用區(qū)域氣候模式的模擬結(jié)果歸因了自然變化和人類活動(dòng)對(duì)中國(guó)氣候的貢獻(xiàn)。

從氣候的角度看,，任何一個(gè)觀測(cè)到的區(qū)域或流域尺度的氣候要素,，包括降水、徑流、洪水,、干旱極端事件的變化都是氣候系統(tǒng)內(nèi)部的自然變率,、太陽活動(dòng)和火山活動(dòng)構(gòu)成的自然強(qiáng)迫以及溫室氣體、氣溶膠等大氣成分變化和土地利用變化等人為強(qiáng)迫共同作用的結(jié)果,。根據(jù)IPCC 給出的定義,，評(píng)價(jià)多種因子對(duì)一個(gè)具有顯著性變化趨勢(shì)變量的相對(duì)貢獻(xiàn)的過程屬于檢測(cè)與歸因研究范疇。

水文要素變化趨勢(shì)的歸因研究是在20 世紀(jì)末,。21 世紀(jì)初,，當(dāng)IPCC 第一工作組(氣候變化科學(xué)基礎(chǔ)) 的第二次評(píng)估報(bào)告明確揭示出近100 年觀測(cè)到的全球平均氣溫升高不像是自然變率引起，人為強(qiáng)迫信號(hào)已從自然變率中浮現(xiàn)出來,，人類活動(dòng)導(dǎo)致的溫室氣體排放已經(jīng)對(duì)全球變暖產(chǎn)生影響之后開展起來的,。

▋ 1) 對(duì)觀測(cè)的水文要素序列變化趨勢(shì)的檢測(cè)與歸因研究是一項(xiàng)具有重要科學(xué)意義與實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的研究。因?yàn)橹挥姓_認(rèn)識(shí)已經(jīng)發(fā)生的水文現(xiàn)象隨時(shí)間變化的原因,，才有可能正確的預(yù)估未來洪水,、干旱及水資源的變化趨勢(shì)。也只有了解當(dāng)前氣候發(fā)生了怎樣的變化,，其變化的原因以及何時(shí)何地以何種方式對(duì)水文水資源產(chǎn)生了影響,，水管理及決策者才有可能針對(duì)性地制訂相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施與風(fēng)險(xiǎn)管理。

▋ 2) 水文的歸因研究是長(zhǎng)序列觀測(cè)的水文要素變化趨勢(shì)中甄別出氣候系統(tǒng)內(nèi)部的自然變率,、太陽活動(dòng)和火山活動(dòng)構(gòu)成的自然強(qiáng)迫以及溫室氣體,、氣溶膠等大氣成分變化和土地利用變化等人為強(qiáng)迫的貢獻(xiàn)大小。

▋ 3) 水文變量的歸因研究應(yīng)將水文循環(huán)的大氣分支與陸地分支結(jié)合起來,，建立在對(duì)水文循環(huán)演變規(guī)律完整的正確的描寫基礎(chǔ)上,。

▋ 4) 對(duì)長(zhǎng)系列水文氣候數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合性的統(tǒng)計(jì)分析，研究影響徑流,、洪水,、干旱年際與年代際變化與區(qū)域氣候現(xiàn)象之間的相關(guān)關(guān)系，為水文歸因研究提高事實(shí)依據(jù),。

▋ 5) 改進(jìn)并提高海-陸-氣耦合的氣候模式,，提高其對(duì)區(qū)域降水時(shí)空變化的模擬能力以及分離人為氣候強(qiáng)迫、自然氣候變率,、流域人類活動(dòng)對(duì)水文循環(huán)變化的影響是水文變量歸因研究的重要途徑,。

氣候變化的原因一般包括自然強(qiáng)迫(地球軌道參數(shù)變化、太陽常數(shù)和火山活動(dòng)等),、氣候系統(tǒng)的內(nèi)部變率和人類活動(dòng)(溫室氣體和氣溶膠排放,、植被覆蓋和土地利用變化等)等。對(duì)氣候變化的歸因研究目前多數(shù)使用氣候模式進(jìn)行,，利用自然和人為強(qiáng)迫等因子分別和共同驅(qū)動(dòng)全球氣候模式(GCM) 比較不同強(qiáng)迫下模擬結(jié)果與觀測(cè)的差別,，從而區(qū)分不同強(qiáng)迫因子的貢獻(xiàn),。

使用區(qū)域氣候模式RegCM4.0，單向嵌套一個(gè)全球模式,，進(jìn)行了中國(guó)及其各主要水文流域氣候變化成因的模擬試驗(yàn),。區(qū)域氣候模式較高的分辨率，使得它在改進(jìn)全球模式氣候態(tài)模擬的基礎(chǔ)上,，所模擬的歷史氣候變化趨勢(shì)也和觀測(cè)更加接近,。在RegCM4.0 “有” 和“無” 人類活動(dòng)兩個(gè)試驗(yàn)對(duì)比的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了人類活動(dòng)(溫室氣體排放) 和自然變率對(duì)中國(guó)地區(qū)歷史氣候變化的成因分析,。

表  人類活動(dòng),、自然變率對(duì)氣溫變化的影響

結(jié)果表明，在最近45 年(1961 ~2005 年) 觀測(cè)的變暖中,，自然變率除引起青藏高原等地的氣溫降低外,，在中國(guó)大部分地區(qū)都起到增溫的作用，增溫幅度在新疆北部,、東北和華北等地最大,，同一時(shí)期溫室氣體排放引起的增溫則在青藏高原最大，且其作用在大部分地區(qū)大于自然變率,，全國(guó)平均的增溫中,，80%的貢獻(xiàn)來源于溫室氣體排放。

表  人類活動(dòng),、自然變率對(duì)降水變化的影響

在觀測(cè)中,，近幾十年中國(guó)東部降水呈現(xiàn)“南澇北旱” 特征，西北有轉(zhuǎn)濕趨勢(shì),。對(duì)模式結(jié)果的分析表明,，東部地區(qū)的“南澇北旱” 可能主要是自然變率起到了主導(dǎo),，溫室效應(yīng)的作用實(shí)際呈現(xiàn)某種“北澇南旱” 的特征,。在自然變率情況下，西部地區(qū)降水為減少,，觀測(cè)中的增加主要是由于人類活動(dòng)引起的溫室氣體排放造成的,。但總體來說，降水由于其復(fù)雜性及目前氣候模式的不完善,，其歸因分析的不確定性相對(duì)氣溫較大,。

需要指出的是，對(duì)于區(qū)域級(jí)氣候變化的成因分析是一個(gè)非常復(fù)雜和困難的問題,，我們（《中國(guó)陸地水循環(huán)演變與成因》：羅勇 姜彤 夏軍 等著.北京: 科學(xué)出版社,，2017.9）在這里僅做了一些初步的探討。其中尚存在的問題,，首先包括如嚴(yán)格意義上的檢測(cè)和歸因研究,，需要多模式和多樣本的集合,，確定其統(tǒng)計(jì)意義上的顯著性，并給出信度范圍(Bindoff et al.,，2013,；Zhang et al.，2013),，而目前區(qū)域模式雖然已有廣泛應(yīng)用,，如在氣候變化模擬和預(yù)估等方面，但開展的相關(guān)歸因試驗(yàn)的數(shù)目還非常少,，不能進(jìn)行相關(guān)的統(tǒng)計(jì)分析,。其次，本書僅考慮了人類活動(dòng)中溫室效應(yīng)的作用,，其他如氣溶膠排放和土地利用改變等,，也是影響氣候變化的重要因子，尤其是在區(qū)域尺度上,，如這兩者在中國(guó)地區(qū)即為非常突出的問題,。因此，本書的意義更多在于提供一個(gè)方法進(jìn)行區(qū)域氣候變化成因的研究,，所得的結(jié)論也具有更多定性的性質(zhì),。更全面和正確的認(rèn)識(shí)和了解中國(guó)區(qū)域氣候變化的成因，尚需開展大量的區(qū)域氣候變化模擬和分析工作,。