人类活动驱动青藏高原增温的早期信号识别及定量归因

The key role of human activity driving climate warming over the past decades has been concluded in many studies. However, it is still unclear that if the anthropogenic forcing is detectable for the warming in the early post-industrial period. This not only triggers a controversy on the definition of the "pre-industrial period" mentioned in the 2015 Paris conference, but also confuses our understanding on the introduced threshold of future temperature increase. In this project, we will locate the study area on the Tibetan Plateau (TP) where is sensitive to global climate change and also could be a representative region of the natural environment background. Based on the instrumental temperature records, we will use tree-ring density data from the large scale TP to reconstruct temperature variability over the past 300-400 years. Combining with climate model simulations, we will employ inter-disciplinary methods to address the flowing two scientific questions: 1) when the significant warming presented in TP observations started over the post-industrial period and if the warming in the early post-industrial period is detectable? 2) How much did natural and anthropogenic forcings have contribute to the post-industrial warming and what is the regional characteristics for these contributions? Results obtained from this study can provide additional references for the scientific definition of the "pre-industrial period" mentioned in 2015 Paris conference, and also can improve our understanding on the anthropogenic warming on the TP from a long-term perspective. Finally, we expect these results can provide further scientific evidences for China as a partner in the international climate negotiation.

人类活动对近几十年气候变暖发挥了关键的驱动作用已被广泛认可。然而，我们对工业化以来早期时段增温人为强迫信号的可检测性尚不清楚。这不仅引发了对2015年《巴黎协定》中关于“工业化前”时段定义的争论，而且限制了我们对未来温度升高阈值的科学评估。本项目拟选择对全球气候变化敏感且可代表自然环境本底的青藏高原为研究区域，以器测的温度记录为基础，利用大尺度空间的树轮密度数据重建过去300-400年的温度历史。通过结合气候模式资料，利用交叉学科的研究手段来聚焦回答2个科学问题：1）工业化以来青藏高原的增温始于何时，早期时段的增温是否可归因于人为强迫？2）自然和人为强迫对青藏高原工业化以来增温的贡献分别有多大，有何区域性特征？通过本项目的研究，可为“工业化前”时段的科学定义提供参考依据，也可深化我们对人类活动驱动青藏高原增温的认识，以期为我国乃至周边国家参与国际气候谈判提供长时间尺度的科学依据。

人类活动对近几十年的气温变化产生了深刻影响。然而，我们对更早时段气温变化的人为强迫信号是否可检测尚不清楚。这不仅引发了对“工业化前”时段科学定义的争论，而且限制了我们对未来温升的科学评估。本项目以青藏高原为关键研究区域，通过融合观测记录、树轮数据和气候模拟等多源资料开展了研究。利用树轮最大晚材密度数据重建了青藏高原东南部大尺度空间过去442年的8-9月平均气温变化。通过对冬-夏温差和晚夏等多个季节气温重建序列的分析，发现工业化以来青藏高原显著增温始于19世纪70年代。以冬-夏温差为视角，基于气候模拟敏感性试验和对多个区域的检测归因分析表明，19世纪70年代以来的冬-夏温差缩小可归因于人类活动，而不是自然强迫。定量归因显示，人类活动对青藏高原19世纪70年代以来冬-夏温差缩小趋势的贡献约为59%。在人类活动驱动青藏高原变暖的背景下，青藏高原近30年夏季升温速率约为全球平均的1.3倍，而且晚夏极端高温事件的发生频次和强度在过去400年史无前例，而极端低温事件的发生频次显著减小。对近年来发生的典型极端低温事件的定量归因分析表明，人类活动使得类似于2019年早春强度极端低温事件发生的可能性减少了80%。本项目的研究结果深化了我们对人类活动驱动青藏高原气候变化的认识，也为“工业化前”时段的科学定义提供了依据，可为我国乃至周边国家参与国际气候谈判提供长时间尺度人类活动影响气候变化的科学证据。本项目完成了预期的数据采集、论文发表和参加会议等目标。