干旱半干旱区地表气温年循环对1.5℃升温目标的响应及其影响

In order to strengthen the response to the threat of climate change, the Paris Climate Agreement sets a goal to limit global mean surface warming (GMSW) to no more than 2℃ above pre-industrial levels and to make efforts to keep the increase as low as 1.5℃. The target of the agreement, as well as the current researches, are mainly concerned with the global average temperature. However, the annual cycle, which is the most dominant mode of surface air temperature data, is often overlooked. However, in fact, the annual The cyclical changes have had a huge impact on the Earth's climate system, especially the ecosystem, under global warming. The project focuses on arid and semi-arid regions, which are the most sensitive to global climate change and have been experiencing the strongest warming in the past century. It’ll study the evolution of the annual cycle under the 1.5℃ warming target proposed in the Paris Agreement. To explore the impact of changes of annual cycle in arid and semi-arid regions under this warming target, and to further evaluate the contribution of human activities and natural changes to the annual cycle variation. The implementation of this project will further deepen the understanding of climate change in arid and semi-arid regions, provide more support for the future strategic layout of the countries along the "Belt and Road" and make countermeasures against climate change, and have important scientific significance and practical application value.

为了加强对气候变化威胁的应对，《巴黎协定》提出了把全球平均气温较工业化前水平升温幅度控制在2℃以内，并为把升幅控制在1.5℃之内而努力的目标。该协定的目标以及目前的研究和讨论主要是针对全球平均气温而言，而作为气温资料中最主要模态的年循环却往往被忽略，但事实上，在全球变暖的大背景下，年循环的变化已经对地球气候系统，尤其是生态系统产生了巨大的影响。本项目主要针对对全球气候变化最为敏感，且经历了20世纪至今最为剧烈增暖的干旱半干旱区，研究该区域地表气温年循环在《巴黎协定》提出的1.5℃升温目标下的演化特征；探讨在该升温目标下，干旱半干旱区地表气温年循环的变化所带来的影响；并进一步评估人类活动和自然变化对干旱半干旱区地表气温年循环变化的贡献。本项目的实施将进一步加深对干旱半干旱区气候变化的理解，更为“一带一路”国家未来战略布局和制定应对气候变化对策提供了有力的支撑，具有重要的科学意义和实际应用价值

地球气候系统在过去一个多世纪以来最突出的特征是全球变暖，大量的研究表明，过去的几十年可能是近一千年来最暖的时期。为了加强对气候变化威胁的应对，《巴黎协定》提出了把全球平均气温较工业化前水平升温幅度控制在2℃以内，并为把升幅控制在1.5℃之内而努力的目标。该协定的目标主要是针对全球平均气温而言，而作为气温资料中最主要模态的年循环却往往被忽略，但事实上，在全球变暖的大背景下，年循环的变化已经对地球气候系统产生了巨大的影响，尤其是对全球变化最为敏感的干旱半干旱区。因此，本项目在已有成果的基础上，研究了提取年循环的方法在不同资料中的应用及改进，进一步探讨了不同资料年循环的演化特征；研究了地表气温年循环变化背景下不同气候要素的响应特征；探讨了全球及不同地区非自然因素（人为因素）对温度变化的贡献；进一步探究了未来不同增温情景下地表气温的长期演化特征，以及地表气温年循环的振幅和位相对“二氧化碳移除”试验的响应特征。主要成果有：（1）地表气温年循环的振幅在北半球中高纬度区域显著减小，位相则是在北美大陆有所滞后，欧亚大陆显著提前；海温年循环的变化与陆地相反，表现为振幅整体增加，位相在北半球海域提前，南半球海域滞后。（2）在年循环变化的大背景下，全球地表气温日较差主要呈现下降趋势，并以北半球中高纬度地区为甚，空间差异性较大；中国区域干湿趋势长期的演化在东西部呈现出不对称性；全球及中国旱地湖泊增温显著；还表温度的长期演化趋势区域差异明显。（3）基于数据长程相关性，可以判别相对变化趋势是否由非自然因素引起（增温是否显著），从而区分系统的自然变率与非自然影响部分，进一步检测发现了北极地区和第三极地区的特殊性。（4）未来SSP585情景下升温空间模态与SSP245情景相似，但升温量级更大。到2050年，全球已有61.0%的地区升温超过1.5°C，这是SSP245情景下的近两倍；地表气温年循环的振幅和位相在“二氧化碳移除”试验的上升段和下降段呈明显的对称变化。本项目的实施将进一步加深对干旱半干旱区气候变化的理解，具有重要的科学意义和实际应用价值。