IPCC第一工作组评估报告分析及建议

马占云，任佳雪，陈海涛，姜 华*，高庆先*，刘舒乐，严 薇，李照濛

1. 中国环境科学研究院，环境基准与风险评估国家重点实验室，北京 100012

2. 天津市滨海新区环境创新研究院，天津 300450

3. 南开大学环境科学与工程学院，天津 300350

全球气候变化一直是人类社会关注的焦点.2021年8月6日，政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布了第一工作组(WGⅠ)第六次气候变化评估报告(AR6)，针对气候系统变化科学基础的最新研究进展和成果进行了全面、系统的评估. 该报告通过整合大量的科学文献、征集大量政府或专家的评审意见[1]，以更强有力的证据揭示了近百年全球气候变暖的客观事实，阐述了人类活动对气候变暖影响的更为清晰的信号，展望了未来气候变暖幅度取决于人类采取的温室气体减排力度[2].

AR6由决策者摘要(SPM)、技术摘要、12章的报告及地图集组成. 报告内容覆盖气候系统五大圈层的最新研究进展，展示了当前科学界对气候变化自然科学的最新认知，为全世界认识和应对气候变化提供了科学基础与区域信息[3]. 其中，SPM介绍了WGⅠ的主要科学发现. 报告以IPCC AR5的贡献和2018−2019年IPCC AR6《气候变化与土地特别报告》为基础，纳入气候科学的新证据并对当前气候状况进行全面总结，包括气候如何变化和人类影响的作用，关于未来气候可能的状况，与区域和部门有关的气候信息，以及减缓人类活动对气候变化的影响，凸显了人类应对气候变化的紧迫性以及对于全球1.5 ℃和2 ℃温升控制的严峻性[4].

AR6结果显示，全球平均温度较工业化前水平(1850−1900年平均值)已上升约1 ℃，未来全球温升预计将达到或超过1.5 ℃. 人类影响已经导致了更频繁的极端事件，如热浪、强降水、干旱以及海平面持续上升[5]. 全球应迅速采取并强化行动以减缓和适应气候变化，全球治理需在未来几十年大幅减排温室气体并在2050年前后实现CO2净零排放[6]. 该文通过对IPCC历次WGI评估报告的系统梳理，进一步厘清了气候变化科学基础的研究进展，并提出了中国积极应对气候变化的措施及建议，以期为气候变化治理提供参考.

1979年第一次全球气候变化大会在日内瓦召开，会上科学家提出“大气CO2浓度增加将导致地球升温”的警告，气候变化首次提上议事日程. 认识到人类活动对气候变化的影响以及产生的危害，世界气象组织(MWO)和联合国环境署(UNEP)于1988年成立了IPCC，旨在为决策者定期提供关于气候变化的科学基础、产生的影响和评估未来风险以及适应和减缓气候变化的可选方案. IPCC自成立至今已开展了六轮全面的气候变化评估，向国际社会提供了对全球气候变化的最新认知，极大地促进了气候变化自然科学的发展，并为适应和减缓气候变化奠定了基础[7].

IPCC第一次评估报告(FAR)于1990年出版，报告确认了有关气候变化问题的科学基础[8]，并为联合国气候变化框架公约(UNFCCC)谈判奠定了基础，指出了人类活动是导致大气中温室气体浓度增加的主要原因，进而引发全球气候变暖[9]. FAR报告及1992年的补充报告显示，若不减少温室气体排放，全球平均温度到2025年将比1990年之前升高l ℃左右，到21世纪末将升高3 ℃左右. 当时，人类对气候变化的认知较为粗浅，主要局限于大气圈的变化，FAR报告揭示了重要的科学发现，即人类活动导致温室气体排放，增加了大气中的温室气体浓度，并增强了温室效应，使平均温度上升.

1995年IPCC发布第二次评估报告(SAR)，为《京都议定书》的签署奠定了科学基础[10]. 报告指出，人类活动对全球气候造成了可识别的影响，同时气候变化会带来很多不可逆转的后果，制定气候变化政策及实现可持续性发展过程中需要兼顾公平原则.SAR首次引进了气候系统的概念，综合评估了气候系统各圈层的变化情况，明确了自19世纪末以来全球平均地表温度上升了0.3~0.9 ℃，并指出这一变化不可能完全是自然产生的. 这体现了人类对于气候的认知从经典气候学向全球气候系统概念的发展[11].

IPCC第三次评估报告(TAR)于2001年发布，该报告关注到了气候变化的影响和适应[12]，推动了《京都议定书》的生效和执行. 报告指出，最近50年观测到的大部分变暖可能(60%)是因为温室气体浓度的增加. 人类活动造成的温室气体和气溶胶排放将继续改变着大气成分，影响全球气候. 随着气候变化进一步加剧，尤其是发展中国家的极贫困人口更易遭受气候变化的不利影响. TAR增加了碳循环和大气化学相关内容的评估，对全球气候系统五大圈层之间的相互作用过程有了进一步的认识. 对于气候变化的认知从全球向复杂的区域过程转变.

2007年IPCC发布的第四次评估报告(AR4)重点关注到了温升控制在2 ℃的科学问题[13]. 报告指出气候系统增温是毋庸置疑的. 观测到的20世纪中叶以来大部分全球平均温度的升高很可能(90%)是由观测到的人为温室气体浓度增加所致，并预测到21世纪中叶，气候影响范围将进一步扩大，与此同时暴雨、洪涝等极端天气的风险也将增加，极地冰川和雪盖的储水量将减少. AR4对全球气候系统各圈层的认识进一步加深，考虑了复杂的生物地球化学过程，首次将海洋气候变化，与冰冻圈相关的积雪、冰川和冻土的变化，以及古气候的内容单列成章.

2013年IPCC发布的第五次评估报告(AR5)为《巴黎协定》的签署奠定了基础，报告指出，人类对气候系统的影响是明确的，极有可能(95%)的是，观测到的1951−2010年全球平均地表温度的升高有一半以上是由温室气体浓度的增加和其他强迫共同导致的[14]，首次提出了全球碳排放预算的概念，为实现2 ℃温控目标，全球碳排放仅剩下不足50%的碳预算，到2050年全球应在2010年温室气体排放水平基础上减少40%~70%，并于2100年前实现净零排放. AR5针对极端事件可能引发的各种灾害风险编写了特别报告，依据涉及的各学科的视角，突出强调了适应和灾害风险管理[15].

IPCC第六次报告(AR6)于2021年发布，报告明确指出，人类活动的影响已经造成大气、海洋和陆地变暖，大气圈、海洋、冰冻圈和生物圈发生了广泛而迅速的变化，气候系统的一些变化是不可逆的. 气候系统的很多变化与日益加剧的全球变暖直接相关，给不同地区带来多种不同的组合性变化，与以往的IPCC报告相比，AR6中有关区域气候变化信息的内容更加丰富，增加了与区域气候变化风险评估有关的内容，充分加强了AR6不同工作组之间的衔接和一致性[16]. 关于全球温度变化归因的主要结论如图1所示.

图 1 关于全球温度变化归因的主要结论Fig.1 Main conclusions about the attribution of global temperature change

2.1 气候现状

2.1.1人类的影响使大气、海洋和陆地持续变暖，大气、海洋、冰冻圈和生物圈发生了广泛而迅速的变化

AR6结果表明，自2011年以来，大气中CO2、CH4和观测到的混合温室气体浓度不断增加无疑是由人类活动引起的，引发了对全球温度及降雨的显著影响，而气溶胶冷却在一定程度上掩盖了温室气体变暖[16-18]. 2010−2019年由人类活动造成的全球地表温度较1850−1900年上升了约0.8~1.3 °C(见图2)，过去40年中的每一年均比之前的任何一个10年都要暖和. 在全球增温背景下，人类活动在一定程度上对全球降水模式产生影响，21世纪全球陆地的年均降雨量将持续增加，这一结论是高信度的[19].

图 2 全球温度变化的历史和近期变暖的原因Fig.2 History of global temperature change and causes of recent warming

另外，人类活动的影响导致气候变暖很可能是20世纪90年代以来全球冰川融化以及1979−1988年和2010−2019年期间北极海冰面积减少的主要驱动因素；
报告显示，全球海洋上层(0~700 m深度)自20世纪70年代以来一直在变暖，1901−2018年间，全球平均海平面上升了0.20 m(范围为0.15~0.25 m)，且上升速率不断加快，其主要驱动力极有可能是人类活动的影响.

2.1.2整个气候系统变化的规模以及气候系统各方面现状在几千年内都是前所未有的

2019年，大气中CO2浓度比过去至少200万年以来的任何时候要高，CH4和N2O浓度高于过去80万年以来的任何时候. 自1970年以来，全球地表温度的增长速度超过了在过去至少2 000年间的任何时候，最近10年(2011−2020年)的温度超过了最近的多个世纪的暖期. 另外，2011−2020年，北极海冰年平均面积达到至少1850年以来的最低水平. 自20世纪50年代以来，全球范围内的冰川都在退缩，自1900年以来，全球海平面上升的平均速度比过去至少3 000年的任何一个世纪都要快，这至少在过去2 000年中是前所未有的. 上述结论均是高信度的.

2.1.3人为造成的气候变化已经影响到全球每个地区的许多极端天气和气候事件(热浪、强降水、干旱和热带气旋等)

同样高信度的结论还有，自20世纪50年代以来，气候变化已经影响到全球每一个有人居住的地区，人类活动的影响导致了很多已观测到的天气和极端气候的变化，在大多数陆地地区，极端高温(包括热浪)变得更加频繁和强烈，而极端低温(包括寒潮)则不那么频繁和严重. 自20世纪80年代以来，海洋热浪的频率约增加了1倍，强降水事件的频率和强度都有所增加，增温引起土地蒸散量的增加，从而导致了一些地区农业和生态干旱的增加. 另外，在过去40年中，人类活动引起的气候变化增加了与热带气旋相关的强降水，复合极端事件发生的几率增加，这包括全球范围内同时出现热浪和干旱频率的增加.

2.1.4通过气候过程、古气候依据和气候系统对不断增加的辐射强迫的响应认识得出了平衡气候敏感性的最佳估计值

多个证据表明，平衡气候敏感性(大气中CO2比前工业化时期增加1倍所导致的温度变化)很可能的范围在2~5 °C之间，AR6评估的最佳估计值为3 °C，与以前的估计相比范围更窄，这意味着可以更准确地了解不同排放情景下的升温幅度. 由于温室气体浓度增加，人为辐射强迫使气候系统变暖，其中，海洋变暖占气候系统加热的91%，陆地变暖、冰损失和大气变暖分别约占5%、3%和1%，这一结论是高信度的. 气候系统的加热通过陆地上的冰损失和海洋变暖带来的热膨胀导致全球平均海平面上升. 1971−2018年期间，热膨胀解释了50%的海平面上升，而冰川融化贡献了22%，冰盖贡献了20%，陆地水储存变化贡献了8%. 1992−1999年和2010−2019年期间，冰盖损失率增加了4倍. 冰盖和冰川质量损失是2006−2018年全球平均海平面上升的主要原因.

2.2 未来可能的气候

AR6以1850−1900年为基础年，考虑了未来5种共享社会经济路径(SSPs)情景，以探讨气候对更大范围的温室气体、土地利用和空气污染物对未来的响应(见图3)，每种情景下未来温度的预测结果都是从一组气候模型中获得的. 这些模型比以前IPCC报告中使用的模型更精确，分辨率更高. 结果表明，到2050年，所有情景都可能使全球温升达到1.5 ℃.如果温室气体排放没有显著减少，与1850−1900年相比，到2100年全球地表温度预计将至少升高2.1℃. 如若人类影响得到有效改善，在最低排放情景(SSP1-1.9)中，2055年将变为负碳，到21世纪末气温开始再次下降.

图 3 5种假设情景下气候变化主要驱动因素下的未来人为排放和各组驱动因素的增温贡献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

为了评估给定的全球变暖量对环境的影响，AR6基于不同变暖量进行了不同的情景分析. 所有变暖情景均表明，陆地表面温度上升的幅度将超过海洋表面温度. 据预测，北极地区的气温上升速度将超过全球变暖速度的2倍，而到2050年，所有情景模拟结果显示全球将导致至少有一次几乎没有海冰. 全球气温每增加1 ℃，极端高温事件、干旱、强降水事件和热带气旋的发生频率都会增加[20].

在所有情景下，世界各地都将变得更加湿润，与1994−2010年相比，2100年前全球降水的增加量可能高达13%；
然而，全球降雨量增加的影响对地区而言并不是一成不变的，有些地区降雨量较少，如部分亚热带地区. 气温上升还将导致更频繁和更强烈的干湿天气事件，温暖的大气可以容纳更多的水蒸气，而在干旱地区，由于土壤水分蒸发增加，干旱变得更加普遍，这将导致更严重的水灾和旱灾.

山地和极地冰川以及永久冻土的消失可能会继续，格陵兰冰盖将在21世纪继续融化，加上海洋变暖，特别是深海变暖，海平面上升是不可避免的. 相较于1995−2014年，即使在排放量最低的情景(SSP1-1.9)下，到2100年全球平均海平面预计也将上升0.28~0.55 m，在最高排放情景(SSP5-8.5)下，海平面预计上升0.63~1.01 m. 这些变化在一定程度上是确定的，气候变暖的影响将持续数百年甚至数千年. 在同一时间尺度上，海洋还将经历其他变化(如酸化和脱氧等)，这可能对海洋生态系统产生深远影响和毁灭性破坏.

陆地和海洋受到气候变暖的影响，其减缓变暖影响的能力将被减弱，碳汇有效性将变差，而气候变化和碳循环之间的反馈机制在高排放情景下将更具影响力. 例如，永久冻土的融化会释放CH4，导致变暖效益增强，进而导致永久冻土的进一步流失.

2.3 风险评估和区域适应气候变化信息

了解气候响应及其可能影响的范围，有助于气候服务、气候相关风险评估和气候适应规划工作的开展. 风险评估考虑到人为造成的气候变化也会因全球不同地区的自然变化而改变，而自然驱动力和内部变率将会在一定程度上调节人类活动引起的变化(特别是在区域范围内和短期内)，但对于百年全球变暖内而言，其影响较小. 历史上的全球地表温度变率既加强了也掩盖了人类活动造成的长期变化，内部变率在很大程度上也是许多陆地地区平均降水量增大或减少的原因. 此外，随着全球变暖的加剧，预计每个地区的气候变化都将更加剧烈，包括各地区平均温度和降水量的变化以及极端高温引起的干旱或极端降雨引发的洪水事件. 与1.5 °C的全球变暖相比，在温升2 °C时，包括非洲和亚洲(高信度)、北美洲(中到高信度)和欧洲(中信度)的大多数地区，强降水和洪水将加剧和更加频繁，气候影响的变化将更为普遍，而在更高的全球变暖水平下，气候变化将更加广泛和明显.

无论全球变暖的程度如何，不排除那些被认为不太可能但会对区域和全球气候产生高度影响的气候变化结果，包括森林退化、冰盖崩塌或海洋环流的突变. 就目前的碳排放状况而言，未来几十年全球变暖导致的气候变化将是不可避免的，如果全球变暖加剧，一些在过去和当前气候中可能性较低的复合极端事件将变得更加频繁. 如果继续遵循高排放情景(SSP3-7.0)，世界各地区的气温及降水量都可能会上升，因此，未来排放路径的选择将对21世纪末和更长期的适应区域的气候变化和风险评估产生关键影响.

2.4 减缓气候变化情景

由图4可见，无论选择何种未来排放路径，大气中的CO2增加都会导致更严峻的全球变暖形势. 这说明如果想在一定程度上阻止全球变暖，则必须限制大气中的CO2总量[21-22]. 《巴黎协定》提出了努力将全球变暖控制在比工业化前水平高出1.5 ℃的目标，为了有机会实现这一目标，AR6首次聚焦气溶胶、颗粒物和CH4，指出当前CH4水平比过去80万年中的任何时候都要高，并对全球变暖贡献了近25%，生态系统对全球变暖的反映(如冻土融化和野火)极有可能进一步增加大气中的CH4浓度[23]，而减少CH4等污染物的排放可以为缓解气候变化争取更多的时间，并迅速改善空气质量[24-25]. 另外，AR6首次表明，低排放情景与碳捕获和储存相结合的方法将会迅速减缓气候变化的影响，这将为各国和地区之间应对气候变化、使全球温度降低提供可能.

图 4 到2050年的5种情景的累积CO2排放量与全球地表温度升高之间的近似线性关系Fig.4 Near-linear relationship between cumulative CO2 emissions and the increase in global surface temperature under the five scenarios until 2050

AR6以更强有力的证据进一步确定了近百年全球气候变暖的客观事实，人类活动对气候变暖影响的信号更为清晰. 在强调这些新发现的同时，必须承认的是，未来在一些关键领域仍需开展进一步的调查，以便更好地了解过去、现在及未来的气候变化. 主要包括：①加强对数据稀少地区的观测和研究. 目前人们对过去、现在及未来气候变化的理解都高度依赖于观测数据，AR6的结论显示，尽管气候变化的影响已经对全球各地区产生了深远的影响，但部分地区由于缺乏观测和研究，其气候变化的证据依然有限，尤其是在一些干旱半干旱地区和人口相对稀疏、零散的地区，未来研究应该加强对数据稀少地区的观测和研究，以便更加全面和准确地了解气候变化. ②完善高分辨率数据和模型的使用，提高模拟可信度. 气候模型在一定程度上支撑着人们对于气候变化的理解与认识，这对气候归因和预测研究至关重要，然而在区域范围内较为可靠地模拟降雨量和极端情况仍然是一项挑战，虽然不同模型在模拟降水量和极端值的性能有所不同，并且在区域上也有所差异，但通常情况下更高分辨率模型的应用可以获取更多的细节，并提高模型的可信度，而这往往也需要高分辨率数据的支撑[26-27]. ③采用多模型耦合和观测约束相结合的方法对气候变化进行预测. AR6中，降水量、大气环流、极端气候事件和很多其他变量的预测多基于耦合模式比较计划(CMIP)模型进行模拟，而模型通常具有一定限制性，利用多模型耦合可对未来气候变化进行更稳定的模拟，将多模式预测与观测约束相结合，可提供更多气候变量的预测. ④加强全球温升对大气环境污染的研究. 大气环境质量是人类健康的重要保障，随着气候变化愈演愈烈，大气环境污染问题也不断加重，需在控制温室气体总量排放的同时，制定有针对性的降低空气污染物排放方案. ⑤加强极端天气的研究. 近些年来，随着气候变化影响，极端事件频发，如我国河南郑州“7·20”特大暴雨事件、巴西暴雨事件、美国“超级龙卷”等，不断引起人员伤亡和经济损失，未来需不断加强天气监测预警预报，强化极端天气机理研究，构建气象保障服务体系.

4.1 结论

a) 人类活动确认是引起气候变化、导致全球许多地区极端天气和气候极端事件(热浪、强降水、干旱和热带气旋等)的原因，正对大气、海洋、冰冻圈和生物圈产生前所未有的影响.

b) 实现控制未来全球温升幅度，更取决于人类的减排力度. 若温室气体排放没有显著减少，到2100年全球地表温度预计将至少升高2.1 ℃；
如若人类影响得到有效改善，在最低排放情景(SSP1-1.9)中，2055年将变为负碳，到21世纪末气温开始再次下降.

c) 缓解气候变化影响，必须要限制大气中的CO2总量，而减少CH4等其他污染物措施可为全球气候治理争取更多的时间.

d) 低排放情景与碳捕获和储存相结合的方法将为各国和地区之间应对气候变化、限制气候变化、使全球温度降低提供可能.

4.2 建议

作为负责任的发展中大国，我国有义务也有能力为全球气候治理做出积极的贡献. 面对气候变化带来的威胁，我国要坚持共同但有区别的责任和各自能力的原则，根据我国的具体实际需求，维护我国可持续发展权力，努力实现我国向联合国提交的国家自主贡献的目标，同时我国必须立刻采取积极的适应行动，构建一个可持续和具有恢复力的社会. 基于IPCC气候变化科学评估报告的研究成果，考虑我国现有研究基础和政策背景，提出以下建议：

a) 加强基础科学研究. 我国参与AR6的专家有多名，但是中国作者的相关文献的引用率不高，今后要加强对我国气象站点长时间序列的观测数据和环境监测站点监测数据的有机融合，开展深入的机理和物理、化学、生物过程的分析，为揭示气候变化的事实和归因等方面提供高水平论文，为气候变化工作提供科学基础.

b) 加大力度，聚焦模式开发和应用，做好与各工作组之间的衔接. AR6新增加了CMIP6模式和气候变化风险评估以及气候变化区域适应的研究，特别是区域适应的问题，需要进行深入研究，要加强我国相关工作组模型的开发和使用，扩大中国科学家在全球气候治理中的话语权和影响力.

c) 加快短寿命气候强迫(SLCFs)与温室气体协同控制研究. AR6首次对SLCFs进行了深入分析，我国在大气污染攻坚战的过程中，SLCFs污染物的控制方面已经取得了一些成果，但是当前碳达峰碳中和愿景目标的提出，为二者的协同控制研究提出了新要求，协同控制是环境改善与实现温室气体减排的双赢点，目前国内外尚未开展深入的相关研究，需要提前做出规划，为进一步加强污染物的控制与积极应对气候变化提供技术储备和支撑.

d) 强化应对气候变化政策措施的科技支撑. 重点围绕面向21世纪低碳发展的国家重大战略需求，充分利用国家气候变化专家委员会办公室等机制，做好气候变化关键问题、热点问题的决策咨询工作.