2023-2024 年前所未有的海面温度激增，究竟有多罕见？

自2023 年4 月起，全球海洋表面温度持续一年多处于创纪录水平，2023 年 4 月至 2024 年 3 月期间平均比 2015-2016 年创下的纪录高出 0.25°C！这到底是怎么回事？这种现象有多罕见？最近的一项研究对这一极端罕见的高温事件给出了答案。

全球变暖背景下极端气候事件的发生概率

近年来，极端气候事件的频率和强度显著增加，且这些事件经常打破以往的极端记录，例如，2003年欧洲热浪和2010年俄罗斯热浪等事件，其温度异常超过了历史记录的两个标准差，造成了严重的社会问题。瑞士苏黎世联邦理工学院大气与气候科学研究所在2021年发表在《Nature》上的研究，探讨了全球变暖背景下极端气候事件的发生概率，探讨了其背后的机制。

研究使用了多个气候模型，包括CESM1.2、CanESM2、NCAR LENS等，这些模型在高排放情景下进行了大规模模拟，通过极端值分析和统计，量化了破纪录极端事件的概率。这项研究按照打破历史记录超过一定标准差（如2个标准差或3个标准差）的事件来定义极端收件。

在高排放情景，未来几十年内破纪录极端事件的概率显著增加，预测2021-2050年间，北方中纬度地区每年发生2个标准差破纪录事件的概率从4.5%增加到22.4%，到了2051-2080年，进一步增加到50.5%。3个标准差和4标准差破纪录事件的概率也在增加，2051-2080年间，3个标准差破纪录事件的概率为17.2%，4个标准差事件的概率为5.5%。

研究还探讨了破纪录事件的驱动机制，破纪录极端事件通常与大气环流异常、土壤湿度和蒸发率等驱动因素有关，这些事件的驱动机制与以往观测到的热浪事件相似，但其异常程度更高。此外，破纪录极端事件的概率不仅取决于全球变暖的水平，还取决于变暖的速率，加速变暖的速率会显著增加破纪录事件的概率。如果，如果全球变暖趋于稳定，破纪录极端事件的概率会迅速下降。

图：北中纬度地区打破纪录的极端事件预测发生情况

a，北中纬度地区(30-65°N)在84个成员组成的CESM1.2集合中，每年在任何大于70,000平方公里的陆地面积上至少发生一次打破纪录事件的年度概率，以及RCP8.5情景下的事件大小。b，在2051-2080年期间，至少发生一次打破先前纪录的事件的概率，该事件在各自的模拟中至少达到两个标准差，打破先前的纪录。c-e，与a相同，但针对NCARLENS(C)、CESM-CAM4(d)和CanESM2集合(e)。f-h，在CMIP5(f)、CMIP6(g)多模型集合和CanESM5集合(h)中，不同排放情景(颜色)下，北中纬度陆地地区(30-65°N)每年至少发生一次打破记录事件的概率。垂直的黑色线分别表示a、c-e和h中大型集合所有初始条件成员的95%置信区间，以及f和g中所有CMIP5和CMIP6模型的置信区间。

极端海面温度有多罕见？

瑞士伯尔尼大学厄施格气候变化研究中心近日的一项研究，探讨了2023年~2024年这种破纪录的海表温度跳跃事件在当前的长期变暖趋势下发生的概率有多大。研究通过构建基于观测的合成时间序列，量化了在当前的长期变暖趋势下，全球海表温度跳跃事件的发生概率。进一步的，使用了35个不同的气候模型的270个模拟数据，分析了2000年至2040年期间的海表温度变化予以验证。

这项研究首次量化了在当前的长期变暖趋势下，全球海表温度极端异常事件的发生概率，并对2023-2024年海表温度跳跃事件提供了科学解释。在当前的长期变暖趋势下，2023-2024年的全球海表温度跳跃异常事件平均每512年才会发生一次。虽然512年是平均值，但它的发生频率可能在205年到1,185年之间波动。在270个气候模型模拟中，共出现了11次类似的破纪录海表温度跳跃事件，表明气候模型能够模拟此类事件。

空间分布上，2023-2024年的海表温度异常在北太平洋、东热带太平洋和北大西洋尤为显著，且北大西洋的海表温度异常超过了之前的记录，达到0.42°C。研究发现，这些异常与厄尔尼诺有关，属于必要但不充分条件。在北大西洋，研究提出了一个令人意外的原因，船舶排放导致的气溶胶突然下降可能是观测到的北大西洋温度异常极大的原因之一。

这些破纪录的海表温度会持续存在吗？在模型中进一步研究发现，全球海表温度异常事件后，在13-18个月内恢复到创记录水平以下。虽然大部分情况下都会恢复到异常前的水平，但在11次异常跳跃事件中有3次，海表温度异常在未来10年不会回到异常前的水平，全球海表温度几乎永久上升到了更高的水平，但最多在8 年内，这种跳跃异常会恢复到预期的长期变暖趋势上。

图：观测和气候模型中海表温度创纪录的异常跃升大多局限于赤道太平洋、北太平洋和北大西洋

a – d ， NOAA OISST V2.1  ( a )观测到的破纪录年度（4 月至 3 月）全球（60° S–60° N）SST 事件的 SST 异常，以及图中的三个气候模型组：CMIP6（CanESM5 r15i1p1f1；b）、GFDL-ESM2M-LE （集合成员 27；c）和 CESM2-LE（集合成员 LE2-1301.019；d ）。异常值是根据图中所示各气候模型组成员对应年份的相应破纪录事件前 30 年的平均 SST 计算得出的。

总之，2023-2024年的海洋温度“大跳跃”异常事件不仅是一个科学问题，更是一个与每个人息息相关的现实问题。

参考文献：Jens Terhaar, Friedrich A. Burger, Linus Vogt, Thomas L. Frölicher & Thomas F. Stocker ，Record sea surface temperature jump in 2023–2024 unlikely but not unexpected. Nature (2025)，doi.s41586-025-08674-z