1.1 近百年来全球气候变化

全球气候变化主要指温室气体增加导致的全球变暖，是美国气象学家詹姆斯·汉森于1988年6月在美国参众两院听证会上首先提出的。

气候是指一个地区在某段时间内所经历过的天气，是一段时间内天气的平均或统计状况，反映一个地区的冷、暖、干、湿等基本特征。它是大气圈、水圈、岩石圈、生物圈等圈层相互作用的结果，是由大气环流、纬度、海拔、地表形态综合作用形成的。

气候变化是指气候平均值和气候极端值出现了统计意义上的显著变化。平均值的升降，表明气候平均状态的变化；气候极端值增大，表明气候状态不稳定性增加，气候异常愈加明显。联合国政府间气候变化专门委员会（Intergovemmental Panelon Climate Change，IPCC）定义的气候变化是指基于自然变化和人类活动所引起的气候变动；而《联合国气候变化框架公约》定义的气候变化是指经过一段时间的观察，在自然气候变化之外由人类活动直接或间接地改变全球大气组成所导致的气候改变。

气候变化是一个与时间尺度密不可分的概念，在不同的时间尺度下，气候变化的内容、表现形式和主要驱动因素均不相同。根据气候变化的时间尺度和影响因素的不同，气候变化问题一般可分为三类，即地质时期的气候变化、历史时期的气候变化和现代气候变化。地质时期的气候变化是指万年以上尺度的气候变化，如冰期和间冰期的循环；历史时期的气候变化是指人类文明产生以来（一万年以内）的气候变化；现代气候变化一般被视为1850年有全球器测记录以来的气候变化。

国际岩石生物圈计划和斯德哥尔摩环境调节力中心联合实施的一项研究，在2009年发布了一份关于人类安全利用“地球极限”报告的扩充。该扩充报告评估了9个地球极限，认为人类已经越过气候变化、物种减少、土地利用变化、化肥污染4个极限。而作为地球九大极限之一的气候变化已非常严重。

科学家指出，20世纪后半叶是北半球1300年来最为暖和的50年。在过去的100年间，世界平均气温上升了0.74℃。

世界气象组织发布的《2020年全球气候状况》显示，目前全球平均温度比工业化前的平均温度约升高1.2℃，2020年是人类有记录以来最热的3个年份之一，2011～2020年是有记录以来最热的10年，2015年以来的6年则是有记录以来最热的6年。

近百年来全球海洋表面平均温度上升了0.89℃（范围在0.80～0.96℃之间），全球海洋热含量持续增长，并在20世纪90年代后显著加速。

在全球气候变暖的背景下，近百年来中国地表气温呈显著上升趋势，上升速率达（1.56±0.20）℃/100年，明显高于全球陆地平均升温水平（1.0℃/100年）。1951～2019年中国区域平均气温上升率约为0.24℃/10年，北方增温率明显大于南方，冬、春季增暖趋势大于夏、秋季。

局地出现了极寒天气，并不能改变全球气候变暖的总趋势。2020年12月～2021年1月，影响我国的冷空气活动频繁，东北北部、内蒙古东北部地区出现了零下四十几度的低温，北京南郊观象台观测到−19℃的低温。2021年2月，美国多州也遭遇极端寒潮侵袭。但全球变暖的大趋势并非一两次寒潮天气过程就可以改变的。例如，我国冬季最冷的地区是东北北部地区，其中大兴安岭北部1月的平均气温低达−30℃，1969年2月13日漠河站出现了−52.3℃的最低气温，是我国冬季气温记录的最低值。2021年1月漠河站温度虽然也降低至零下四十多度，但这个温度与历史记录还有一定的差距，附近地区的其他监测站也都没有出现突破历史极值的低温。呼伦贝尔市根河市在1961年1月4～19日曾经出现过连续16天日最低气温小于−40℃的寒冷天气，而在1981～2010年的30年中，虽然几乎每年冬天也都会出现最低气温低于−40℃的寒冷天气，但寒冷程度和持续时间与历史上出现的严寒相比都相差很多。

2008年1月我国南方地区出现了严重的雨雪冰冻灾害，虽然2008年1月全国平均气温（−6.6℃）较常年同期（−5.9℃）偏低了0.7℃，是1986年1月以来的最低值，但是这个气温仍然远高于1977年1月和1955年1月（1977年1月全国平均气温接近−9℃，1955年1月低于−8℃）。2008年1月我国南方地区出现大范围的低温雨雪冰冻天气期间，日最低气温并没有降得太低，如1月安徽省仅有5个市县的极端最低气温低于−10℃，最低的是砀山1月29日出现的−12.2℃，其次是阜阳1月31日出现的−11.7℃。但是，在20世纪80年代之前，一场寒潮袭来会使长江沿岸地区的最低气温普遍下降到−10℃以下。如1969年1月，一场寒潮过后，武汉、长沙、南京、上海等地的最低气温分别降至−17.4℃、−9.5℃、−13.0℃和−7.2℃，从这些站点极端最低气温的历史记录来看，武汉的极端最低气温可达−18.1℃，长沙可达−11.3℃，长江北岸合肥的极端最低气温更是可降至−20.6℃。

从自然现象上来看，1977年冬天长江沿岸的洞庭湖、鄱阳湖、太湖等几大湖封冻了7～10天，1955年冬天洞庭湖也出现大范围冰冻，岳阳楼下最大冰厚达1m。20世纪80年代以来，即使是在2008年1月，洞庭湖、鄱阳湖和太湖这些大湖也都没有出现封冻现象。我国东部地区的这些大湖大河在历史上很多年份的冬天里也都出现过封冻现象，如1893年上海遭遇寒潮袭击，吴淞江和太湖都出现冰封，一度可以人行冰上；1862年黄浦江结冻也长达半个月。

那么，为什么在全球变暖的背景下仍然会出现一些低温事件？这是因为，气候变化体现在两方面，一是全球气候系统中气候要素的平均态变化，二是变化的幅度发生改变，也即气候变率发生改变，就是极端天气气候事件的增多增强。在全球气候变暖的大背景下极端天气气候事件频发，虽然从总体上看变暖事件呈增多增强趋势，而寒潮、极端低温等冷事件的出现频率总体呈降低趋势，但并不意味着冬季就不会出现低温天气了，极端冷事件仍然有可能出现。