和强度有下降趋势，北方地区冬半年寒潮事件发生频次明显减少，东北地区夏季低温冷害事件发生频率趋于下降；异常冷夜和冷昼天数、霜冻日数显著减少、影响减弱，偏冷的气候极值减轻；与异常偏暖相关的暖夜、暖昼日数明显增加，但全国范围内极端高温事件发生频率没有明显提高，西北、华北和东北南部等地区有一定增加，长江流域和东南沿海地区20世纪90年代后趋于增加。20世纪50年代以来全国主要类型极端气候事件变化研究结论及其可信性见表1-1。
表1-1 20世纪50年代以来全国主要类型极端气候事件变化研究结论及其可信性
表1-1 20世纪50年代以来全国主要类型极端气候事件变化研究结论及其可信性-续表
在东南地区、长江中下游地区和西部大部分地区，暴雨或极端强降水事件有发生频率提高、强度增大趋势；但在华北地区和东北中南部、西南部分地区，暴雨或极端强降水事件有减少、减弱趋势，而干旱面积和强度则有增大及增强趋势。从全国平均来看，中国24小时最大降水量没有出现明显趋势性变化，但1956～1978年表现为趋势性下降，此后总体上表现为趋势性上升（见图1-8）。全国连续3日最大降水量变化趋势与24小时最大降水量变化趋势大体一致。
图1-8 中国1956～2008年24小时最大降水量变化趋势
中国北方的华北、东北西部等地区气象干旱事件频率和干旱面积百分率均有较明显的增加趋向；南方气象干旱事件频率和干旱面积百分率从总体上看趋势变化不明显；西部大部分地区气象干旱面积百分率呈现下降趋势。因此，近半个多世纪与降水相关的极端气候变化对人口密集的中国东部季风区整体来说，具有很大的负面影响。
观测记录显示最近50年登陆中国的热带气旋和台风数量有所减少，其所造成的降水总量也有明显减少趋势。进入21世纪以后，登陆的几个强台风并没有改变长期趋势变化方向。另外，中国北方的沙尘暴事件发生频率从总体上看有明显的下降趋势，在世纪之交的几年有所回升，但仍远低于20世纪80年代以前的水平。
因此，根据目前的研究结果，中国主要极端气候事件发生频率有升有降，极端气温出现了比较协调一致的变化，异常偏冷事件明显减少减弱，而异常偏暖事件有所增多增强。中国极端降水特别是极端强降水事件发生频率变化具有明显的区域差异和季节差异，但极端强降水事件强度似乎有普遍的增加趋势。极端强降水事件发生频率变化趋势与总降水量的变化趋势大体一致。登陆和影响中国东南地区的热带气旋发生频次趋于减少，北方地区的沙尘暴事件和东部的雷暴事件发生频率也明显趋于下降。综合起来，在全球气候明显变暖的半个多世纪，中国主要类型极端气候变化非常复杂，但没有表现出总体增多增强的趋势性变化。
参考资料
已经在大气和海洋的变暖、全球水循环的变化、积雪和冰的减少、全球平均海平面的上升以及一些极端气候事件的变化中检测到人为影响。自《第四次评估报告》发布以来，有关人为影响的证据有所增加。人为影响极有可能是造成观测到的20世纪中叶以来气候变暖的主要原因。
1951～2010年，温室气体造成的全球平均地表增温可能在0.5°C至1.3°C之间，包括气溶胶降温效应在内的其他人为强迫的贡献可能在-0.6°C至0.1°C之间。自然强迫的贡献可能在-0.1°C至0.1°C之间，自然内部变率的贡献可能在-0.1°C至0.1°C之间。综合起来，所评估的这些贡献与这个时期所观测到的约0.6°C到0.7°C的变暖相一致。
在除南极以外的每个大陆地区，人为强迫可能对20世纪中叶以来的地表温度升高做出了重要贡献，同时也对观测到的20世纪70年代以来全球海洋上层（0～700米）热含量增加做出了重要贡献。
自1750年以来，由于人类活动，大气中二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）等温室气体的浓度均已增加。2011年，上述温室气体浓度依次为391ppm、1803ppb和324ppb，分别约超过工业化前水平40%、150%和20%。当前CO2、CH4和N2O的浓度大大超过了冰芯记录的过去80万年以来的最高浓度。具有很高信度的是，20世纪CO2、CH4和N2O浓度增加的平均速率是过去2.2万年来前所未有的。
2002～2011年，因化石燃料燃烧和水泥生产造成的CO2年平均排放量为每年8.3Gt C12，2011年是9.5 Gt C，比1990年水平高出54%。2002～2011年，因人为土地利用变化产生的CO2年净排放量平均为每年0.9Gt C。
1750～2011年，因化石燃料燃烧和水泥生产释放到大气中的CO2排放量为375Gt C，因毁林和其他土地利用变化估计已释放了180 Gt C。这使得人为CO2排放累积量为555Gt C。
在这些人为CO2排放累积量中，已有240Gt C累积在大气中，有155Gt C被海洋吸收，而自然陆地生态系统累积了160Gt C。海洋酸化可用pH值的下降来度量。自工业化时代初期以来，海表水的pH值已经下降了0.1，相当于氢离子浓度增加了26%。
资料来源：2013年IPCC第五次报告。
三 气候变化的经济社会影响
（一）对国际和平和安全的影响
气候变化使国际安全形势更加复杂化，国际斗争更加激烈，已经成为全球性非传统安全问题。气候变化通过影响粮食、水资源、能源等战略资源的供应与再分配，引发社会动荡、边界冲突，扰乱现有国际秩序和地缘政治格局。在容易遭受全球气候变暖影响的地区，由于粮食产量下降，人类疾病增加，可用水资源日益减少，大量人口为寻找新资源而迁移，经济和环境条件进一步恶化，可能成为滋生内部冲突、极端主义、独裁主义和种族主义的温床。全球气候变暖可能造成更为严重和持续的自然和社会灾难，导致社会需求超出政府掌控能力，引发政治不稳定。海平面上升可能使一些海岛国家和地区，以及低地国家出现大量难民，给这些国家自身及其邻国造成巨大压力。
（二）对中国经济社会可持续发展的影响[4]
气候变化在农牧业方面的影响表现为物候期提前。未来气候变化还将导致我国农业生产的不稳定性增加；农业生产布局和结构将出现变动，种植制度和作物品种将发生改变；农业生产条件发生变化，农业成本和投资需求将大幅度增加；潜在荒漠化趋势增大，草原面积减少；某些家畜疾病的发病率可能提高等。
气候变化对中国森林和其他生态系统产生了一定影响。例如，近50年，中国西北冰川面积明显减小，冻土厚度减薄。未来气候变化将造成森林类型的分布向北、向高海拔地区移动；森林生产力和产量有不同程度的提高、增加；森林火灾及病虫害发生的频率和强度可能提高、增强；内陆湖泊和湿地加速萎缩；冰川与冻土面积将加速减少；物种多样性受到威胁。
气候变化引起了中国水资源分布的变化。近40年，中国海河、淮河、黄河、松花江、长江、珠江六大江河的实测径流量多呈下降趋势，北方干旱、南方洪涝等极端水文事件频繁发生。未来50～100年，气候变化将可能增加我国洪涝和干旱灾害发生的概率；中国北方地区水资源供需矛盾可能加剧。
气候变化对中国海岸带环境和生态系统产生了一定的影响。近50年，中国沿海海平面上升有加速趋势，并造成海岸侵蚀和海水入侵，使珊瑚礁生态系统发生退化。未来气候变化仍将造成中国沿岸海平面持续上升；发生台风和风暴潮等自然灾害的概率增大，海岸侵蚀及致灾程度加重；滨海湿地、红树林和珊瑚礁等典型生态系统损害程度也将加大。
此外，气候变化可能引起热浪频率和强度增加，某些传染性疾病的发生和传播机会增大，心血管病、疟疾、登革热和中暑等疾病发生的程度和范围增加，危害人类健康；气候变化所伴随的极端气候事件及其引发的气象灾害的增多，对大中型工程项目建设的影响加大；全球变暖也将加剧夏季大中城市空调制冷电力消费的增长趋势，对保障电力供应带来更大的压力。