2023和2024为何连续热破记录？最新研究揭秘地球“高烧”幕后推手

2023年，全球平均气温相较于2022年大幅上升约0.3℃，创下了有现代观测记录以来的最高记录。联合国秘书长古特雷斯用“全球沸腾”（global boiling）形容当年7月的极端气候。没想到2024年依旧“高烧”不退，全球平均温度继续上涨0.1℃，再次打破23年创下的新记录（图1）。地球为何持续“高烧不退”？2025年还会再次打破纪录吗？

图1. 1940-2024年ERA5全球平均2米气温逐年异常。选取1951-2000年为气候态，2024年超过该气候态1.213°C。来自Climate Reanalyzer

近日，美国加州大学圣地亚哥分校谢尚平教授团队在npj Climate and Atmospheric Science发表研究，揭示了背后的两大关键因素——厄尔尼诺现象与北半球中高纬气候变率。研究首次量化了厄尔尼诺和北半球气候变率对这两年的“极端高温”贡献，并成功预测了2024年的升温趋势。

谁在给地球“火上浇油”？

1. 厄尔尼诺——热带海洋的“加热引擎”

厄尔尼诺（El Niño）是赤道太平洋海域每隔2-7年发生的周期性暖化现象，其影响广泛，遍及全球，被称为“气候系统的心跳”。2023年，一场强度中等的厄尔尼诺事件从春季开始酝酿，至年末达到顶峰并一直持续到2024年中（图2）。大气环流将赤道太平洋的热量输送至整个热带地区，导致全球平均气温飙升并连续打破历史记录。

图2. 2023年11月热带太平洋海温异常分布。黑色矩形区域为监测和判定厄尔尼诺事件的主要海域，即Niño3.4区。来自Climate.gov

谢尚平教授研究团队采用部分耦合的全球气候模型模拟了1982年以来的气候变化。在模型中，热带太平洋的海温被强制“贴合”实际观测数据，而其他区域的海洋和大气则自由互动，因此可以剥离出厄尔尼诺的独立影响。模拟结果显示，2023年全球表面温度较2022年骤升0.31°C，其中当年的厄尔尼诺事件贡献了58%的升温（图3）。

图3. 2023年观测的全球升温趋势与模拟模拟结果对比。黄色和蓝色标志为两套观测数据的结果，红色和浅色圈圈分别为模式集合平均和各集合成员的温度变化结果。

2.中高纬度自然变率——气候系统的“盲盒”

值得注意的是，考虑厄尔尼诺因素后，模型预测的2023年升温幅度仍比实际观测值低0.13℃。进一步分析发现，北半球中高纬度（30°N以北）的异常高温是背后的“隐藏推手”（图3和图4）。2023年，中亚草原、北美五大湖区和日本以东的西北太平洋海域，温度比常年高出2-3℃，相当于给全球平均气温“额外充值”0.08℃。

研究团队进一步指出，北半球温带气候变率与厄尔尼诺关联微弱，其波动可能源于大气阻塞事件、急流偏移或区域性海洋热浪。这类变率的可预测性较低，成为气候预测的难点。尽管如此，研究人员发现， 20组模拟中部分结果与观测高度吻合。这意味着，2023年的极端升温仍属于自然变率与人类活动叠加的“可解释范围”，科学依然‘看得见’气候系统的运作规律

图4. 年平均异常温度分布，基准期为1991–2020年：(a) ERA5数据，(b) CM2.1模式第14组模拟（北半球中纬度的观测具有高度空间相关性），(c) CESM2模式及(d) CM2.1模式的多成员集合平均。海温被强制“贴合”观测的区域在(b)-(d)图中以虚线标出。

气候模型如何预判未来？

该研究团队的模拟结果表明，全球均温年际变率的53%可以被厄尔尼诺现象解释。由于厄尔尼诺有一定的可预报性，科学家可以一定程度上提前预测当年或下一年的全球平均温度。在2024年7月初始化的全耦合模拟中，模型预测2024年全球均温将比2023年再升高0.08℃，与实际观测值的0.10℃高度吻合；而随着太平洋从厄尔尼诺转为拉尼娜（La Niña），模型预测2025年气温或将小幅回落

图5. 基于ERA5数据的全球逐日气温走势图。灰色线条为历史年份，橙色线条代表2024年，深红色线条为2025年。今年前3个月，25年气温与24年依旧“你追我赶”。

对于东亚区域气候而言，2025年全球气温的短暂回落并不意味着热浪、强降水等极端天气事件的减少。相反，1998年长江流域大洪水，以及历史上最强的几次我国热浪事件（10年、13年和22年）都伴随拉尼娜事件的发展。因此，今年夏天，我国也需要密切注意高温干旱、持续洪涝、甚至旱涝急转等极端天气-气候事件的发生

研究团队特别指出，模型对2023年极端升温事件的捕捉能力证明，人类尚未进入气候的“乱纪元”，科学依然能看清气候系统的规律，这是希望所在。只要全球减排行动加速，仍有可能避免最灾难性的后果。这就像一辆高速行驶的汽车，刹车虽难，但方向盘还在我们手中。

论文信息：

Xie, SP., Miyamoto, A., Zhang, P. et al. What made 2023 and 2024 the hottest years in a row?. npj Clim Atmos Sci 8, 117 (2025). https://doi.org/10.1038/s41612-025-01006-y