由于地球总是围绕着太阳公转，地表和大气的许多方面在一年中都会发生巨大变化。中国地处北半球中高纬，地表气温变化表现出明显的季节性特征，即冬冷夏热。作为一个人口大国，中国以占世界7%的土地养活了世界21%的人口，其农业生产对确保粮食供应极为重要。气候季节性变化直接影响着农业生产，比如夏季雨热同期有利于农作物的生长，冬季寒冷干燥不利于害虫存活。与此同时，温度季节性变化还具有其他生态效应，比如影响哺乳动物生育率、动物迁徙模式、植被生产力、碳存储和循环等。因此，研究地表气温的季节性变化对社会和生态发展极为重要。

　　气候变暖的加剧使得气候季节性发生了明显变化。近日，Atmospheric and Oceanic Science Letters在线发表了中国科学院大气物理研究所田芝平副研究员与姜大膀研究员的题为“Enhanced seasonality of surface air temperature over China during the mid-Holocene”的研究论文。文章基于CMIP6/PMIP4新一代多模式试验数据，量化了过去暖期中国温度季节性的变化及其物理机制。

　　过去40年中的每一个十年比之前任何一个十年都暖，人类活动以2000年来前所未有的速度造成全球变暖。在这种背景下，全球和区域尺度的温度季节性均发生了明显变化。其中，二十世纪北半球平均气温季节循环的振幅减小、相位提前，并且在高纬地区变化更明显；1953~2012年南半球陆地大部分地区的夏季明显延长；1954~2007年全球热带外地区平均气温季节循环的相位提前了1.7天，振幅在大部分地区减小、少数地区增大；中国平均温度季节循环的振幅在1961~2007年减小了4.6%，相位在1960~2016年每10年提前了0.3天。除了上述地表气温外，其他高度层温度的季节性也发生了明显变化，例如1979~2016年对流层气温的振幅在两半球中纬度地区增大、南半球高纬度地区减小、热带地区少变。

　　随着大气中温室气体浓度的持续升高，预计未来几十年到上百年全球和区域尺度的气候季节性将发生重大变化，进而对人类和生态系统造成严重、普遍、甚至不可逆转的影响。已有预估研究表明，未来21世纪两半球高纬地区温度季节循环的振幅减小、相位延迟，而中低纬区则表现为振幅微弱增加；就中国而言，未来温度季节循环的相位在大部分地区延迟，而振幅变化有较大区域差异，其在多数地区（青藏高原、东北、华南和华北东部）减小、局部（西北和华北西部）增大。然而，造成现在和未来温度季节性变化的原因还存在争议，尤其在区域尺度上，主流的观点包括地表辐射、大气温室气体浓度、气候系统内部变率等变化。因此，有必要回顾过去，以便更好地理解不同气候背景下温度季节性的变化及机制，古气候模拟则为其提供了可能。

　　中全新世（约6000年前）是距今最近的一个间冰期，其气候和环境与现在迥异，全球平均气温较1850~1900年偏暖约0.2~1.0℃，是国际耦合模式比较计划（CMIP）和古气候模拟比较计划（PMIP）关注的重点时段之一。该时期地球轨道参数发生了较大改变，造成北半球（南半球）入射太阳辐射的季节性增加（减少）约5%，从而导致北半球地表气温的季节性整体增强，而气候系统反馈过程可在区域尺度上调制其变化。上述中全新世温度季节性增强是否在北半球所有纬度带均成立还不清楚，尤其在位于中高纬的中国地区。

　　该研究指出，相对于工业革命前期，所有16个模式一致模拟显示中全新世我国温度季节性（即夏季与冬季温差）增强，平均增幅9%；这与该时期轨道强迫引起的地表能量通量的季节对比变化密切相关，其中净短波辐射起主导作用、净长波辐射作用次之、感热和潜热为负贡献；与模拟不同，重建结果存在不确定性。“需要指出的是，上述来自过去暖期的认识与未来变暖情景下多模式预估的中国温度季节性减弱相反，后者主要源于潜热通量的变化。这说明温度季节性的变化及物理机制与背景气候的外强迫变化有关。”田芝平副研究员解释道。

图：相对于工业革命前期，16个模式平均模拟的中全新世中国（a）冬季温度、（b）夏季温度和（c）温度季节性（即夏季与冬季温差）变化（℃）；括号内数值为中国区域平均值，打点区为70%以上模式与多模式平均变化符号一致的区域。

Link：

https://doi.org/10.1016/j.aosl.2023.100393

Citation:

Zhiping Tian, Dabang Jiang, 2023. Enhanced seasonality of surface air temperature over China during the mid-Holocene. Atmospheric and Oceanic Science Letters, https://doi.org/10.1016/j.aosl.2023.100393.