人类活动对全球气候产生了深远的影响，然而如何量化人类活动的贡献一直是气候变化研究领域的难点。陆地干湿状态表征一个地区的水分平衡关系，地表长期水分亏损会给生态系统及人类社会带来严重影响。因此，干湿变化研究对全球干旱化防治及应对措施有重要意义。全球变暖背景下，以水分供应（降水）和大气水分需求（潜在蒸散发）定义的干燥度在过去几十年呈现显著增加态势；但导致干旱化加剧的自然和人为机制仍然存在不确定性。研究利用最优指纹法、多源再分析数据及最新CMIP6模式不同强迫因子模拟，对全球及南北半球干湿变化进行全面的检测归因分析，分离出人类活动及自然变率的具体贡献。研究发现，1965-2014年间大尺度干旱化加剧主要是由于人类活动导致的（图1）。其中，温室气体是全球及南北半球的干旱化态势的主导要素；气溶胶也是影响大尺度干湿变化的重要因素，减弱了由温室气体导致的变干趋势。此外，使用检测归因得到的缩放因子对未来不同情景（SSP3-7.0和SSP5-8.5）下的干湿状况进行了订正，发现CMIP6模式低估了未来全球及南北半球的变干趋势，全球将面临更为严重的干旱化威胁。
图1 1965-2014年全球（a, b），北半球（c, d）和南半球（e, f）平均AI异常时间序列的单信号（1-forcing）及多信号（2-forcing和3-forcing）检测归因缩放因子（左）和对应的趋势贡献（右）
20世纪90年代中期以来，在人口密集的欧亚大陆夏季气温呈现出显著的非均匀性增暖现象，欧洲–西亚和东北亚的变暖幅度较大，而中亚地区的变暖幅度较小，这种独特的三极变暖形态和成因引起了科学界的广泛关注。研究发现，自1950年以来欧亚地区夏季气温的年代际变化是由内部变率和外强迫共同导致，其中欧洲–西亚和东亚地区超过一半的变化是由外部强迫（即温室气体和气溶胶）贡献，而不是主要由气候系统内部自然变率（如大西洋多年代际变率，AMO）主导（图2）。研究成果不仅为理解欧亚夏季气温的年代际变化机理提供了新证据，也进一步证实了人类活动有关的外强迫对欧洲–西亚和东北亚的影响。
图2 观测（a-b）、气候系统内部变率（c）和外强迫（e）引起的欧亚夏季陆面温度的时空变化特征；（d）欧洲-西亚（实线）和东北亚（虚线）区域平均温度变化，（f）中亚地区温度变化
相关论文发表情况
Chai R., J. Mao, H. Chen, et al., 2021: Human-caused long-term changes in global aridity. npj Climate and Atmospheric Science, 4, 65. (第一资助)
Hua W., M. Qin, A. Dai, et al., 2021: Reconciling human and natural drivers of the tripole pattern of multidecadal summer temperature variations over Eurasia. Geophysical Research Letters, 48, e2021GL093971. (第一资助)