一、研究气候变化及其带来的气象灾害
（一）探索全球气候变化趋势的新信息
1．分析全球气候变暖趋势的新发现
⑴全球气候模型预测显示气候变暖趋势无法改变。[1]2012年7月，俄罗斯媒体报道，气候变化是人类遇到的主要问题之一，各国学者也一直致力于研究出更加精准的全球气候变化预测模型。日前，俄罗斯科学院大气物理研究所一个研究小组，利用其最新研制出的全球气候模型，预测未来300年的全球气候变化。根据其预测结果，即使人类保持最为谨慎的活动，也无法改变全球气候变暖的趋势。
研究小组为该模型设定测试了三种前提情况：
其一，研究人员以当前人类活动情景作为气候模型预测基础，同时也考虑人类生产活动强度、温室气体排放量、平流层及对流层中硫酸盐悬浮物变化，以及太阳辐射等常量数据和农业种植面积变化等因素，对公元850年至2300年期间的气候进行了多次推演试验。结果显示，气候模型真实地反映了全球过去和现在的气候变化，包括地表气温变化。从1906年至2005年，温度上升的速度为每百年0.74℃± 0.18℃。
至于未来气候变化，21世纪全球气温，根据人类生产活动的强度不同，将升高1.1℃～2.9℃。如果将人类的活动降为最小，那么最乐观的预测结果，是23世纪末全球温度与21世纪末相比降低0.5℃，不过这个温度也比现在高0.6℃。因此，气候变暖导致靠近北极的永冻层开始融化，其分布面积开始缩小，而300年过后部分永冻层得以恢复，面积将达到1200万平方公里。
其二，研究人员采用较为严重的情景进行预测，结果显示，22世纪到23世纪全球气候变暖，温度将升高0.2℃～3.3℃，而北半球北回归线以北的大陆则升高6℃～10℃，永冻层的面积将由目前的1800万平方公里缩小到400万～1100万平方公里。如果将人类22世纪到23世纪的活动强度设为最大，那么全球的永冻层就全部消失，不复存在。
其三，研究人员指出，如果全球气候变暖的趋势一直持续的话，将导致二氧化碳的排放大于吸收，地球生态系统现在可能正在向大气中排放二氧化碳，而不是像20世纪那样吸收二氧化碳。这种情况如果继续到21世纪末，即便是最轻微的人类活动，也将导致地球生态系统向大气中排放二氧化碳。
⑵研究表明地球容不得温度升幅在限定值内再升半度。[2]2016年4月21日，国外媒体报道，史上首个关于气候变化的全球性协定《巴黎协定》提出，将全球平均温度升幅与前工业化时期相比控制在2℃以内，并继续努力、争取把温度升幅限定在1.5℃内。瑞士与德国、奥地利、荷兰等国科学家联合组成的研究小组，在《地球系统动力学》上发表的研究报告认为，如果全球温度升幅从1.5℃到2℃，这增加的0.5℃，将会给气候变化带来重大影响。
他们的研究表明，到2100年，因全球变暖，如果温度升幅从1.5℃到2℃，这增加的0.5℃将意味着全球海平面将再上升10厘米，并且较长时间的热浪会导致几乎所有的热带珊瑚礁处于危险之中。研究人员表示，他们考虑了11个不同的指标，包括极端天气事件、水的供应、作物产量、珊瑚礁退化和海平面上升，研究显示，温度升高1.5℃和2℃，这些指标将有显著的差异变化。
他们发现，在全球一些热点地区，预计温度升幅2℃的话，其对气候的影响显著大于1.5℃的情况，例如地中海地区，会遭遇因气候变化引起的持续干燥。随着全球气温上升1.5℃，该地区的淡水供应将比20世纪末减少10%。而上升2℃时，研究人员预计淡水供应则会减少80%左右。
在热带地区，因这半摄氏度升温造成的气候变化的差异，可能对作物产量带来不利后果，特别是在美国中部和非洲西部。平均而言，当气温升幅从1.5℃上升到2℃，当地热带玉米和小麦减产的数量将增加两倍。
研究结果进一步表明，气候风险发生的威胁程度超出之前的想象，并为支持应对气候变暖脆弱的国家发出的呼吁提供了科学证据。
2．分析气候变化趋势对地球磁场关系的新发现
发现气候变化具有长期影响地球磁场强度的趋势。[3]2013年9月，日本海洋研究开发机构的一个研究小组，在《物理评论快报》杂志上发表论文称，他们研究发现，地球磁场强度发生变动，是由于极地冰盖增减，导致地球自转速度出现变化造成的。这将有助于研究气候变化与地球磁场变化之间的关系。
地球磁场，不仅能避免对生物来说有害的宇宙射线和太阳风，还能防止大气的散逸。科学界早已认识到，地球磁场是不断变化的，不仅强度不恒定，磁极也会发生变化。最近的一次磁极逆转发生在约70万年前。通过调查海底沉积物，也发现了地球磁场强度曾出现大幅变动的证据，不过与气候变化之间存在怎样的关联并不清楚。
地球以数万年为一个周期，反复出现高纬度地区被冰盖覆盖的冰川期和冰川衰退、比较温暖的间冰期。
研究小组发现，冰盖大小出现变化后，地球自转速度就会受到影响。他们为了调查地球自转速度变化，与地球磁场变化的关系，利用计算机模型推算发现，地球磁场强度会随地球自转速度的变化而变化。即使自转速度只有2％的变化，磁场强度的变化会达到20％至30％。
这一研究成果显示，地球磁场会受到气候变化趋势的长期影响。研究人员认为，由于全球气候在变暖，冰盖正在不断减少，虽然规模还相当小，但是地球的自转速度和磁场强度有可能相应出现变化。
（二）探索地球极地气候变化的新信息
1．研究南极地区气候变化的新进展
⑴发现南极冰芯含有过去大规模气象变迁痕迹。[4]2017年3月，日本理化学研究所一个研究小组，在《地球化学杂志》网络版上发表研究成果称，他们对2001年在南极内陆挖掘的含有各种成分的冰芯，进行离子浓度分析，结果发现，冰芯存在来自平流层的成分和过去大规模气象变化的痕迹。
南极内陆被厚度平均超过2000米的冰床覆盖。冰床由降雪堆积而成，以各种形式保存着过去的气候变动和环境变迁等信息。日本南极科考队在南极富士圆顶附近，钻探到超过3000米深的冰芯，这些冰芯的历史可追溯至72万年前；而深约至85米的浅层部分则有2000年历史。迄今为止，科学家尚未对南极冰芯按年份进行系统分析，而此类分析能够发现详细的化学特征，获得过去气候变动和环境变迁的重要信息。特别是浅层冰芯记录了人类历史活动，可以评估自然现象和人类活动对气候和环境的影响。
研究小组在报告上说，他们把6.5米至7.7米深的冰芯，按年份划分(每一年份为3厘米至4厘米)，约为公元600年至1900年，并制作出1435个冰芯样本。然后，利用高感度离子色谱装置，对10种负离子和5种阳离子浓度进行测定，精度在5%之内。结果发现，1435个样本的平均化学成分与来自海水的海盐成分完全不同。
研究小组解释说，这是因为南极富士圆顶附近雪中含有的物质，不仅是对流层，即距地表约8公里从沿海运送来的海盐等物质，还有从平流层，即距地表8公里至50公里而来的众多其他物质。研究人员对各种离子浓度进行分析，结果发现了数个样本的钠离子和氯离子浓度非常高。这显示，在冰芯记录的1300年间，至少发生了数次大规模的气象变动现象，即非常大的低气压侵入内陆，气流从沿海携带海盐成分至南极内陆。但引起这种气象的原因，还有待今后研究。
⑵首次量化气候变化对南极无冰区的影响。[5]2017年7月，澳大利亚昆士兰大学生态学家贾斯敏·李领导的一个研究小组，在《自然》杂志发表的一篇论文，报告了关于21世纪气候变化对南极无冰区影响的量化评估结果，这在国际生态研究上尚属第一次。
无冰区仅占南极洲面积的1%，但却是南极全部陆地生物多样性的所在。一直以来，无冰区基本被研究人员忽略了，因此，有关气候变化对于南极物种、生态系统及其未来保护的影响，存在着较大的认知空白。
长期以来，大量资源都被用来研究气候变化对于南极冰盖和海平面的影响。相比之下，人们近来才开始评估气候变化及相关冰融对南极原生物种，如海豹、海鸟、节肢动物、线虫、微生物和植物等的影响。
此次，澳大利亚研究小组发现，南极半岛未来的预期气候变化最大。在联合国政府间气候变化专门委员会模拟的两种气候作用力场景中，他们取其中更极端的一种场景：到21世纪末，无冰区将扩大约1.7万平方公里，增长近25%；而南极半岛无冰区若扩大三倍，则可能彻底改变生物多样性栖息地。
南极洲栖息地扩大和连通性提高，一般被解读为对生物多样性变化有正向意义。但现在科学家们仍不清楚其潜在的负面效应是否会超过生物多样性收益。论文作者假设，这些变化最终也可能导致区域尺度上生物同质化，竞争力较弱物种灭绝，入侵物种扩散。
他们研究的结论表示，如果温室气体排放减少，并且人为造成的升温维持在2℃以内，那么，无冰区栖息地以及依赖于它们的生物多样性，所受影响将有望降低。
2．研究北极地区气候变化的新进展
⑴多国科学家同赴北极研究气候变化。[6]2019年9月23日，新华社报道，来自19个国家的科学家团队日前乘坐德国“北极星”科考船前往北极。他们要在为期一年的全季节周期里，以北极为中心，展开对全球气候变化的科学研究。这是迄今最大规模的北极科学考察项目。
这一科考项目耗资约1.4亿欧元。据项目官网介绍，来自德国、美国、中国、俄罗斯等19个国家，超过70个科研机构的联合科学家团队，已于20日夜间乘船从挪威北部特罗姆瑟起航，目前正在奔赴北极途中。
团队途中就会在冰上布置科研观测站，科学家会轮流开展各项科学研究。据悉，整个项目期间参与其中的科学家约有600人。
团队负责人、来自德国阿尔弗雷德·韦格纳研究所的马库斯·雷克斯，在行前新闻发布会上介绍，他们希望能在北极收集急需的数据和信息来理解地球气候。
雷克斯说，北极是全球“气候变化的中心”，却是人类在气候系统中了解最少的一环。在当前气候研究领域的诸多气候模型中，北极地区都是存在“最大不确定性”的区域，但又是全球变暖最快速的地区。
⑵发现北极变暖速度是其他地区的两倍。[7]2017年5月，丹麦科学家斯科夫加德·奥尔森主持的丹麦能源、公共事业与气候部北极项目组，是一个由90多名各类专家组成的研究团队，他们撰写成《北极雪、水、冰和永久冻土报告》，对北极地区进行了的一次大规模的考察评估。这份报告显示，北极地区的变暖速度，是地球其他地区的两倍。同时，气候变暖正在加速北极冰层融化，进而促使海平面上升。
这份评估报告记录了，北极地区因气候变化而正在发生的海量变化：从海冰衰退和冰川融化到生态系统和天气模式的变化。该评估发现，从2011年到2015年，北极地区比1900年有记录以来的任何时候都要暖和。报告指出，目前北极地区的海冰在继续减少，并且与2000年前的观测结果相比，北美洲和欧亚大陆的北极地区，每年6月的积雪覆盖程度减少了一半。
研究人员表示，这是每几年便由北极监测和评估计划出具的一份综合评估报告。作为一个科学团体，北极监测和评估计划向构成北极理事会的各国政府提交这份报告，该理事会是一个能够影响该地区议题的论坛。上一次评估报告于2011年发布。
名为北极21世纪的一个环保组织网络主席雷夫·波默兰斯表示：“带回家的消息是，北极正在瓦解。” 他说：“北极的命运，必须从科学观察的世界，转移到政府政策的世界。”
考虑到包括北极在内的所有融化源，该报告增加了对全球海平面上升的预测。科学家新的最低估计值，几乎是政府间气候变化专门委员会在2013年针对一些排放情景发布的数值的两倍。事实上，最新的计算表明，政府间气候变化专门委员会对海平面上升的中间估计值，现在应该被视为最低估计值。
这份北极报告指出，在一个场景中，假设碳排放增长略高于2015年的《巴黎气候协议》设定的目标，但仍实现了相当大的减少，那么到2100年，海平面将至少比2006年的水平升高0.52米。在“一切如常”的情况下，海平面则最低升高0.74米。
负责协调这份评估报告并主持项目组开展工作的奥尔森指出，尽管到本世纪末，温室气体排放量的急剧减少将产生重大变化，但北极在未来几十年中仍有可能发生戏剧性变化。他表示：“到本世纪中叶，那时的北极将与我们今天看到的北极大不相同。”
北极是指北纬66°34′（北极圈）以北的广大区域，也叫做北极地区。北极地区包括极区北冰洋、边缘陆地海岸带及岛屿、北极苔原和最外侧的泰加林带。如果以北极圈作为北极的边界，北极地区的总面积是2100万平方千米，其中陆地部分占800万平方千米。也有一些科学家从物候学角度出发，以7月份平均10℃等温线（海洋以5℃等温线）作为北极地区的南界，这样，北极地区的总面积就扩大为2700万平方千米，其中陆地面积约1200万平方千米。而如果以植物种类的分布来划定北极，把全部泰加林带归入北极范围，北极地区的面积就将超过4000万平方千米。
⑶研究显示因三十年升温10℃而正在形成“新北极”。[8]2020年9月，美国科罗拉多州国家大气研究中心劳拉·兰德勒姆和玛丽卡·霍兰德等专家组成的研究小组，在《自然·气候变化》杂志上发表研究成果，他们的研究显示，长期冻结的北极地区已经开始进入全新的气候系统，其特征是冰层融化、温度上升和降雨天数的增加，这三个数值已远远超出了以往的观测范围。
挪威的朗伊尔城，位于斯瓦尔巴群岛上、朗伊尔河谷的下游，这里地处北纬78度，距离北极点只有1300公里，是世界上距离北极最近的城市。这里曾经冰川覆盖率高达约60%，岛上有白雪皑皑的山脉和绵延不绝的峡湾。如今，全球变暖正在对斯瓦尔巴群岛产生巨大的影响。根据挪威的气象数据，过去30年来，该岛冬季平均气温上升了10℃，这对当地整个生态系统造成了破坏。
研究小组专门考察了北冰洋海冰面积、气温和降水模式的变化。他们发现，海冰减少的变化程度远超过去几十年。换句话说，在气候变化的推动下，至少有一个信号意味着“新北极”已经出现，即海冰的减少。
随着时间的推移，海冰减少的情况只会变得更糟糕。在极端气候下，夏季海冰覆盖面积最晚将在21世纪70年代降至100万平方公里以下。大多数科学家认为，这意味着北极“无冰”状态出现的时间将会提前。
据了解，海冰会对北极的温度产生深远的影响。冰有一个明亮的反射性表面，有助于将太阳光从地球上散射出去。厚厚的海冰还有助于使海洋隔热，在冬天将热量“锁”在地下，并防止热量“逃逸”到北极寒冷的空气中。随着海冰变薄和消失，海洋在夏天能够吸收更多的热量。而在冬天，热量将会轻易穿过变薄的冰层散逸到空中，从而使大气变暖。
而海冰减少的研究结果证实，一个新的北极已经出现。如果全球气温继续以目前的速度上升，本世纪末之前，全球气候系统将会变得“面目全非”。海冰的变化是一个明确的迹象，这表明气候变化不是未来的问题，它已经极大程度上重塑了今天的地球。同时，这也为北极生态系统和依赖它生存的人类带来巨大的困扰和担忧。
“新北极”将变得更温暖、更多雨、冰层面积更少。过去常见的动物可能会消失，取而代之的是新迁入的物种。人类利用海冰狩猎和捕鱼的机会也可能会减少。兰德勒姆说：“人类需要立即采取行动。对那些生活在北极的人们来说，无论是人类、动物还是植物，气候变化都不是未来的事，这是此刻正在发生的事情。”
⑷发现气候变暖使北极冰湖融化逐步提早。[9]2016年12月，英国南安普敦大学教授贾杜·达什等专家组成的一个研究团队，在《科学报告》杂志上发表论文称，北极那些冬季冰封的湖泊会在每年春季升温时融化，他们近日研究显示，在全球变暖的大背景下，这些冰湖的融化时间正呈现越来越早的趋势。
研究团队通过卫星图像对北极地区1.3万多个湖泊在2000年至2013年间的结冰和融化状况进行长期观察。这些湖泊分布在北极地区的5个区域：阿拉斯加、西伯利亚东北部、西伯利亚中部、加拿大东北部和欧洲北部。
据他们的论文显示，在这一期间，结冰湖泊在春季开始融化的时间，每年平均会提前一天。达什说，这一观察结果，与其他相关研究成果都进一步展示了不断升高的气温，对北极地区带来的影响。
此外，研究人员还观察到，晚秋时节这些北极地区的湖泊表面开始结冰的时间点，也比以往推迟，导致整个结冰期缩短，但研究人员强调这还需要进一步的观察来确认。
⑸气候变暖或会引发北极永久冻土内汞释放。[10]2018年2月，美国地质勘探局的水文学家保罗·舒斯特领导的一个研究小组，在《地球物理研究快报》杂志上发表研究报告称，他们在北半球永久冻土内发现了大量的天然汞。分析显示，其数量相当于人类以往30年所排放汞的10倍。随着气候变暖，这一层冻土有消融的危险，可能会对全球人类健康和生态系统产生重大影响。
汞俗称水银，是自然界存在的元素，会与植物结合。通常植物腐烂分解时，会把汞释放到大气中，但北极地区植物不会完全分解，因此造成汞留在植物中。
不久前，该研究小组对阿拉斯加北部13个地点的永久冻土进行了深入钻探，结果在其中发现了大量的汞。目前发现的汞数量约为7.93亿公斤。基于2016年的数据，这几乎是过去30年来人类排放出的汞数量的10倍。而据研究人员估计，北部冻土内的汞储量总和为16.56亿公斤，这使其成为已知的地球上最大“汞库”。
舒斯特表示，此前科学家已经了解全球汞循环会给北极带去汞，但却没想到数量如此之高。这一发现，极大地改变了科学家对全球汞循环的认识。
更严重的是，这层冻土有因气温升高和气候变化而解冻的危险。汞释放起初会对北极野生动物构成风险，但最终将分散到整个地球。目前，该“汞库”对人类和食物链的影响仍是未知数，因为尚不清楚有多少会随着地球变暖进入生态系统。在某些形式下，汞是一种强大的神经毒素，会侵害中枢神经系统，引发行动障碍、出生缺陷等问题，当汞在食物链中传播下去，处在食物链顶端的人类因此也会遭受影响。而这些都是研究人员目前要量化和估算的重点。
⑹气候变暖使北极降雨量超过降雪量的时间早于预期。[11]2021年11月30日，加拿大曼尼托巴大学气候学专家米歇尔·麦克克里斯托尔及其同事组成的一个研究团队，在《自然·通讯》杂志网络版上发表论文称，他们研究表明，北极降雨量增加速率可能高于此前的预测，北极总降雨量超过降雪量的时间可能比此前认为的早数十年，并造成多种气候、生态系统和社会经济后果。
人们已经知道极地变暖的速度快于全球其他地方，在该区域造成巨大的环境变化。研究表明，在21世纪某个阶段，北极降雨量会超过降雪量，但还不清楚这一转变将于何时发生。
此次，该研究团队利用耦合模式比较计划的最新预测，评估了到2100年的北极水循环。研究人员发现，预计降水（如降雨和降雪）在所有季节都将增加。依季节和地区不同，预计降雨成为主要降水形式的时间，会比此前估计早10～20年，这与变暖加重和海冰更快减退有关。例如，此前的模型预计北极中心将于2090年转变为以降雨为主，但现在预计这一转变将发生于2060或2070年。
研究人员认为，北极转变为以降雨为主的温度起点，可能比此前模型估计的更低，甚至某些地区可能只需变暖1.5℃即会发生这种转变，如格陵兰地区。研究团队指出，我们需要更严格的气候缓解政策，因为当北极降水转变为以降雨为主，将会影响冰层融化、河流和野生动物种群，并且有重大的社会、生态、文化和经济影响。
（三）探索气候变化带来的雾霾灾害
1．研究大气中细颗粒物霾的新进展
⑴PM2.5首次成为霾预警指标。[12]2013年1月29日，《中国科学报》报道，昨天（1月28日），中国气象局预报与网络司针对霾预警信号标准进行修订，首次把PM2.5作为发布预警的重要指标之一。同日，中央气象台首次单独发布霾预警。
据了解，此次修订把霾预警分为黄色、橙色、红色三级，分别对应中度霾、重度霾和极重霾，以反映空气污染的不同状况。在预警级别的划分中，首次把反映空气质量的PM2.5浓度与大气能见度、相对湿度等气象要素并列为预警分级的重要指标，使霾预警不仅反映大气视程条件变化，更体现空气污染或大气成分的状态。同时，在霾预警中引入PM2.5浓度指标，也使得单独发布霾预警更具科学性和可操作性。
据介绍，雾由水汽组成，霾则由大量PM2.5等颗粒物飘浮在空气中而形成，一般呈灰色或黄色，是污染源排放和气象条件共同作用的结果。霾对百姓日常生活的影响较大，因此，针对霾的预警要兼顾时效性和准确性，在条件许可的情况下尽可能提前发布。
另外，据2013年4月19日央视新闻网报道，在征询了相关部门和专家的意见后，PM2.5的中文名字，今天终于尘埃落定，叫做：“细颗粒物”。
⑵研制能分析空气中单个霾微粒的光学显微镜。[13]2014年2月，日本媒体报道，日本工学院大学教授坂本哲夫等人组成的研究小组宣布，他们开发出一种新型光学显微镜，能够分析大气中细颗粒物(PM2.5)的单个霾微粒成分和内部结构，从而帮助鉴定这些霾微粒的来源、成分比以及对人体的危害程度。
PM2.5微粒是空气中直径小于等于2.5微米的颗粒物，它们能较长时间悬浮于空气中，导致污染。此前由于技术限制，通常只能分析这些微粒的平均成分，难以探清每个微粒的特征。研究人员报告说，通过让显微镜内产生大量离子，形成直径约0.04微米的离子束，可以切断PM2.5微粒或者削掉霾微粒表面，让他们能够观察霾微粒的内部结构。分析结果可以直观地以图像形式显示在计算机上。
PM2.5微粒有各种来源，如燃烧煤炭和石油时产生的气体，在大气中发生化学反应形成的硫酸盐和硝酸盐等。坂本哲夫说，希望能利用新型装置，更好地分析出相关微粒的特征和源头，从而采取相应的治理措施。
2．研究雾霾天气成因的新进展
⑴指出导致雾霾天气频发主要有三大原因。[14]2013年2月14日，中国新闻网报道，中国气象局在2月新闻发布会上宣布，入冬以来，中东部大部地区雾霾频发，雾霾日数普遍在5天以上。气象专家表示，造成近期雾霾天气偏多、偏重的原因，主要有以下三方面：
一是1月影响我国的冷空气活动较常年偏弱，风速小，中东部大部地区稳定类大气条件出现频率明显偏多，尤其是华北地区高达64.5%，为近10年最高，易造成污染物在近地面层积聚，从而导致雾霾天气多发。
二是我国冬季气溶胶背景浓度高，有利于催生雾霾形成。
三是雾霾天气会使近地层大气更加稳定，会加剧雾霾发展、加重大气污染。雾霾天气形成既受气象条件的影响，也与大气污染物排放增加有关，建议进一步加大大气环境治理和保护力度，特别是要加强多部门会商联动，完善静稳天气条件下大气污染物应急减排方案，以防范和控制重污染天气的出现。
⑵发现气候变化会加剧含有雾霾的空气停滞事件。[15]2014年6月22日，美国加利福尼亚州斯坦福大学气候建模研究人员丹尼尔·霍顿领导的一个研究小组，在《自然·气候变化》杂志上发表研究成果称，气候变化，将使全球许多地区的空气质量加剧恶化。到本世纪末，全世界超过一半的人口，将暴露在越来越多的含有雾霾的空气停滞事件中，而这将使热带与亚热带地区首当其冲，遭遇更多空气污染的冲击。
研究小组利用15个全球气候模型，追踪空气停滞事件的数量，以及持续时间的变化情况。空气停滞事件是指静止的空气团发展，并使得煤烟、尘埃和臭氧在下层大气中积聚的现象，这是形成雾霾天气的重要原因。
霍顿说：“大部分的空气质量研究都聚焦于污染物。这项新的研究，后退了一步，主要着眼于，可能导致危险空气质量形成的天气或气候因素。”
归因于空气停滞事件的空气质量恶化，如何对全球不同地区造成影响，一直是个较少被研究的领域，并且对于由人类造成的影响评估也是缺失的。美国北卡罗来纳大学环境科学家杰森·维斯特认为，新研究展现了这种影响是多么的普遍。
含有雾霾的空气停滞事件，起因于3种气象条件：微风、低层大气稳定，以及一天里很少或根本没有降水将污染物冲走。
在一个高温室气体排放量的场景中，霍顿研究小组计算后发现，到2099年，55%的全球人口，将经历越来越多的空气停滞事件。印度的大部分地区、墨西哥和亚马逊流域，每年将发生超过40天的空气停滞事件，这一数字相对于这些国家和地区，1986年至2005年的年平均空气停滞天数，分别增加了40%、19%和28%。与此同时，研究人员在北半球高纬度地区、撒哈拉以南非洲和澳大利亚大部分地区，并没有发现较明显的变化。
研究人员随后将现有的人口数量，纳入计算以量化人类暴露在日常空气停滞事件，以及大气污染中的情况。结果表明，由此带来的影响在印度、墨西哥和美国西部变得尤为强烈。
霍顿指出，迄今为止，人类暴露总量的最大上升出现在印度，这可能缘于该国庞大的人口数量，以及空气停滞事件的增加。
研究人员指出，雾霾等室外空气污染物是罹患中风、心脏病、肺癌和包括哮喘在内的，呼吸道疾病的一种重要致病因素。世界卫生组织(WHO)估计，在2012年，雾霾等室外空气污染物在全球导致了370万早逝病例。
霍顿认为，世界各国可以通过限制温室气体、细颗粒物，以及包括一氧化氮、二氧化氮和挥发性有机化合物在内的臭氧前体的排放，从而减轻空气污染的影响。
研究人员指出，最新的研究并没有考虑人口规模和分布的变化，或进入大气层的污染物的数量变化。但是，德国波茨坦市气候影响研究所城市气候学家苏珊娜·克拉克认为，这项研究仍然预示着可怕的后果。她说：“这些停滞气团与极端高温混合在一起，将会使许多人最终坐在急诊室里。”
3．研究雾霾致病机理的新进展
阐明雾霾导致呼吸道疾病的机理。[16]2015年12月，浙江大学呼吸疾病研究所所长沈华浩教授负责的研究小组，在细胞生物学专业期刊《自噬》杂志网络版上发表论文称，他们经过长期研究，首次阐明了超细颗粒物诱导气道炎症和粘液高分泌的一种新机制。
大气细颗粒物（PM）暴露可增加哮喘、慢阻肺和肺癌等呼吸道疾病的发病率和病死率，但其致病机理却一直不清楚。该研究小组不久前通过高倍电子显微镜观察发现，只有头发丝1/500到1/100大小的超细颗粒物，能被内吞进入人体的气道上皮细胞，在细胞内沉积形成黑暗颗粒，继而诱发炎症反应和粘液高分泌。
在“细胞自噬”这一细胞的自我保护行为作用下，细胞会试图通过“自噬”包裹住这些黑暗颗粒并降解这些侵入的超细颗粒、无用蛋白质等。然而，由于这些超细颗粒含有大量无机碳、重金属等有毒物质，很难被细胞自噬降解。在一系列复杂过程下，最终导致了气道炎症和粘液的大量分泌，最终引发慢性呼吸道疾病。
这也是科学家们在全球范围内，首次证实细胞自噬行为与雾霾导致的气道疾病之间的关系。沈华浩说：“运用反向推导可知，如果能够阻断细胞的自噬过程，就能有效降低气道疾病反应。”如果这个结论成立，可望为因雾霾导致的相关呼吸疾病提供全新的治疗突破点。目前，研究人员已在小鼠等小动物模型中，通过阻断细胞自噬行为，成功论证了这一理论。
4．研究精确探测近地雾霾的新技术
运用激光雷达实现近地雾霾的高清探测。[17]2019年12月，中科院合肥物质科学研究院副研究员王珍珠等人组成的研究团队，在《地球与空间科学》杂志发表论文称，他们研究探霾激光雷达取得新进展，可消除传统探测技术的盲区，更加精确、清晰地对从地面到500米高空的近地雾霾进行垂直立体探测，有助于解析污染成因从而精准治霾。
激光雷达是探测雾霾的先进技术手段，近年来由中科院合肥物质科学研究院牵头研制的我国新型探霾激光雷达项目，可实时监测从地面到10公里高空范围内的雾霾分布并分析其成分，目前已在国内京津冀、长三角、川渝等多个区域组网观测。
但这种新型雷达采用的后向散射技术方案，在近地面探测方面存在盲区，对500米以下范围的雾霾探测效果有待进一步改善。
近期，该研究团队基于双成像探测器件和连续激光器，采用侧向散射技术方案，研发出一种激光雷达新技术，可对从地面到2公里高空范围内的雾霾进行精确、清晰地垂直立体探测，解决了从地面到500米高空范围内存在的近地面盲区问题。经外场试验表明此项技术可行，并具备核心器件国产化、小型化、成本低等优点。
王珍珠说：“近地面空间与人类的生产生活联系最紧密，新技术使得我们无论是白天还是夜晚，都可以对雾霾进行高精度的探测和研究，为进一步治理提供依据。”
5．开发防治雾霾天气的新材料
⑴研制能大幅降低雾霾威胁的防微尘窗纱。[18]2015年6月26日，德国璀泰可公司（Trittec AG），在北京举行中国市场战略合作伙伴签约仪式授权，宣布在130多个城市正式发售不用电、安装方便、无后续费用，微尘阻隔率却高达73.6%的防微尘窗纱。此款被业界认为是“全球首款真正的防微尘窗纱”，将有利于大幅降低雾霾对城市居民的健康威胁。
璀泰可公司（中国）总经理吴彤介绍，这款防微尘窗纱，是《在居住环境下由静电支持的花粉和微尘降低》科研项目的最新成果，该项目由德国经济部出资。发明者克鲁格先生介绍，雾霾是自外而内的污染，应该改变传统净化设备污染后的被动净化方式，尽可能的将微尘污染阻隔在室外。
据悉，这种防微尘窗纱，采用“高磁纤维”材料制成，当风拂过，就会因摩擦而产生不被人感知的负极静电，并长时间维持。绝大部分微尘因携带负电粒子，在“负负相斥”的作用下被阻隔在外；而携带正电粒子的微尘靠近时，就会被迅速吸附。它和普通窗纱相比，网格密度基本相似，但采光性、透气性更好。窗纱上有灰尘时，只需用棉布蘸清水擦拭即可。
2015年2月27日该纱窗在德国正式发布后，被业界惊呼为“一块神奇的窗纱”，据中国国家级实验室出具的检测报告显示：在室外PM2.5≥500，人们被警告尽量不要留在室外的情况下，安装此窗纱，在通风状态下室内空气指标仍处于“优、良”状态。德国璀泰可公司拥有此防微尘窗纱的完整技术，并已经在中国及欧美申请专利保护。
⑵研制出可净化室内雾霾的“智能窗纱”。[19]2019年 2月，中国科学技术大学俞书宏教授率领的研究团队，在《交叉科学》杂志发表研究成果称，他们通过“浸染自组装”方法，研制出一种制备速度快、成本低廉的“智能窗纱”材料，对室内空气的净化效率最高可达99.65%，能在50秒内将空气中的PM2.5浓度从“严重污染”净化至“优”。
大气污染是当前困扰人类社会的重要问题，近年来，科研人员提出了静电吸附、聚合物纤维吸附等多种方案，用于收集过滤室内漂浮的雾霾微粒。但依据这些方案制备的“智能窗户”价格昂贵。
该研究团队以传统的商业尼龙网纱（聚酰胺）为基底，成功研制出超大面积的柔性透明“智能窗纱”材料。据介绍，制备约7.5平方米的“智能窗纱”成本仅需约100元。这种材料不仅能够和热致变色染料相结合，改变室内的光照强度，还能作为高效的雾霾收集器净化室内空气。
同时，这种“智能窗纱”在净化雾霾之后，只需在乙醇中浸泡20分钟，就可以清洗干净并再次使用。经过上百次的重复循环，其净化效率依然保持稳定。
（四）探索气候变化带来的风暴与旱涝灾害
1．气候变化带来的风暴灾害
发现气候变化或致欧美风暴发生频率增加两倍。[20]2018年11月27日，英国埃克塞特大学气候专家马特·哈考夫特领导的一个研究小组，在《环境研究通讯》杂志上发表论文说，如果气候变化按当前趋势继续发展，到本世纪末欧洲和北美的强风暴发生频率可能增加两倍。
研究人员在论文中写道，他们利用最新计算模型及风暴追踪技术，分析了当前以及未来的风暴形成情况，结果发现，除非温室气体排放量出现显著下降，北半球大范围区域内温带气旋发生频率预计将大幅上升。
研究人员表示，温带气旋中心气压低于四周，对北美及欧洲大范围区域内的天气变化，有着重要影响。温带气旋增多，强风暴也变得越加频繁，这将给欧美带来更大规模的洪涝灾害，从而给当地社区带来严重冲击。
哈考夫特说，这项研究评估了气候变化对欧美温带气旋发生频率和强度的影响，发现欧美的强风暴发生频率到本世纪末可能增加两倍，相信这些信息将为有关政策制定及气候适应规划提供帮助。
2．气候变化带来的旱涝灾害
⑴发现全球变暖将导致干旱和洪水更加剧烈。[21]2013年10月，澳大利亚气象局斯科特博士等人组成的一个研究小组，在《自然》杂志上发表研究成果称，他们发现在全球变暖条件下，厄尔尼诺现象（ENSO）驱动的干旱和洪水将更加激烈。现在比以往任何时候都更加确定，全球变暖对这个关键天气模式存在影响。
厄尔尼诺—南方涛动现象，虽然发生在太平洋，但其在全世界的气候系统中，都扮演着重要而复杂的角色。直到现在，研究人员尚不能确定未来气温上升将如何影响厄尔尼诺，但是这项新研究表明，由厄尔尼诺驱动的干旱和洪水将会更加激烈。
该研究发现，在未来的厄尔尼诺年，干旱和洪水两种异常现象将会更加剧烈。厄尔尼诺现象的一部分是在东部和热带太平洋可观察到变暖，而其“姊妹”拉尼娜犹如冷却器，会使这些地区变得更为寒冷。
如同浴缸里的水，更暖或更冷的水域来回搅动整个太平洋。它们负责在澳大利亚和赤道地区的降雨模式，但其影响也正渐行渐远。例如，在北半球冬季期间，美国南方部分地区在更温暖的厄尔尼诺阶段可以获得更多的强降雨。
多年来，科学家一直在关注，这一敏感的天气系统，如何可能由全球变暖引起温度上升而改变。采用最新一代的气候模型，研究人员得到未来厄尔尼诺一致的推测，并给出了其最“稳健”的预测。
斯科特博士说：“全球变暖，妨碍厄尔尼诺现象的温度模式影响到降雨。这种干扰导致由厄尔尼诺驱动的西太平洋干旱加剧，以及赤道太平洋中部和东部降雨增加。”
澳大利亚联邦科学与工业研究组织蔡文举博士认为，该研究很有意义。他指出：“到现在为止，不同计算机模型，一直存在关于厄尔尼诺现象如何在未来改变的认同差异。而该论文明显在不同的气候模型间预测未来的影响有较强的一致性。”
⑵发现全球变暖导致各地极端降水增加。[22]2016年3月8日，澳大利亚新南威尔士大学气候科学家马库斯·多纳特主持的一个研究团队，在《自然·气候变化》杂志上发表论文称，气候变化已经开始导致全球大部分地区极端降雨和降雪的增加，哪怕在干旱地区也是如此，并指出这种趋势将随着全球变暖持续下去。
多纳特表示：“无论在潮湿还是干旱的地区，我们都能看到强降水显著而猛烈地增加。”
温暖的空气中含有更多的水分，而之前的研究发现，全球变暖已经增加了极端降水事件的可能性。但对于其如何在区域尺度上发挥作用，气候模型通常有不同的结论。一些模型显示，干旱地区可能变得更加干燥，然而新的发现证实，这种情况并非适用于所有地区。实际上，一些地区会越来越干燥，但大多数地区则变得更加湿润。
苏黎世瑞士联邦理工学院气候科学家索尼雅·塞内维拉特指出：“这篇论文是有说服力的，并且提供了一些有用的见解。”他说：“这项工作的新颖之处在于，证明了在干旱地区观察到的变化。”
多纳特研究团队把“极端降水”定义为一天中的最大降雨或降雪量，并采集了约11000个气象站，从1951年到2010年的极端降水数据。
研究人员确定了比全球平均水平更潮湿和更干旱的地区，然后跟踪了日常降水情况的变化，以及这些地区积累的年降水量。
研究结果表明，在干旱地区，年降水量和极端降水每十年增加1%至2%，这些地区包括北美洲西部、澳大利亚和亚洲部分地区。而包括北美洲东部和东南亚在内的潮湿地区，在极端降水的规模上则表现出了类似的增加，而年降水量则增加得较少。
研究人员随后把实际观察结果，与根据政府间气候变化专门委员会第五次评估报告开发的气候模型进行比较。多纳特表示，全球气候模型很难模拟极端条件，并且在局部和区域尺度上它们经常会讲述不同的故事。
为了解决这个问题并确定一致的降水模式，研究人员着眼于随着气候变暖，每个单一模型的湿润与干旱地区是如何变化的。虽然每个模型对于在哪里以及如何降雨降雪存在差异，但它们都在自身模拟的气候中表现出了相同的趋势：随着温度上升，极端降水在最潮湿和最干旱的地区都在增加。多纳特表示：“我们在观测结果和模型之间取得了很好的一致。”
⑶发现气候变化将给欧洲带来更多强降雨天气。[23]2021年7月，英国纽卡斯尔大学工程学院海利·福勒教授及其同事与英国气象局学者共同组成的一个研究小组，在《地球物理通讯》杂志上发表论文称，连日来，欧洲多地持续暴雨引发洪涝灾害，冲毁大量房屋和道路，致使上百人遇难。他们研究发现，受气候变化影响，未来产生强降雨风暴在欧洲发生的频率，可能会显著增加。
研究小组使用英国气象局哈德利中心先进的气候模型进行分析。结果发现，在欧洲产生强降雨风暴可能会随着气候变化而移动得更慢，而这种较慢的风暴运动，会增加当地积累的降雨量，从而使整个欧洲发生洪涝的风险增加。
研究人员说，目前，这种移动缓慢的强风暴在欧洲并不常见，但未来在整个欧洲大陆的发生概率都将增加。该研究的预测显示，在温室气体高排放的情景下，到21世纪末，缓慢移动的强风暴在欧洲大陆发生的频率可能会增加14倍。
福勒指出，这项研究表明，极端风暴会导致整个欧洲发生毁灭性洪涝的频率增加。他说：“这项研究，与当前欧洲发生的洪涝一起敲响了警钟，需要我们改进紧急预警和管理系统，并将气候变化安全因素纳入我们的基础设施设计中，以使其在面对这些恶劣天气事件时更加稳固。”
研究人员表示，准确预测强降雨事件的未来变化，是制定有效适应和缓解计划的关键，从而帮助降低气候变化带来的不利影响。
（五）探索气候灾害造成的经济损失与灾难性危险
1．揭示主要气候灾害造成的经济损失
报告2021年十大气候灾害导致的经济损失。[24]2021年12月27日，英国广播公司报道，近日，英国一家援助机构的最新报告显示，2021年十大气候灾害造成的损失超过1700亿美元，比2020年多出200亿美元。
2021年全球范围内造成损失最严重的气象灾害，为8月至9月期间席卷美国的飓风“艾达”，共造成约650亿美元的损失；其他造成损失较为严重的灾害，还有7月德国和比利时的洪灾，以及美国得克萨斯州的冬季暴雪寒潮。当时，欧洲的洪灾共造成430亿美元的损失、美国的冬季风暴“乌里”造成了230亿美元的损失。在这些极端天气灾害中，共导致至少1075人死亡，约130万人流离失所。
这项报告同时指出，报告中所统计的气象灾害损失主要涵盖的是富裕国家，因为这些国家的基础设施相对较好，并购买了一定的保险，因此可以更清楚地计算出灾害给这些国家造成的损失金额，相较之下，贫困国家遭受的气象灾害损失难以量化。比如，全球最不发达国家之一的南苏丹，在5月曾遭遇洪灾，洪灾影响该国约80万人，当地36.5万人流离失所。联合国表示，当地灾民不得不面临生命危险和粮食短缺的问题，但洪灾给南苏丹造成的具体经济损失难以统计出明确的数额。
2．发现气候变化正在酝酿多个灾难性危险
研究显示气候变化已达多个灾难性临界点。[25]2022年9月，德国波茨坦气候影响研究所所长约翰·罗克斯特伦教授、理查德·温克尔曼研究员，以及英国埃克塞特大学阿姆斯特朗·麦凯博士等专家组成的研究团队，在《科学》杂志上发表论文称，他们近期进行的一项重要研究显示，迄今为止人类活动导致全球气温上升1.1℃，由此引发的气候变化，已经令世界濒临5个灾难性临界点。
研究人员指出，触发临界点将给世界带来巨大影响，为维持地球上的宜居条件并使社会保持稳定，人们必须竭尽所能防止越过临界点。通过立即快速减少温室气体排放，人类可以减少跨越临界点的可能性。
研究团队评估了2008年以来的200多项研究，这些研究涉及过往临界点、气候观测和建模，总共发现了16个临界点的证据，其中9个全球性临界点包括：格陵兰岛冰盖融化、南极西部冰盖崩塌、南极东部一处冰盖崩塌、南极东部另一处冰盖崩塌、大西洋经向翻转环流局部崩溃、大西洋经向翻转环流全部崩溃、亚马孙雨林消亡、永久冻土融化，以及北极地区海冰在冬季流失。
研究显示，世界濒临5个危险的临界点：格陵兰岛冰盖融化、北大西洋一条关键洋流崩溃、富含碳的永久冻土突然融化、拉布拉多海对流的崩溃以及热带珊瑚礁的大规模死亡。
该研究报告称，在气温升高1.5℃（目前预计的最低升温幅度）的情况下，这5个临界点中的4个会从“有可能达到”变为“很有可能达到”，另有5个临界点变为“有可能达到”，包括北方大片森林发生变化和几乎所有高山冰川消失。达到临界点指的是，越过一个气温临界值，导致气候系统发生即使全球变暖结束也无法停止的变化。
麦凯表示：“我们可以看到南极西部和格陵兰冰原部分地区、永久冻土区、亚马孙雨林以及潜在的大西洋翻转环流已经出现不稳定迹象。”
达到临界点将给世界带来重要影响，比如格陵兰岛冰盖融化最终会导致海平面大幅上升，北大西洋的关键洋流崩溃则会扰乱数十亿人获取食物所依赖的降雨。
最近的研究显示，亚马孙雨林出现了不稳定的迹象。亚马孙雨林的消失将对全球气候和生物多样性以及格陵兰岛冰盖和大西洋经向翻转环流产生深远影响。而且，在评估亚马孙雨林相关临界点时，研究人员没有将砍伐森林的影响考虑在内。麦凯说：“气候变暖和砍伐森林的共同作用可能会大大加速这一进程。”
研究人员指出，即使温度停止上升，一旦冰盖、海洋或雨林超过临界点，它也将继续改变到一个新的状态。过渡所需的时间取决于系统，从几十年到数千年不等。如生态系统和大气环流模式变化很快，而冰盖崩塌速度较慢，仍会不可避免地导致海平面上升几米。
温克尔曼表示，越过一个临界点通常很有可能触发其他临界点，进而产生级联效应。但这种效应仍在研究中，因此并未包含在这份研究报告中。这意味着，这份报告展示的可能是最低危险。
二、研究影响气候变化因素的新成果
（一）探索温室气体影响气候变化的新信息
1．研究二氧化碳影响气候变化的新进展
⑴发现二氧化碳导致气温升高的新证据。[26]2013年3月1日，国外媒体报道，一支由法国研究人员领导的欧洲研究团队，在新一期《科学》杂志上发表论文称，他们对南极冰芯样本进行研究后发现，在末次冰消期，南极气温上升，与大气中二氧化碳浓度增加同步发生。这一发现表明，二氧化碳极有可能是这一时期南极气候变暖的原因之一。
冰消期指从盛冰期冰川开始消融退缩至冰川消亡这一时段。此前研究曾认为，在距今约2万至1万年前的末次冰消期，南极大气中二氧化碳浓度在气温上升800年后才开始增加。
南极冰盖保存了丰富的古代大气和气温资料，可供人们研究二氧化碳浓度与气温变化的时间顺序，进而了解二氧化碳及其引发的温室效应与气候变化之间的关系。
这支研究团队，对5块南极冰芯样本进行了分析。由于冰芯封闭的气泡内气体的年龄与冰芯的年龄存在差异，研究人员通过测量气体中氮15同位素含量等方法，来确定气泡和冰芯的年代差，由此发现，在末次冰消期南极二氧化碳浓度与气温是同步变化。
研究人员下一步打算对同时期的其他冰芯进行分析，并研究其他时期南极二氧化碳浓度与气温变化的时间顺序。
⑵首次确定全球气候变暖与二氧化碳排放之间的数学关系。[27]2014年12月1日，英国南安普敦大学、利物浦大学和布里斯托大学联合组成的一个研究团队，在《自然·地球科学》杂志网络版上发表论文称，他们首次确定了全球气候变暖与二氧化碳排放之间的关系，并推导出首个理论方程证明：全球变暖是自19世纪后期人为二氧化碳排放累计的直接结果。这一研究结论，与之前根据气候模型得出的数据一致。
气候模型模拟结果表明，短暂的全球变暖，几乎与数十年到百年时间尺度的累计二氧化碳排放成正比。然而，现有研究仍然不能定量分析出，变暖与累计二氧化碳排放之间的近似线性相关在瞬时气候模拟中是如何产生的。
研究人员推导出，全球变暖随着累计二氧化碳排放增加而加剧的理论方程。该理论方程，揭示了二氧化碳水平与海洋系统之间的复杂关系。燃烧化石燃料会增加大气中二氧化碳水平，从而导致全球变暖和温室效应，这在一定程度上抵消了海洋对热量和二氧化碳的吸收。
对大气与海洋系统而言，分析结果确定每1000 Pg累计二氧化碳排放将导致地表变暖(1.5±0.7) K，到本世纪末及其以后，这一地表变暖响应会减少10%～20%。由于海洋吸收热量和二氧化碳的部分相反作用，数十年到百年时间尺度的气候响应几乎保持不变。由此导致的变暖与许多个世纪以后的累计二氧化碳排放相关。如果将陆地二氧化碳吸收考虑在内，地表变暖响应会减少到每1000 Pg累计二氧化碳排放将导致地表变暖(1.1±0.5) K，但是这一修正不太可能显著影响气候响应随时间的变化。
研究结论重申了一个简单的道理：随着累计二氧化碳排放的增加，全球地表变暖幅度就越大。研究人员建议，该理论框架可以用于诊断气候模型中的全球变暖响应，并且有条理地理解各种预测之间的差异。
2．研究大陆架甲烷水合物影响气候变化的新进展
指出富含甲烷水合物的东西伯利亚大陆架是全球气候变暖的源头之一。[28]2015年7月9日，《俄罗斯报》报道，俄科学院远东分院太平洋海洋研究所，极地地球化学实验室主任伊戈尔·谢米列托夫主持的研究小组，近日在接受俄媒体记者采访时指出，东西伯利亚大陆架对全球气候影响是相当大的，北极地区的科考工作，得出了令人惊奇的结论。实际上，美国和欧洲主要大学的学者早就认为，富含甲烷水合物的东西伯利亚大陆架是全球气候变暖的重要源头。
谢米列托夫说，以前人们普遍认为，东西伯利亚大陆架蕴藏丰富的甲烷水合物，被冰土严实地包裹着。然而，事实是，这些终年积冰在北极大陆架的水下部分，已出现了700余处大洞，它们中的一些直径达1公里，形象地说，这些大洞就像是独特的筛子。
他接着说，甲烷水合物位于大陆架下面数十米深处，如果它们与温水相遇，就会遭到破坏。在深水区，甲烷氧化成二氧化碳，而后钻出海面。在浅水区，大量甲烷没有足够时间氧化，直接逃逸进大气层，在更大程度上影响全球气候。
谢米列托夫还指出，地球大部分甲烷，在人类出现以前就集中在北极上空。地球上甲烷浓度，在其温暖期及间冰期较冰川时代要高10%。众所周知，北极地区是全球气温变化最快的地方，北冰洋一些地区的气温，近年来上升了3℃～5℃，这些地区正好是东西伯利亚大陆架所处的海洋区域。据悉，最近10年来，北极大陆架已经有3%～5%的水合物甲烷排入大气，要消除其对全球气候的影响，需要大约7000亿美元的投入。
3．研究湖泊排放温室气体影响气候变化的新进展
首次研究西伯利亚北极地区湖泊排放温室气体对全球变暖的影响。[29]2019年4月23日，塔斯社报道，俄罗斯托木斯克国立大学、瑞典于默奥大学和法国南比利牛斯天文台科学家组成的一个国际研究团队，在《自然·通讯》杂志上发表成果称，他们首次对西伯利亚北极地区的湖泊进行全面研究，以确定其内含温室气体对北极气候的影响。
在西伯利亚北极地区存在大量热熔湖，它们向大气中排放大量温室气体。世界各国科学家，特别是预测全球气候变化的学者对这些湖泊非常感兴趣。当前气候预测数据仅来自5～10个湖泊的信息，没有充分考虑到西伯利亚北极地区水体的复杂性，并没有全面反映温室效应的变化。
该研究团队在春、夏、秋三个季节，分别对76个湖泊进行了三次取样。其间，测量了湖水中的溶解碳浓度、二氧化碳排放量以及水体表面甲烷的排放量。研究人员成功确定了影响排放活动的因素：湖水深度、水和空气的温度、大气压力、气流等，并据此评估出温室气体的排放强度。
根据这项研究成果可知，温室气体的最大排放发生在春季，当春季湖水开化后，积累了一冬天的二氧化碳气体大量排放。当秋季长时间降雨期到来之际，土地浸水面积显著增加，排放量从南向北增大并在连片永久冻土带地域达到最大值，北部的排放量比南部多1～4倍。
研究人员表示，这些研究成果，未来将可用于针对北极地区更加准确的气候预测。
（二）探索影响气候变化其他因素的新信息
1．研究臭氧层及其对气候变化的影响
⑴发现四种破坏臭氧层的新气体。[30]2014年3月，英国东英吉利大学一个研究小组，在《自然·地球科学》杂志上发表论文指出，他们对空气成分(这些空气有的采自上世纪70年代)进行多次分析后，发现了新的物质，它们在大气中的积累让人感到不安。
研究人员说，臭氧层的空洞没有封闭，这令科学界为之担忧。他们最近发现，四种破坏这个大气保护层的新气体，但尚不清楚它们从何而来。
位于地面上空约30公里处的臭氧层，在过滤紫外线方面发挥着重要作用，过强的紫外线能致癌，并影响动物的生殖系统。1985年，英国科学家发现南极臭氧层出现一个空洞，这促使国际社会在1987年签订保护臭氧层的《蒙特利尔议定书》，以限制破坏臭氧层气体的排放。当时，专家们确定氯氟烃物质，会破坏臭氧层。这些氯氟烃物质，是20世纪20年代发明的，被广泛应用于气雾剂和制冷剂，它们可存在50年～100年。
然而，最新研究显示，20世纪70年代之前的空气中，还有人类生产的未被发现的新气体。这四种新气体，进入大气的方式尚不清楚，其中三种气体含有氯氟烃成分，另一种是氟氯化碳。
专家在分析20世纪70年代，以不同方式获取的空气样本，以及从格陵兰冰雪层中获得的气泡时，发现了这些新气体。科学家估计已有大约7.4万吨的新气体排放到大气中，并以令人担忧的速度累积，虽然它们破坏臭氧层的速度很慢，但也因此可能长时间停留在臭氧层中，即便采取限制排放的措施也无济于事。
科学家表示，不清楚这些气体是从哪里释放出来的，可能的来源，包括杀虫剂或者清洗电子元件的溶剂等化学品。
⑵发现春季北极臭氧层损耗会改变北半球气候。[31]2022年7月，瑞士苏黎世联邦理工学院科学家玛丽娜·弗里德尔负责的一个研究团队，在《自然·地球科学》发表的论文表明，由于人类排放破坏臭氧层气体，致使在北极反复出现的春季臭氧损耗，会暂时改变北半球的气温和降雨模式。
该论文介绍，来自太阳的紫外辐射具有潜在危害，要吸收这些紫外辐射，地球大气的臭氧层至关重要。近几十年来，人类活动释放氯氟烃等气体，导致臭氧层受到破坏，影响了大气的能量平衡。南极上空持续存在的臭氧层空洞对南半球地表环境的影响，已为人所知，但人们尚不了解北半球是否有类似的地表气候影响。
该研究团队通过分析1980年～2020年的40年间气候数据，识别出北极上空臭氧层出现明显损耗的年份。他们发现，通常在春季臭氧水平特别低的时间段的几周以后，欧洲北部会出现较湿润的状况，而欧洲南部和欧亚地区则会出现较为温暖、干燥的环境。
研究人员使用两种气候模型(包括对臭氧化学的准确体现)，成功分离了臭氧损耗的效果和不相干的大气环流过程。他们发现，臭氧损耗使平流层(第二层地球大气)更冷。这一冷却效果拉长了极地涡旋进一步存在于春季的时间，而极地涡旋会把寒冷的北极空气带向南面，导致北半球的地表温度和降水异常。
研究人员总结说，考虑臭氧层的反馈，对改进北半球提前数周乃至数月的气候条件预测，可能大有帮助。
2．研究气溶胶污染物对气候变化的影响
发现气溶胶污染物是影响全球气候变化的重要因素。[32]2006年7月20日，以色列魏茨曼环境研究所宜兰·库仁主持，美国戈达德航天飞行中心约拉姆·考夫曼等专家参加的一个研究小组，在《科学快讯》杂志网络版上发表论文称，他们发现空气中的细微颗粒物是造成气候变化的原因，它对气候的影响比温室气体更大。
以色列魏茨曼科学研究院的研究人员，早在几年前，就提出了气溶胶这种细微颗粒物可能是影响气候变化的原因，而且那时已经就此展开了广泛的争论。但是理解这样的颗粒物如何影响云层的形成，仍然存在许多不确定性。
此次，研究小组在论文中，把大气气溶胶的两个相反的作用联合起来进行分析，并全面阐述了它们是如何影响气候的。库仁表示，通过这项研究结果，希望决策者能够从一个不同的角度来解决气候变化问题。不仅要考虑气溶胶和温室气体的全球影响，还要考虑局部效应。
3．研究浮游粉尘对气候变化的影响
证明火山喷发及工业活动产生的浮游粉尘影响全球变暖。[33]2016年5月，日本东京大学大气海洋研究所渡边雅浩准和高桥千阳领导的研究小组，在《自然·气候变化》杂志上发表论文称，过去80年间，热带西太平洋海面水温数十年规模的气候变动，是由火山喷发及人类工业活动产生的硫酸性浮游粉尘所引起的。这首次证明，硫酸性浮游粉尘的大量排放，对太平洋气候变化具有重大影响，为研究过去及未来的十年规模气候变化原因，提供了重要依据。
研究小组称，自2000年以来，全球地表气温上升出现变缓趋势。科学家们认为，这种现象，主要是由赤道信风加强和热带中东部太平洋的海面水温降低引起的。研究小组通过计算机模拟发现：过去20年间，赤道太平洋的信风以20世纪从未观测到的水平增强，而浮游粉尘导致西太平洋水面升温，由此引发的赤道太平洋信风速度增加了34%，而导致中东部太平洋的海面水温下降。预计今后，大规模火山喷发，以及工业活动产生的硫酸性浮游粉尘气体排放增加，将通过信风的变化，对太平洋地区的海平面和降水产生巨大影响。
该研究小组，使用联合国政府间气候变化委员会第五次评估报告中的全球气候模型，对1921年至2014年间的温室气体和浮游粉尘等数据进行计算机模拟，成功再现了过去80年来，热带西北地区太平洋水温的数十年规模变动情况。在计算机模拟过程中，当他们把硫酸性浮游粉尘变化数据固定后，海面水温数十年间规模变动情况无法再现。因此他们认为，硫酸性浮游粉尘排出量的变化，是导致海水温度变化和信风速度增加的最大因素。
4．研究北极冻土融化对气候变化的影响
推进北极冻土融化对全球气候影响的探索。[34]2022年1月，有关媒体报道，北极多年冻土区储存有近1.7万亿吨冻融碳。人为变暖可能会将未知数量的冻融碳释放到大气中，在被称为多年冻土碳循环的过程中对气候产生影响。多年冻土融化还会对极地和高海拔基础设施的完好性构成巨大威胁。《自然综述：地球与环境》近日刊登多篇论文，来自芬兰、加拿大、美国、瑞典和德国的科学家们，探讨了北极多年冻土融化对全球气候的严重影响。
芬兰奥卢大学研究团队指出，受到人为变暖的影响，到本世纪中叶，多年冻土地区约69%的住宅、运输和工业基础设施将位于近地表多年冻土融化风险很高的区域。相应地，到本世纪下半叶，与多年冻土退化相关的基础设施损失可能会达数百亿美元。比如，如果俄罗斯现有公路网络不进一步扩大，2020年至2050年因多年冻土退化造成的公路基建维护总成本预计将达70亿美元。论文作者指出，目前已有多项技术能缓解这些影响，比如气冷路堤（在路堤内使用多孔石层产生对流，能增加散热）。但他们也指出，为了保证减缓措施发挥效果，有必要增进对高风险区域的进一步认识。
加拿大自然资源部地质调查局研究团队的论文指出，由于气候、植被、积雪、有机层厚度和地下含冰量之间的相互作用，多年冻土的温度增加具有空间上的差异。在亚北极区域观察到的温度偏高的多年冻土（温度接近0℃）中，每10年的升温幅度一般低于0.3℃。而在高海拔北极这类温度偏低的多年冻土（温度低于-2℃）中，每10年的升温幅度明显逼近1℃。研究人员认为，有必要深入理解多年冻土与它周围环境的长期相互作用，从而减少与多年冻土热状态以及其未来适应情况有关的未知因素。
三、研究气候变化对生物影响的新成果
（一）探索气候变化影响生物生存的新信息
1．研究气候变化影响生物存亡的新发现
认为非正常暖冬可能造成动植物死亡。[35]2014年1月10日，俄罗斯媒体报道，世界自然基金会俄罗斯气候项目专家科科林，当天在莫斯科说，他在研究中发现，俄罗斯欧洲部分的非正常暖冬，对自然界弊大于利，有可能造成一些动植物死亡。
科科林说，过高的温度会造成植物提前发芽甚至长出新叶，打乱植物生长节奏，如果之后春天并未来临，一些植物可能死亡。由于气温升高，这个冬季莫斯科有很多候鸟没有飞走越冬，而暖冬之后突然降临的寒潮，会对动植物造成巨大威胁。
俄罗斯中部地区2013年底平均气温比往年高8℃至10℃。莫斯科的气温也持续比往年同期偏高，10日当天下起大雨，已能看到一些柳树、番红花等植物提前发芽。
另有媒体报道，俄罗斯西北部圣彼得堡市以及亚洲部分西伯利亚等地，今冬气温也比往年偏高。据俄罗斯国家气象中心消息，俄罗斯欧洲部分将在1月中旬迎来一股来自北极的冷空气，同时带来降雪和降温；2月气温将比往年偏低，而俄亚洲部分将持续暖冬。
2．研究气候变化影响生物共生关系的新发现
发现气温升高会破坏植物花朵与蜜蜂的共生关系。[36]2019年7月25日，德国维尔茨堡大学生物学家桑德拉·克尔伯格主持的一个研究小组，在《公共科学图书馆·综合》杂志上发表论文称，他们近日研究发现，随着全球变暖，平均气温升高，植物与传粉昆虫间的共生互利关系也遭到了破坏。
为了研究不同温度是如何影响植物和传粉昆虫的，研究人员选择了欧洲白头翁花和欧洲果园蜜蜂，以及红色梅森蜜蜂两种独居蜂作为实验对象。通过测算冬季和春季的两种独居蜜蜂的孵化时间，以及白头翁开花的开始时间，得出实验结果。
欧洲白头翁花是春季最早开花的植物之一，对气温非常敏感，气温上升会促使它每年提早开花，其主要的繁殖方式是由独居蜂传递花粉播种繁殖。然而，独居蜂却不能像白头翁花那样随着温度的升高而提前孵化。这可能会导致植物种子产量减少并危及繁殖，同时要求独居蜂们转向其他植物觅食以补偿食物供应缺乏。
克尔伯格描述道，试验伊始，研究人员把两种蜜蜂的蜂茧，放在维尔茨堡地区的11个草原上。他们还在其中7个草原上研究了温度对白头翁花开花时间的影响。他说：“由于各个草原表面温度不同，我们能够研究不同气温对白头翁花开花和独居蜂孵化的影响。”
实验结果表明，随着温度升高，白头翁花开始提前开花，而两种独居蜜蜂的出现有些滞后，这说明即使在没有合适的授粉者情况下，白头翁花的初蕊就会开花，这就使得它们的生存能力和繁殖成功率大大降低，可能会对种群规模产生负面影响，从长远来看甚至会将一个物种推向灭绝。
在植物和蜜蜂的生命中，孵化和开花这两件事同步是至关重要的。研究人员解释说，对于独居蜂来说，初春是他们孵化的时间。如若没有开花植物提供食物，可能会对蜜蜂的生存和后代数量产生负面影响。而对于那些依赖单独授粉的植物来说，在最适当的时间开花亦很重要。或早或晚的开花，都会造成缺乏传粉者的情况，而由于花蜜和花粉的供应减少产生的时间上的错配，也会危及独居蜂。
3．研究气候变化威胁生物物种的新发现
⑴发现气候变暖影响七百多种濒危动物物种。[37]2017年2月，意大利智慧大学科学家米凯拉·帕西弗西主持，成员来自意大利和英国的一个国际研究小组，在《自然·气候变化》杂志发表论文称，目前有700多种濒危的哺乳动物和鸟类，受到气候变化的负面影响，其中人类的“近亲”——灵长类动物，是受影响最严重的物种之一，因为它们热带栖息地的气候数千年来一直很稳定。
这篇论文指出，灵长类动物和有袋目哺乳动物中，受气候变暖影响的数量最多。仅两组哺乳动物、啮齿动物和食虫动物，可能会从气候变化中受益。一方面，由于它们的繁殖率高而快；另一方面，也因为它们并不囿于某个特定的栖息地，而且常常生活在地洞中，而地洞为它们提供了一种对天气变化几乎“免疫”的环境。
在最新研究中，研究人员开发出一款模型，将动物的体重和其他属性同气候中的变化因素，如温度变化进行比较。论文作者指出，根据他们的模型，位列国际自然保护联盟濒危物种红色名录中的动物，其中873种陆生哺乳动物中的410种占47%， 1272种鸟类中的298种占23.4%，受气候变化影响远超此前预期。以前人们认为，仅7%的哺乳动物和4%的鸟类会受气候变化和极端天气的威胁。
帕西弗西说：“哺乳动物更容易受气候变化的负面影响，这也和它们的饮食更有针对性有关。最新研究也与此前对于动物灭绝风险的研究相吻合：饮食比较单一的物种利用资源、适应新环境、抵抗选择性压力的能力更弱。”
栖息在寒冷高山区域的鸟类面临的风险也更高，因为生活在高海拔和更寒冷地方的物种群，前往更冷或更高的地方以避免温度升高的机会更少，灭绝风险也随之增加。
⑵揭示太平洋岛屿上受气候变暖威胁的物种。[38]2017年7月，澳大利亚新英格兰大学拉利特·库马尔与马赫雅·特赫拉尼等人组成的一个研究小组，在《科学报告》发表的一项研究成果，揭示出太平洋岛屿上因受气候变暖影响，而可能最易灭绝的陆生脊椎动物物种。
研究小组在23个太平洋岛国中，鉴定出150种被世界自然保护联盟数据库收录的易危、濒危或极危陆生脊椎动物物种。研究人员将该信息与涵盖1779个太平洋岛屿的数据库结合起来，根据各岛屿对气候变化的敏感性，鉴定出了灭绝风险可能最大的物种。他们发现，其中59个对气候变化影响具有极高敏感性的岛屿，拥有12种当地特有物种，而178个具有高敏感性的岛屿，拥有26种特有物种。
此外，研究人员还在这些岛屿上，鉴定出大量因为气候变化而面临极高风险或高风险的极危物种，包括金狐蝠、大锥齿狐蝠、斐济带纹鬣蜥和玛利安娜狐蝠。有关专家认为，这种鉴定方法或可用于按轻重缓急分配资源，保护最脆弱的物种。
⑶发现气候变化使很多物种面临生存挑战。[39]2019年7月，德国莱布尼茨动物园与野生动物研究所教授克拉默·沙特领衔的一个国际研究团队，在《自然·通讯》杂志发表报告说，气候变化正使全球很多物种面临生存挑战，他们研究发现，尽管动物会通过“自我调节”来适应环境变化，但它们的适应能力总体上还是赶不上气候变化的速度。
该研究团队分析了此前发表的1万多项科研成果，结果发现，动物通常会尽力“自我调节”去适应气候变化，比如调整冬眠、繁殖和迁徙时间等，只要适应得足够快，它们还是可以在气候变化时在自己的栖息地生活。
不过，研究人员说，按照如今的气候变化速度，即便是那些“自我调节”较快的动物，适应速度也不足以保证生存。
沙特说，这项研究主要针对鸟类，而且是大山雀、喜鹊等常见而且已知能较好地应对气候变化的物种。其他动物群体的完整数据较少，研究人员预计，一些稀有或濒危物种的生存前景更不容乐观。
动物灭绝可能会对生态系统造成严重破坏。研究人员说，希望他们的分析和数据整理能够促进气候变化与物种适应能力相关研究，为出台更好的环境保护措施贡献力量。
⑷研究显示气候变暖或致物种种群破坏骤然发生。[40]2020年4月8日，英国伦敦大学学院科学家埃里克斯·皮格特及其同事组成的研究团队，在《自然》杂志发表的一项生态学模型研究显示，气候变暖造成的物种种群破坏，最早或在这个10年内发生，并且会是“骤然”发生。但大规模、快速地降低温室气体排放，则有可能降低生态组合遭遇突然性破坏的概率。
环境危机有两个彼此息息相关的要素：气候变化和生物多样性丧失。全球气候变化影响生物多样性，从而影响可持续发展；反之，作为地球生命的基础之一的生物多样性，也影响着全球气候变化。
然而，随着地球变暖，物种将逼近或超越它们的理想热生态位极限，进入史无前例的温度状况。研究人员一直难以确定这种转变发生的时间和速度，因为大部分预测都是基于单个时间点或单个物种。
为了更好地理解这些转变，该研究团队详细评估了3万多种陆生生物和海洋生物当前的热生态位，并估算了它们可能会在何时经历前所未有的温度。他们利用1850年至2005年的年度气候模型数据，确定了30652种鸟类、哺乳动物、爬行动物、两栖动物、鱼类和其他海洋动植物经历过的平均最暖温度。随后，他们利用最长到2100年的气候预估，推断全球100公里网格内的物种，可能会在何时经历超过这些极限的温度，且持续至少5年时间。
研究团队预计，随着多个物种暴露在空前的温度下，这些生态组合可能会同时迎来生物多样性的突然破坏。在温室气体排放持续增加的场景下，热带海洋、热带雨林及高纬度地区预计分别在2030年和2050年达到这种前所未有的温度状况。
不过，研究人员同时强调，如果升温幅度控制在工业化前水平的2℃以下，这些生态组合中只有不到2%，会经历突然的暴露事件。研究人员最后表示，想要延缓这种破坏，就需要大规模、快速地降低温室气体排放。
（二）探索气候变化对动物生存影响的新信息
1．研究气候变化影响动物体型的新发现
⑴发现气候变暖导致多种动物体型缩小。[41]2011年11月，新加坡国立大学生物学家大卫・比克福德等人组成的研究小组，在《自然·气候变化》杂志上发表研究报告认为，受全球变暖的影响，动物的体型普遍在变小。
无论是餐桌上的鲤鱼、小龙虾，还是为人们熟知的北极熊、松鼠、青蛙、果蝇等动物，它们的个头都在“缩水”，变得越来越小了。这或许让人感到奇怪，可是事实就是如此。比克福德说，全球平均气温每上升1℃，植物体型可能缩小3%～17%，而动物体型缩小的比例可达6%～22%。
威尼斯水位上涨，台风莫拉克，南北极冰川逐渐融化，北极熊濒临灭绝……这些骇人听闻的事件，都是受到了全球变暖的影响。
令人意想不到的是，近期，有越来越多的研究显示，植物和动物也开始改变其活动范围和行为回应气候变化。例如在苏格兰某个岛上的绵羊在过去的24年里，体型平均缩小了5%；再比如庞大威猛的北极熊，在与近300个北极熊头骨标本对比后发现，如今的北极熊竟在过去百年里缩小了2%―9%。
人口的增长，工业废水废气的排放，森林资源的破坏等原因使得空气中二氧化碳含量仍在不断增加，导致全球“持续升温”。这可能首先对植物造成影响，从而依据食物链对一系列动物产生影响。
科学家称，生物进化可能将更青睐个头小的动物，因为在各种资源波动增大的情况下，它们更容易满足自己的能量需求。随着植物体型的缩小，食物链上端的食草动物、食肉动物必须摄取比以往更多数量的食物，来满足自己的能量需求。对于像人类这样的温血动物，可能不会存在这样的困扰。但是温血动物只是地球动物中的一小部分，一旦不同物种缩小的速率不尽相同，那么整个生态系统的平衡可能会被打破，从而加速某些物种数量减少甚至灭亡。
⑵发现气候变暖导致鱼类体积变小。[42]2009年7月，法国农业和环境工程研究所专家马丁·多弗雷纳主持的一个研究小组，在美国《国家科学院学报》上发表研究报告说，他们最新研究发现，受全球气候变暖影响，欧洲水域中鱼类个头在几十年间缩小了一半。
研究小组表示，过去二三十年间，欧洲水域里各种鱼类的体积平均缩小了50%，小巧鱼类所占比例正在逐渐升高。研究人员说，水温升高对鱼群的迁徙和繁衍都会产生影响。通常情况下，在温度较高水域里生活的鱼类体积较小。
多弗雷纳说，虽然过度捕捞可导致鱼类个头变小，但这绝不是唯一原因，他们的研究结果表明，气候变暖也是原因之一。他特别提醒说，鱼类体积变小，会对生态环境产生严重影响，如体积变小将使鱼类的产卵量下降，从而打破食物链和生态系统的平衡。
⑶发现气候变暖导致北极候鸟体型缩小。[43]2016年5月12日，荷兰、澳大利亚、法国、波兰和俄罗斯等国鸟类专家组成的一个国际研究团队，在《科学》杂志上发表论文称，随着气候变暖，在北极繁殖的一种叫做红腹滨鹬的候鸟体型正在日益变小。这是全球变暖对北极地区动物产生影响的一个代表性现象，值得人们关注。
研究指出，体型缩小对红腹滨鹬不是一个好消息。这种可连续飞行5000公里的小鸟会跨越半个地球到热带过冬，但届时可能会因它们的喙变短吃不到深埋在沙滩中的食物而死亡。
红腹滨鹬繁殖于环北极地区，属长距离迁徙鸟类，每年秋天从北极飞到西非等地的热带沿海地区过冬，每年春天又飞回北极繁殖，中国的渤海湾等地是它们的中途停歇地。原本，红腹滨鹬飞到北极正是这里冰雪开始融化之时，昆虫的数量最为丰富，而昆虫是红腹滨鹬幼鸟的主要食物。
该研究团队分析了卫星图片后发现，过去33年来，红腹滨鹬繁殖地的冰雪融化时间提前约两个星期，这意味着红腹滨鹬的孵化期与昆虫的繁盛期错开了约两个星期，其结果就是，在北极暖和年份所生的红腹滨鹬因食物不足而体形缩小。
由于这些红腹滨鹬的喙都比较短，当它们飞回西非过冬时，就吃不到深埋热带沙滩之下的双壳类软体动物，只能以海草等为食。因此，这些红腹滨鹬在第一年的存活率，只有体型较大红腹滨鹬的一半左右。
研究人员认为，由于短喙不利于红腹滨鹬生存，这些候鸟最终可能进化成身体较小但有着长喙的模样。他们还据此提出，未来在北极繁殖的动物发生身体大小与外形的变化，可能是一个普遍现象，从而可能对它们的种群数量产生负面影响，这是一个亟须关注的情况。
2．研究气候变化影响鸟类生存的新发现
⑴发现气候变暖影响布谷鸟啼鸣期。[44]2009年4月2日，新华网报道，中国气象局成都高原气象开放实验室和青海省气候中心等单位相关学者组成的研究小组，在《气候变化研究进展》期刊上发表论文称，他们研究发现，全球气候变暖已影响中国布谷鸟的啼鸣期。
家喻户晓的布谷鸟，学名大杜鹃。布谷鸟的啼鸣，是中国古代进行播种、耕耘等田间农事活动的一个重要参照依据，民间自古有“布谷布谷、种禾割麦”的说法，《齐民要术》书中也有“布谷鸟始鸣，种大田”的记载。
青海省气候研究中心通过对诺木洪、湟源、互助、共和4个农业气象站的布谷鸟始、绝鸣期进行长达十多年的观测后发现，不同地区的温度、日照、降水等气象要素对布谷鸟的啼鸣期影响各不相同，但影响的结果却大抵相同，即布谷鸟的始鸣期有提前趋势，绝鸣期有推迟趋势，始、绝鸣期间隔的天数有延长的趋势。
事实上，不仅是一些鸟类对眼下的全球气候变暖作出了响应，观测表明昆虫的啼鸣期也同样受到了影响。河南省气象局通过对驻马店、沈丘、太康3个农业气象观测站的蚱蝉进行长达十多年的观测后也发现，在气温升高的气候背景下，蚱蝉的始鸣期呈提前趋势，3～6月的平均气温对蚱蝉的始鸣期影响最为显著。
⑵发现气候变暖或使南极帝企鹅数量骤降。[45]2022年12月，英国南极调查局科学家组成的一个研究小组，在《公共科学图书馆·生物学》杂志上发表研究报告指出，按照目前的趋势，如果不加大保护力度，到21世纪末，南极陆生动植物的数量会大量减少。
研究发现，基于目前的管理策略，且在气温适度变暖的情况下，到21世纪末，南极65%的陆生动植物的数量都将减少。如果到2100年，全球升温被限制在2℃以下，这一比例将减少到31%。
分析报告指出，海鸟的数量预计减少得最多。到2100年，帝企鹅的种群数量将减少90%，这主要是因为它们依靠冰来繁殖。干土壤线虫和安德利企鹅的数量预计将减少一半以上。当然，并非所有物种都遭受同样的命运，随着气温升高及更多可用液态水的出现，一些本地开花植物预计会扩散开来。
研究小组共同确定了10个关键步骤，以降低气候变化带来的影响。他们的评估指出，如果每年投入2300万美元（不包括应对气候变化的费用），将让多达84%的动植物受益。最有希望的解决方案是：加强对脆弱物种栖息地的保护，控制疾病传播，以及减少入侵物种的引入。
3．研究气候变化对其他动物生存方式影响的新发现
⑴证实大堡礁海水变暖会增大珊瑚死亡风险。[46]2012年9月，堪培拉媒体报道，澳大利亚一项新研究证实，世界最大的珊瑚礁——大堡礁水域的海水温度正在上升。专家认为，这一变化将给这一区域及其周边区域的生态环境带来影响。
澳大利亚研究理事会合理利用珊瑚礁研究所研究人员报告说，他们分析了1985年以来的卫星数据，发现有“明显证据证明”大堡礁水域的大部分区域海水温度上升，其中南部水域海水温度上升了0.5℃。研究人员认为，海水温度升高意味着珊瑚的死亡风险增大。
研究同时表明，季节变换的规律正在发生改变，在某些区域夏季开始得比往常更早，且持续时间更长。这种改变也将影响大堡礁海域的生态环境。
⑵发现冷血动物适应全球变暖能力差。[47]2015年5月20日，美国加利福尼亚大学伯克利分校，博士后亚历克斯·冈德森主持的一个研究小组，在英国《皇家学会生物学分会学报》上发表论文称，冷血动物缺乏忍耐高温的灵活性，可能难以适应全球气候变暖，不得不靠改变行为和进化生存下来。
研究人员说，他们发现，总体而言，大多数冷血动物耐受高温和低温的灵活性很低。鱼、虾、蟹、龙虾等水生冷血动物，在生理机能上适应气温升高的能力相对较好，是蜥蜴、昆虫等陆生冷血动物的两倍。
冈德森指出，随着地球持续变暖，冷血动物将生活在更加接近它们极限的气温中，这意味着，它们在每年气温的剧烈起伏中幸存下来的可能性较小，气温的剧烈起伏可能因气候变暖而更为极端。
⑶发现极地变暖让北极熊以海豚为食。[48]2015年7月，英国等国相关专家组成的一个研究团队，在《极地研究》期刊发表研究成果称，他们首次记录了一些北极熊正在依赖海豚作为食物。此前，海豚从来都不是北极熊捕食的对象，北极熊主要以大量海豹为食。
在这项研究中，研究人员描述了，他们的研究团队在2014年4月份，发现一头瘦骨嶙峋的雄性北极熊正在啃食一条白吻斑纹海豚的尸体，而且这只北极熊似乎还在雪地里藏了另外一只海豚作为随后的食物。
研究人员表示，极地变暖导致的冰雪融化，很可能让海豚比过去在冬春季向北游得更远，从而让它们和北极熊之间发生了交集。
⑷发现气候变暖或导致亚热带和温带蚊子全年活跃。[49]2021年6月14日，美国佛罗里达大学野生动物生态和保护系助理教授布雷特·谢弗斯等人组成的一个研究小组，在《生态学》杂志上发表论文称，在气候变化较为显著的地方，蚊子传播疾病的滋扰有朝一日可能会成为一个常年性的问题。
谢弗斯说：“在热带地区，蚊子一年到头都很活跃，但世界其他地方的情况并非如此。在热带以外，冬季的低气温会限制蚊子的活动，导致其进入一种名为‘滞育’的冬眠状态。”
随着气候变化，科学家预计夏季会更长，冬天会更短、更温暖。为了解这种变化对冬眠的蚊子意味着什么，研究人员对在盖恩斯维尔及其周围地区收集的蚊子进行了实验。盖恩斯维尔是佛罗里达州中北部的一个小城，位于亚热带和温带气候的分界线上。
研究小组用会释放二氧化碳气体的捕蚊器，引诱了18种类型的2.8万多只蚊子，并从收集的蚊子中随机抽取大约1000只蚊子进行测试。每只蚊子都被放在一个小瓶里并被放入水中。随着时间的推移，研究人员改变了水温，从而提高或降低瓶子内的温度。科学家们监测了每只蚊子的活动，当蚊子不再活动时，意味着温度达到了上限或下限。
研究发现，这些蚊子在实验过程中能够很好地耐受高温。研究人员表示，这些高温往往远高于气象站测得的平均环境温度。
通过比较一年中不同时间收集的蚊子对温度变化的反应后发现，这些蚊子可以适应环境的变化，忍受一定弹性的温度范围。在春季，当夜间温度仍然较低而白天温度开始回暖时，蚊子可以忍受更大范围的温差。到了夏天，这个范围就会缩小。秋天开始降温时，该范围又会扩大。这意味着，随着气候变化使秋季和冬季变得更温暖，更温暖地区的蚊子已经做好了在这段时间内活跃起来的准备。
目前，研究人员还在研究是什么原因让蚊子能够适应温度的快速变化。他们说，从研究得知，气候变化影响蚊子活动，而蚊子又会传播影响人类和动物的疾病。因此这项研究可帮助人们更好地应对气候变化带来的影响。
（三）探索气候变化对植物生存影响的新信息
1．研究气候变化对植物生理现象影响的新发现
发现气候变暖可能导致植物因提前开花而延长花粉季。[50]2022年3月20日，《新科学家》杂志网站报道，美国密歇根大学张映晓负责的研究小组近日发表的一项研究成果显示，如果气温继续上升，在本世纪末，气候变暖可能导致美国一些植物提前开花，同时使花粉季持续时间更长。而且，花粉的释放量可能会大量增加，致使花粉症患者出现更严重的症状。
花粉引起的过敏如花粉症，影响全世界30%的人口。张映晓说：“过去几十年里，花粉的数量出现了变化，而且现在大气中花粉的增加开始得更早，‘幕后黑手’就是气候变化。”
在这项研究中，研究小组把气候模型与1995年至2014年间美国13种最常见花粉的数据相结合，以预测1981年至2100年花粉的释放等情况。他们发现，如果美国的气温上升在4℃～6℃之间，植物会提前40天开始释放花粉，如桤木释放花粉的数量可能在2月而非现在的3月达到峰值。而且，稍晚一些授粉的植物，如禾本科植物，可能会晚19天授粉，这延长了花粉季，并使全美每年的花粉排放量增加16%至40%。
此外，大气中二氧化碳浓度的增加也会显著影响花粉的释放。此前的研究表明，本世纪预计的大气二氧化碳浓度的上升可能会使美国的花粉排放量增加250%。研究人员解释说，二氧化碳在光合作用中起关键作用，更多二氧化碳可能意味着植物变得更大、更强，从而释放出更多花粉。不过，科学家们目前没有更多有关二氧化碳影响花粉的数据。
张映晓说，如果这些预测成真，花粉季持续时间会更长，植物释放出的花粉也更多，花粉症患者的情况会变得更糟。但这项研究没有考虑到其他影响，如气候变暖可能导致旱灾和洪水数量增加，这些因素也会影响植物的生命，从而影响花粉数量。
2．研究气候变化对沙漠植物影响的新发现
发现气候变暖将使沙漠植物越来越少。[51]2009年11月，美国康奈尔大学相关专家组成的一个研究小组，在《科学》杂志上发表报告说，随着气候变暖，沙漠地区土壤中的氮会以气体的形式大量流失，从而导致生长在沙漠里的植物越来越少。
研究人员在美国莫哈韦沙漠地区选了几处试验点，通过精密测量仪器了解土壤中的氮是如何随着周围气温升降而变化的。研究发现，不管有没有光照，当温度达到40℃至50℃时，土壤中的氮会以气体形式从土壤中迅速释放出来。温度越高，释放的速度越快。研究人员由此推测，在世界任何高温干旱的地方都可能出现类似的情况，因此应该引起关注。
氮是植物生长过程中除水之外的第二大必需营养元素。研究人员指出，目前生长在沙漠地区的植物本来就很少，根据这一新发现，随着全球气候变暖加剧，沙漠土壤里的氮会大量流失，那么生长在沙漠里的植物就会越来越少，这将给沙漠地区的生态环境构成严重威胁。
3．研究气候变化对山区植物影响的新发现
⑴发现气候变暖会影响山区植物变迁。[52]2012年3月，在欧盟研发框架计划的资助支持下，意大利科学家参加的一个研究团队，承担了“可持续发展、气候变化及生态系统”项目研究。近日，他们的研究成果发表在《自然》杂志上。该研究团队在于2000～2009年之间，进行了长达10年的，全球气候变暖对山区植物种类变迁的大型研究。他们的研究显示，全球气候变暖，对山区植物种类的变迁，具有明显而重要的影响，
一般情况下，山区的海拔愈高气温愈低。考虑到山区海拔高度和气候温度，是影响山区植物种类变迁的主要因素，研究人员在世界五大洲范围内的17座山脉区域选择了60处观测地点、确定了867个植物种类作为观测对象。
2001～2008年期间，观测点的气温持续变暖，研究人员从确定的867个观测植物种类中，排除“喜暖”植物种类后，最终筛选出764个植物种类作为研究对象。期间，研究人员根据观测和收集到的数据建立了一个数学模型，并绘制出全球气候变暖，海拔高度和温度，对山区植物种类变迁的影响图。
研究人员称，尽管全球各测试点的具体数据有所不同，但对欧洲各测试点的数据模型进行分析比较，山区植物种类变迁的趋势，具有很强的可比性，因此变迁影响图，对全球各大洲具有指导意义。
研究人员在研究过程中证实：①生态系统中的山区植物种类的，无论停留或迁移，均对气候变暖表现出快速的相适应状态；②所观测的植物种类随着时间的推移一直进行着变化；③山区植物种类，在向更低温度的变迁适应过程中，必须面对原生植物种类的激烈竞争，或自身衰落或使原生植物种类退化消失。
⑵发现气候变暖使澳大利亚高山植物面临生存威胁。[53]2021年6月，澳大利亚新南威尔士大学生物学家组成的一个研究小组，在《生态学与进化》杂志上发表论文称，他们研究发现，澳大利亚本土的高山植物难以适应气候变暖，生存可能面临威胁。
研究小组在新南威尔士州东南部的科希丘什科国家公园内，选取21种植物为研究对象，重点分析它们过去一百多年间植株大小、叶片厚度、叶片形状等变化。结果发现，只有两种植物对气温升高有明显的外形改变。
研究人员报告说，这些植物都生长在一个对气候变化抵御力较弱的生态系统中。研究所用的样本，部分来自1890年至2016年间所保存和收集的植物标本，部分在2017年采集。
研究人员认为，在过去的一个世纪里，澳大利亚高山地区气温上升幅度高于平均水平，而研究所涉及的绝大多数本地高山植物“不为所动”，反映出它们可能难以适应高山地区环境的较大变化，生存前景堪忧。他们下一步，将计划研究高山植物对持续较长时间热浪天气的反应，以预测未来这种天气对植物和环境的影响。
⑶发现气候变暖或使高山植物暖化适应性下降。[54]2022年1月10日，奥地利维也纳大学科学家约翰内斯·韦塞利及其同事组成的研究小组，在《自然·气候变化》杂志上发表论文称，未来气候变暖，或使石竹、矮小肥皂草等高山植物各个物种内适应暖化的个体数量减少。这一潜在适应不良，会进一步增加这些植物面临的风险，因为其分布范围因气候变化而发生了改变。
研究人员在论文中指出，气候变暖带来了温度改变，本地植物物种可能会面临灭绝、适应新的环境，或跟上不断变化的气候等情况。预测不同生物体未来迁移的研究，通常将物种视作一个适应自身生长生存最佳温度范围的整体来看待，但这一范围极为忽视物种内变异。
基于此，该研究小组开发出一个模型，纳入了包括石竹、矮小肥皂草和马先蒿等6种欧洲阿尔卑斯山高山植物的气候耐受种内变异，以了解它们在21世纪面对气候变暖将如何反应。与此前研究一致，他们开发的模型预测即使有种内变异，每个物种都面临地理生存范围的丧失。而随着气候变暖，该模型预测其中5个物种(除了石竹)，对更高温度具备遗传适应个体的出现频率降低了。
研究人员认为，这一反直觉现象，可能是由前沿定植和优先效应所致。换言之，已经在一个物种地理范围前沿的适应寒冷的植物，可以拓展到它们未定植的区域，但随着气候变化，它们也会阻碍适应温暖的植物完成定植及生存。
研究人员表示，这项研究不仅揭示了适应不良的可能，也提出假如不考虑物种的本地适应和变异，气候变化后果的准确预测可能被低估了。
四、研究应对气候变化的新方法与新设备
（一）探索应对气候变化的新方法
1．开发缓解气候变暖的新方法
拟用方解石微粒助力缓解气候变暖。[55]2016年12月12日，美国哈佛大学有关专家组成的一个研究小组，在美国《国家科学院学报》上发表研究报告说，为应对全球变暖，科学界近年来提出一些宏大的地球工程方案，但是普遍存在不足。针对此况，他们提出一种新方案，认为它在给地球降温的同时，还能帮助修复臭氧层。
此前，科学界出现过的地球工程方案包括：给海洋施加含铁肥料，促进浮游生物和藻类生长，以吸收更多二氧化碳；在地球上空架设“遮阳伞”；模拟火山喷发，向平流层喷射硫酸盐微粒，以增加阳光反射率等。
该研究小组说，他们的新方案，也是在平流层喷射物质以提高阳光反射率，但是所用物质不是会破坏臭氧层的硫酸盐微粒，而是具有保护作用的方解石微粒。
方解石是石灰石的主要成分，为碳酸钙矿物，分布广泛。研究人员认为，在平流层喷射方解石微粒，将能中和由人类活动排放产生的硫酸、硝酸和盐酸等物质，从而逆转对臭氧层的破坏，同时也能遮挡、反射太阳光，实现给地球降温。
目前，研究人员正在实验室中模拟平流层环境以测试方解石效果。他们强调，平流层化学反应很复杂，这种做法可能导致其他风险，如在增加全球总体臭氧水平的同时，在复杂气候动力学的作用下，增加局部地区如极地上空的臭氧空洞。
2．开发预测气候变化的新方法
⑴建成全球海洋及陆相气候变化记录网。[56]2018年2月5日，德国阿尔弗雷德·瓦格纳研究所科学家基拉·雷费尔德及其同事组成的一个研究小组，在《自然》杂志网络版发表论文称，他们建成了全面的全球海洋及陆相气候变化记录网，可以更准确地了解气候多变性的变化幅度及其影响。
气候多变性的变化对人类社会造成的影响，不亚于全球均温上升。此外，多变性的变化幅度可以很大，比如，此前对格陵兰岛气候数据的分析表明，从末次盛冰期到全新世(过去11500年间)，气候多变性大幅降低。然而，该现象只限于格陵兰岛还是在全球范围内出现，此前一直不明确。
鉴于这种情况，该研究小组此次组建了，一个迄今最全面的全球海洋及陆相气候记录网络。分析表明，从末次盛冰期到全新世，气温升高了3℃～8℃，与此同时，在过去几百年到千年的时间尺度上，全球范围内气候多变性下降到了之前的四分之一。其中，热带地区气候多变性有了小幅度减弱(1.6倍至2.8倍)，南北半球中纬度地区的下降程度更高(3.3倍至14倍)，而格陵兰岛的气候多变性降幅可谓巨大，达到70倍。这证实了之前的结果，也确定格陵兰岛存在异常于全球趋势的变化。
发表于同期《自然》杂志的另一篇论文中，美国科罗拉多大学波尔得分校研究团队，使用一份来自西南极冰核的水同位素记录，来研究南半球每一年的气候差异。研究表明，纬度更高的地方，末次盛冰期的气候多变性比更暖和的全新世几乎高一倍。科学家提出，这些变化并非由变暖造成，或者说并非是从赤道到北极的气温梯度直接导致的，而是由北半球冰盖消融乃至全球大气循环改变引起的。
⑵开发有助于更准确预测恶劣天气的人工智能技术。[57]2019年7月，美国宾夕法尼亚州立大学、阿库气象公司、西班牙阿尔梅里亚大学等机构有关专家组成的一个国际研究团队，在《地球科学与遥感会刊》上发表研究成果称，他们开发出一种基于人工智能技术的计算模型，能够有效检测云的旋转运动，有助于更快、更准确地预测恶劣天气。
通常，气象学家会把卫星图像中云的形状和运动，作为预测主要风暴类型的指标，但随着天气数据集的不断扩大，气象学家无法实时监测所有风暴的形成，尤其是小规模的风暴。
该研究团队分析了5万多张美国气象卫星的历史图像，在这些图像中，气象学家鉴定并标记了逗点状云系的形态和运动。逗点状云系因其外形类似于逗号而得名，与气旋的形成密切相关，而气旋的形成可导致冰雹、雷暴、大风和暴风雨等恶劣天气事件。
研究人员利用计算机视觉和机器学习技术，“教会”计算机自动识别和检测卫星图像中的逗点状云系，帮助专家更高效地在海量的天气数据中及时发现恶劣天气的“端倪”。
研究人员发现，他们的技术可以有效地检测出逗点状云系，准确率高达99%，甚至在一些逗点状云系完全形成前就能检测到它们。此外，这种技术还可以有效地预测出64%的恶劣天气事件，优于其他现有的恶劣天气监测方法。
研究人员指出，这项研究还属于早期尝试，旨在向科学界证明能够用人工智能技术阐释与天气有关的信息，将这种方法与其他天气预报模型相结合，将有可能使天气预报更准确。
3．开发预报气候变化的新方法
⑴开发更加准确有效的天气预报系统。[58]2014年6月，俄罗斯科技信息网报道，俄科学院西伯利亚分院托木斯克气候及生态系统监测研究所一个研究小组，对现有天气预报系统进行创新，研发出特殊天气现象预报系统，可对恶劣的气候变化现象进行有效预测。
该系统应用了最新的大气对流层状况监测与预报技术，可对风、雨、云、电等气候现象的形成，进行监测与预报。研究人员把超声波探测仪，以相互间50公里～70公里的距离安置，将其传回的大气数据借助于特别研发的数学模型进行处理。4个仪器即可覆盖托木斯克市全境，提供风暴及其他气候灾害的超前预报。
研究所商务负责人米亚赫科夫认为，当前的天气预报系统提供的数据不太准确，俄水文气象局的固定气象观测站提供的风暴来临前的信息，只有距地表7米高的数据，而研究所的仪器可探测距地300米的大气数据，此高度经常会形成危险的气候现象。新的设备和数学模型会做出更早和更可靠的预报。他还透露，设备、数学模型和工作模式都已完备，整个系统将在近期投入使用。
⑵开发有助于改善天气预报的高精全球气候模型。[59]2018年2月，日本海洋研究开发机构、夏威夷大学和牛津大学等机构联合组成的一个国际研究小组，在《地球物理通讯》杂志上发表研究成果称，他们利用自己开发的高解析度全球气候模型，首次在实验室成功再现了，2015～2016年发生的平流层赤道两年准周期性振荡的崩溃。该模型有助于改善热带和中纬度地区的季节性天气预报。
周期性振荡是赤道下部平流层平均东西风，在大约28个月时间内，逐渐改变风向的准周期性振荡现象。自1950年在赤道地区进行无线电探空观测开始，60多年以来，在西风上方形成东风、东风上方形成西风的现象无限期地重复出现。鉴于这种有序的行为，近年越来越多的研究报告认为，周期性振荡是提高热带和中纬度地区季节预报精度的重要因素，科学家正努力把周期性振荡纳入季节预报系统当中。
但这个周期在2015～2016年冬季突然发生崩溃，包括周期性振荡研究专家在内的世界各地气象组织都没有预见到这一现象。
研究小组利用超级计算机“地球模拟器”，进行最新的高分辨率全球气候模拟，成功再现了这次周期性振荡崩溃事件，并找出造成崩溃的直接因素。他们发现，导致这种现象的原因是，受北半球副热带平流层东西风结构的影响，折射传播的大气波动，集中作用在包括周期性振荡在内的赤道平流层，约几公里厚的狭窄高度范围内。
研究结果表明，如果使用更精确的模型，可能提前至少一个月或更长时间预见到观测史上第一次周期性振荡崩溃。此外，即使在周期性振荡崩溃这种史无前例的情况下，也可通过该模型的预测改善季节预报。
（二）研制应对气候变化的新设备
1．研制更准确预测天气变化的新设备
⑴研制出可在十秒内观测雨云的气象雷达。[60]2012年9月1日，日本信息通信研究机构和大阪大学、东芝公司的一个研究小组，正式公布一款新型气象雷达。这种雷达，能在最短10秒内，对迅速变化中的积雨云进行立体观测，这种积雨云往往会引发暴雨和龙卷风。
据介绍，现有的小型气象雷达，需要多次旋转天线才能进行立体观测，花费约5分钟，所以无法充分观测积雨云，并预报突发性暴雨和迅速移动的龙卷风。新型雷达，只要旋转一次天线就能进行立体观测，如果观测半径是30公里，只需10秒，如果观测半径是60公里，也仅需30秒。
目前，已有一部新型气象雷达，安装在大阪大学一栋教学楼屋顶上，并且从2012年6月开始就进行了试验观测。雷达能对半径60公里、高14公里的立体范围内进行观测。
⑵推出预测极端天气影响的新超级计算机。[61]2016年1月12日，美国哥伦比亚广播公司旗下的商业科技网站报道，美国推出一台新型超级计算机，其运算速度可达5340万亿次/秒。该计算机将在全球定位系统和其他传感器技术的协助下，对极端天气带来的影响进行预测。
新超级计算机以怀俄明州首府“夏延”命名，将被安装在美国国家大气研究中心(NCAR)位于怀俄明州的超级计算中心内。其计算能力，为目前在美国国家大气研究中心“服役”的超级计算机“黄石”的2倍多。“黄石”的运算速度为1500万亿次/秒，由IBM公司打造。
2017年将正式交付使用的“夏延”，则由硅图国际公司制造，内存高达313TB；计算节点超过4000个，其中20%的节点每个都将拥有128GB的内存，其他节点的内存也有64GB。美国国家大气研究中心还打造了全新的集中式并行文件系统，其可用空间为20PB；数据存储元件支持200GB/秒的传输速度。
美国国家大气研究中心表示，其他存储元件包括3360个8TB的串行连接小型计算机系统接口硬盘，以及48个800GB的固态硬盘；运行“红帽企业版Linux”操作系统，同时使用IBM的通用并行文件系统。
在2015国际超级计算大会上，国际组织发布了最新一期世界超级计算机500强排行榜，位于榜首的中国“天河二号”实际运算速度高达3.39亿亿次/秒；而排名第十的美国德克萨斯高级计算中心“惊跑”超级计算机实际运算速度为5168万亿次/秒，该组织称，以2016天的标准来看，“夏延”勉强排第十。
据悉，“夏延”将被用于重要的研究，有望用在极端天气、地磁风暴、地震活动、空气质量以及火山等诸多领域。此外，研究人员也可以更好地模拟大气变化，为政府在政策制定和资源管理方面提供决策支持。
⑶建立预测北极气候变化的数字平台系统。[62]2019年8月15日，塔斯社报道，俄罗斯托木斯克国立大学西伯利亚未来研究所，已经开始创建一个数字平台系统，收集包括北极地区的西伯利亚气候变化数据。该平台系统将使用大数据技术运营，准确预测大区域的气候变化。
西伯利亚未来计划于2019年完成包括气候变化、预测模型、西伯利亚数字植物标本和文学遗产等领域的工作，该平台亦可用于学习和工作，开展项目研究等。该研究所所长柳德米拉·博里拉指出，西伯利亚数字模型将由大数据块组成，这些数据块安装在托木斯克国立大学的超级计算机上。
平台将利用托木斯克国立大学国际联网基站多年采集的数据，托木斯克国立大学及俄罗斯科学院西伯利亚分院气候与生态系统监测研究所研究人员还将补充新的数据。
博里拉还指出，通过把气候与生态系统监测研究所建造的数学模型，以及托木斯克国立大学的数字景观图有机结合，可最大限度地提高预测的可靠性。
2．研制准确及时预报天气的新设备
建造更精确预报天气的超级计算机。[63]2014年10月28日，英国气象局对媒体称，多变的天气是英国人永不过时的话题之一。为提高天气预报精准度，英国政府将斥巨资建造一台超级计算机，用准确及时的天气信息改善民众和社会对极端天气的应对能力。
据悉，这台投资9700万英镑的“高性能计算机”，最快运算速度，将比气象局目前使用的计算机系统强大13倍。其重量预计为140吨，相当于11辆双层大巴。
这个“庞然大物”，将使气象局有能力提供更精确的天气预报，并可每小时更新。比如提前预测机场附近出现雾的可能性和浓度等。此外，它还有助研究人员建立更精准的气候变化模型，提前数月预测某一地区出现干旱、洪水和热浪等天气状况的可能。
尽管耗资巨大，但英国气象局预测，这台超级计算机可带来的社会经济效益，超过20亿英镑，因为它将有助于政府和民众提早准备和制订应急计划，应对日益频发的极端天气，减少自然灾害带来的财产损失。
英国气象局首席执行官罗布·瓦利说，这项科技领域的最新投资，将改变天气预报和气候预测现状，为政府、商业界和民众提供更有力的信息支持，提高英国对极端天气和环境风险的防范能力。
