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原创 陈智帆、孙颖等 国家气候中心 2026年7月27日
全球变暖已显著改变东亚冬季风区温度背景，但近年来该地区仍发生多次高影响极端低温事件，并造成严重影响。因此，认识人为强迫对这类事件发生概率的影响，成为气候变化研究中的重要科学问题。已有研究主要关注近期单次极端低温事件中的人为影响，而对于不同历史时期人为强迫作用的演变，以及外强迫是否通过关键大气环流产生影响，仍缺乏系统认识。
近日，国家气候中心研究团队在《Environmental Research Letters》发表研究成果。该研究以冬季平均温度（Tave）和冷夜指数（TN10p）来分别表征季节性低温事件以及低温频发事件，并基于ERA5再分析和CMIP6多模式集合数据，首次从百年尺度系统评估了人为强迫对东亚冬季风区极端低温事件发生概率的影响，同时评估了西伯利亚高压在人为影响过程中的环流调节作用。
研究发现，20世纪中后期，温室气体增暖作用倾向于降低事件发生概率，而人为气溶胶的冷却效应则产生相反影响，两者的作用相互抵消，使总人为强迫的净效应并不明显。进入21世纪后，随着温室气体作用快速增强，其影响逐渐超过气溶胶，使总人为强迫表现出明显降低极端低温事件概率的作用。在近期2018年冬季事件中，当前气候背景下，类似事件的发生概率已因人为强迫明显降低，基于Tave和TN10p指标评估的降低幅度分别约为6倍和14倍（图1）。
图1. 基于冬季平均温度(Tave)和冷夜指数(TN10p)定义的四个典型极端低温事件的人为影响归因结果. (a-d)分别为ALL、GHG、AA和CTL试验模拟得到的1931、1977、2011和2018年极端低温事件的概率密度函数(PDF); (e-g)分别为ALL、GHG和AA强迫下四个事件的风险比(RR, 黑色水平线)及其95%置信区间(阴影). (h-n)同(a-g), 但为基于TN10p定义的极端低温事件结果. 深灰色虚线表示基于1951-2024年ERA5数据计算得到的Tave和TN10p 10年重现水平阈值, 分别为−1.38℃和8.03%.
研究同时关注了外强迫通过西伯利亚高压产生的环流调节作用。结果表明，外强迫导致的西伯利亚高压强度以及空间结构的长期变化，对极端低温事件概率几乎没有影响，且随时间没有明显改变。这主要是由于西伯利亚高压本身对外强迫的响应较弱，其强度和空间结构均未出现显著长期变化（图2）。
图2. 基于西伯利亚高压强度和关键环流型相似度的极端低温事件介导效应归因结果. (a、b)分别为基于Tave表征的四个典型极端低温事件对应的SH强度归因风险比(RRISH)和关键环流型相似度归因风险比(RRCorr)及其95%置信区间(阴影); (c、d)同(a、b), 但为基于TN10p表征的极端低温事件结果. (e、f)分别为基于Tave表征的5年和20年重现期事件的滑动风险比及其95%置信区间; (g、h)同(e、f), 但为基于TN10p表征的极端低温事件结果.(e–h)中不同重现期事件对应的阈值标注于各图右上角. 阴影表示95%置信区间.
本研究首次从百年尺度视角揭示了极端低温事件中人为影响以及环流调节作用的演变特征，深化了对全球变暖背景下极端低温事件概率变化及其驱动机制的认识，为冷灾风险评估和气候适应提供了科学依据。
该研究由国家气候中心博士后陈智帆、国家气候中心孙颖研究员、王东阡研究员和中国科学院大气物理研究所姜大膀研究员合作完成，得到国家重点专项(2025YFF0812004)、国家自然科学基金 (U2342228)、中国气象局创新发展专项计划(CMACXFZ2026J044)等项目的共同资助。
【引文信息】
Chen, Z. F., Sun, Y., Wang, D. Q., Jiang, D. B., 2026. Century-scale attribution of winter extreme cold events in the East Asian monsoon region[J]. Environ. Res. Lett. 21, 144017. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ae886f
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