近百年中国东部持续性冷暖事件的检测归因与约束预估

摘要

近年来，中国东部频繁遭遇持续时间长、影响范围广的极端温度事件，对社会经济、公众健康及能源安全构成严重威胁。然而，与频次、强度等指标相比，针对此类持续性极端温度事件的归因研究相对不足；尤其受限于长序列、高质量逐日观测数据的缺乏，对其百年尺度变化开展检测归因的工作尚属空白。为此，本研究基于中国百年尺度均一化逐日气温数据集（CUG-CMA）、耦合模式比较计划第6阶段（Coupled Model Intercomparison Project Phase 6,CMIP6）多模式集合和最优指纹法，首次对1901—2020年中国东部以持续性寒流日数（cold spell duration index,CSDI）与持续性热浪日数（warm spell duration index,WSDI）表征的持续性冷暖事件开展了涵盖完整20世纪的检测归因分析，并采用归因约束方法降低了未来预估的不确定性。研究发现，1901—2020年中国东部持续性冷暖事件呈显著不对称变化：CSDI以-13.50 d/（100 a）的趋势减少，WSDI以5.18 d/（100 a）的趋势增加，且二者变化具有“早期波动、中期平稳、近期加剧”的阶段性特征。1951—2020年，CSDI与WSDI的趋势分别为-4.80 d/（100 a）和17.10 d/（100 a），其不对称性进一步增强。归因分析表明，人类活动是上述变化的主要驱动因素，其中温室气体强迫占据主导地位，对CSDI和WSDI百年尺度变化的可归因贡献分别达91.1%与119.2%，对1951—2020年CSDI下降的可归因贡献为127.1%。与之相比，人为气溶胶强迫信号未能被检测到，自然强迫的作用微弱。基于大样本模式的不同时间尺度的归因分析表明，百年序列信号检测最稳健。综合考虑数据质量、信号强度与模拟性能等因子的影响，基于1951—2020年时段的归因约束预估表明，人类活动对中国东部持续性冷暖事件变化的影响在未来仍将持续。

关键词

持续性冷暖事件 / 持续性寒流日数(CSDI) / 持续性热浪日数(WSDI) / 检测归因 / 约束预估 / 百年尺度 / 不对称变化 / 中国东部 / CMIP6