在工业革命以来的人类活动影响加剧的背景下，地球正以前所未有的速率变暖，但不同区域和不同层次的气温变化对人类活动响应的敏感性存在一定的差异。受人类活动影响的气候变化信号超过气候系统内部变率噪声的出现时间节点（ time of emergence, TOE ）通常被认为是检测气候变化、开展气候预测与风险评估的关键变量，通过计算气候要素信噪比获得 TOE 可以更明确地判别气候变化对人为强迫的响应。
本研究利用 CMIP6 多模式输出的对流层气温资料，系统分析了 1850 年以来对流层气温对人类活动响应时间的时空差异（图 1 ）。结果表明：（ 1 ）地表气温变化信号并不能直接反映 TOE 的早晚。在中高纬地区虽然变暖幅度大，但因为内部变率噪声高，所以 TOE 相对较晚；而在变暖信号较小的低纬地区其气温 TOE 反而相对更早。（ 2 ）对流层温度的 TOE 表现出明显的纬度依赖性，从南极到北极呈“ M” 型分布，即对人类活动响应的气温信号首先在低纬地区出现，随后在高纬出现，而中纬地区出现最晚。随着海拔高度的增加，热带地区的 TOE 不断提前，显示了气温变化对高度的依赖性。（ 3 ）该研究也讨论了一些典型地区气温 TOE 的变化特征和机制，指出赤道东太平洋地区深受 ENSO 控制的气候系统内部变率影响，导致其各层气温的 TOE 比赤道西太平洋暖池区域晚 10 ～ 20 年；虽然中国、美国和欧盟 (27 国 ) 这三个世界上最大的经济体高碳排放开始时间早晚明显不同，但它们的气温 TOE 时间相近。
这一研究通过评估不同区域与不同层次气温变化对人类活动的敏感性为认识与全球变暖相关的人类世研究提供了新的视角，有助于我们更好地理解地球气候系统对全球变暖的响应并预测未来气候的变化。
这项研究成果已在线发表于国际学术期刊 Environmental Research Letters 上，中国科学院地球环境研究所张舒蕾博士研究生为第一作者。该项工作得到国家自然科学基金（ 41991254 ）和中国科学院战略性先导专项（ XDB40030100) 等项目的联合资助。
文章信息与链接：
Zhang SL, Liu XD, and Dong BW, Spatiotemporal characteristics of the time of emergence for anthropogenic tropospheric temperature changes based on the CMIP6 multi-model results, Environmental Research Letters, 2024, 19, 044052.
https://doi.org/10.1088/1748-9326/a d34e6
图1 基于CMIP6多模式集合平均获得的对流层各层1850-2014年年均温变化线性趋势、信号、噪声和TOE（气温对人类活动响应信号的时间）的全球分布