《Nature》2023 - 2024 年创纪录的海温跃升：百年一遇的极端气候事件与模型验证

为探究 2023 - 2024 年全球海表温度（SST）跃升情况，研究人员构建时间序列和模型模拟，发现其为极端事件且模型有效。

　　

2023 年 4 月起，全球海洋表面温度开启了一段 “疯狂飙升” 的旅程，一路冲破历史记录，让全球气候陷入 “高烧” 状态。在 2023 - 2024 年间，全球海洋表面温度平均值比 2015 - 2016 年的历史记录还高出 0.25°C 。这一异常升温现象迅速引发了科学界和公众的广泛关注，大家都在追问：如此极端的海温跃升，到底是偶然的 “小概率事件”，还是全球气候恶化的 “危险信号”？它又为何会突然出现？气候模型能否准确模拟和预测这类极端事件？为了解开这些谜团，来自瑞士伯尔尼大学（Climate and Environmental Physics, Physics Institute, University of Bern；Oeschger Center for Climate Change Research, University of Bern）和法国索邦大学（LOCEAN/IPSL, Sorbonne Université, CNRS, IRD, MNHN）的研究人员展开了深入研究。相关研究成果发表在《Nature》杂志上，为我们认识全球气候变化提供了重要依据。
研究人员主要运用了构建观测合成时间序列和气候模型模拟这两种关键技术方法。他们基于多种观测数据构建合成时间序列，同时利用 35 个耦合气候模型的 270 次模拟，从不同角度对海温跃升事件进行分析。
下面来具体看看研究结果：

1. SST 跃升的重现期：研究人员利用基于观测的月平均 SST 估计数据，构建了长达 1 亿年的合成时间序列。结果显示，在当前长期变暖趋势下，2023 - 2024 年这种打破先前记录且至少高出 0.25°C 的全球 SST 跃升，平均每 512 年才会出现一次（95% 置信区间为 1/205 年至 1/1185 年）。要是没有全球变暖趋势，这样的跃升几乎不可能发生。

2. 气候模型中的 SST 跃升：研究人员对 35 个先进气候模型的 270 次模拟结果进行分析后发现，在 2000 - 2040 年间，有 11 次模拟出现了 SST 跃升幅度至少为 0.25°C 的情况。这表明气候模型能够模拟出这类打破记录的 SST 跃升事件。而且，模型模拟得到的此类事件重现期为 1/1006 年（95% 置信区间为 1/563 年至 1/2016 年），虽然比基于观测估计的重现期约大一倍，但仍在观测估计的置信区间内。

3. SST 跃升的模式：2023 - 2024 年观测到的全球 SST 异常在北大西洋、东热带太平洋和北太平洋地区尤为明显。其中，北大西洋 SST 超过先前记录 0.42°C 。在气候模型中，所有与 2023 - 2024 年幅度相当的全球平均 SST 跃升，都与厄尔尼诺事件（El Ni?o event）相关，即厄尔尼诺 3.4 指数至少达到 1.5°C 的正厄尔尼诺 - 南方涛动（El Ni?o - Southern Oscillation）阶段。这说明强厄尔尼诺现象似乎是这类事件发生的必要条件，但并非充分条件。

4. SST 跃升后的演变：研究人员通过模型模拟发现，在所有模拟中，全球 SST 异常在跃升开始后的 13 - 18 个月内，即次年 5 - 10 月，就不再打破记录。在现实世界中，全球 SST 在 2024 年 7 月就降至记录水平以下，与模型模拟结果相符。而且，多数情况下，SST 异常会在跃升后的 1 - 2 年内恢复到之前的水平。不过，在少数模拟中，SST 异常在未来 10 年甚至更长时间都未恢复到跃升前水平，但最终也会回归到预期的长期变暖趋势。
   研究结论表明，2023 - 2024 年全球平均 SST 的破纪录跃升是一次极端事件，在当前变暖速率下，是百年一遇的现象，若无人为变暖，几乎不可能发生。气候模型能够模拟出这类全球 SST 跃升事件，且模拟的 SST 异常下降时间与观测结果一致。基于这些模拟结果，研究人员认为 SST 很可能在 2025 年 9 月前恢复到跃升前的水平。即使未能恢复，也会在几年内回归长期趋势。这一研究成果增强了人们对气候模型的信心，未来可利用这些模型进一步研究此类极端事件的持续时间、强度、驱动因素，量化其对区域天气系统以及陆地和海洋生态系统的影响。这对于预测气候变化趋势、制定应对策略具有重要的科学指导意义，为人类应对气候变化挑战提供了有力的理论支持。