气候变化已对自然环境和生态系统产生了重要影响。相比“升温了多少”，气温年循环幅度（夏冬温差）变化，往往更能反映气候系统内部的非对称变化，其变化不仅关乎气候变异的动态趋势，更深刻影响着植被物候与生态系统的稳定性。然而，以往关于气温年循环幅度的研究多在海陆区域独立开展，且多聚焦于器测记录时段，对更早时期气温年循环幅度变化的研究多聚焦于区域尺度。北京师范大学段建平教授课题组针对这些问题和课题组的前期研究发现，进一步从气温年循环幅度变化的海陆差异和全球陆地区域的千年演变两个维度开展了研究，为深入理解气温年循环幅度变化提供了新认识。
基于对多套观测数据和CMIP6模式模拟资料的分析结果表明，海陆气温年循环幅度差异在1941-2014年间已发生显著变化，呈现出清晰的纬度差异。主要表现为：北半球中纬度地区的海陆气温年循环幅度差异在显著减小，而北半球高纬度地区则表现为显著增强。这种“反向变化”主要源于海陆冬季升温差异—中纬度地区冬季陆地升温更强，而高纬度地区冬季则海洋升温更强。这表明海陆热力差异的变化并非时空均一，而在不同纬度带表现出不同的季节响应模式。
进一步基于“最优指纹法”的检测归因分析表明，北半球中纬度区域的海陆气温年循环幅度差异持续缩小可归因于人类活动的影响，其中温室气体在冬季和夏季均发挥作用，而人为气溶胶主要影响夏季。在北半球高纬度，尽管数据的可用性限制了检测归因分析，基于CMIP6单因子强迫的证据表明了温室气体的主要驱动作用。基于历史时期观测资料约束的未来预估表明，在最接近当前排放的SSP2-4.5情景下，北半球中纬度的海陆气温年循环幅度差异减小将在21世纪持续，与此同时，北半球高纬度和南半球中纬度区域的海陆气温年循环幅度差异将以强于1941-2014期间的速率进一步增强。这些变化预示着未来全球海陆气温年循环幅度韵律将可能呈现全球“三极型”的新格局。而在可持续发展路径SSP1-2.6下，海陆气温年循环幅度差异变化的显著趋势仅出现在北半球高纬度地区，表明减排措施有助于缓解海陆气温年循环幅度差异的变化。
这些发现表明，人类活动不仅导致了全球气温持续增加，同时也正在重塑陆地与海洋之间的温度季节性变化韵律。
图1. 纬向平均的不同纬度带陆–海温度年循环幅度差（TACL–S，a-c）及信噪比（d-f）。数据来源包括 HadCRUT5、ERA5和CMIP6历史时期全强迫（ALL）。（d-f）中虚线表示信号出现的阈值。(g) HadCRUT5、ERA5 和 ALL 在 1901–2014 年及 1941–2014 年两个时段内的 TACL–S 距平纬向平均趋势。实线/虚线分别表示趋势在 0.05 显著性水平上显著/不显著。
该文第一作者为在读硕士生王安琪，通讯作者为段建平教授，合作者包括中科院大气物理研究所傅慎明研究员，雷丁大学董步文博士，英国气象局P. A. Stott博士，北京师范大学在读研究生郝凤麒。本研究于2025年12月发表在《Geophysical Research Letters》。
除了关于海陆气温年循环幅度变化差异的研究，课题组还基于器测资料及11个全球过去千年气候模式的气温数据，开展了公元850年以来全球陆地区域的气温年循环幅度变化研究。结果发现，全球（受北半球中高纬度主导）的气温年循环幅度自1860s出现了过去千年史无前例的显著减小，而南半球陆地则相对稳定。在过去千年中的两个重要气候异常期—中世纪暖期和小冰期，模拟资料没有显示气温年循环幅度趋势的显著变化。
进一步基于不同强迫模拟数据的分析揭示了人类活动早期信号的指纹。分析发现，自1860s以来，北半球陆地气温年循环幅度的显著减小可被全强迫（ALL）、人为强迫（ANT）以及温室气体强迫（GHG）较好地再现，而自然强迫的贡献十分微弱。
图2. 模拟资料显示的过去千年陆地气温年循环幅度变化。（a–d）分别为不同模式显示的全球陆地平均（a）、多模式加权平均的全球（b）北半球中高纬度（c）和南半球中纬度（d）气温年循环幅度在850–2000年的变化；（e–g）分别为中世纪暖期（1000–1300 CE）、小冰期（1400–1850 CE）和工业化后暖期（1860–2000 CE）气温年循环幅度变化趋势的空间分布（打点表示在 0.05 显著性水平上显著）。
该文第一作者为在读博士生王艳娇，通讯作者为段建平教授，合作者包括实验室效存德教授与中科院地理资源研究所郝志新研究员，于2026年1月发表在《Journal of Geographical Sciences》.
上述成果是课题组前期研究的进一步延续，相关论文列表如下：
Wang, A.Q., Duan, J.P*., Fu, S.M., Dong, B.W., Hao, F.Q., & Stott, P. A. (2025). Human influence reshapes land-sea seasonal temperature rhythms. Geophysical Research Letters, 52, e2025GL119736.
Wang, Y.J., Duan, J.P.*, Xiao, C.D., & Hao Z.X. (2026). Changes in land surface air temperature annual cycle amplitude over the last millennium. Journal of Geographical Sciences, 36, 3–15.
Duan, J.P.*, Esper, J., Büntgen, U., Li, L., Xoplaki, E., Zhang, H., Wang, L.L., Fang, Y.J., & Luterbacher, J. (2017). Weakening of annual temperature cycle over the Tibetan Plateau since the 1870s. Nature Communications, 8, 14008.
Duan, J.P.*, Ma, Z.G., Wu, P.L., Xoplaki, E., Heger, G., Li, L., Schurer, A., Guan, D.B., Chen, L., Duan, Y.W., & Luterbacher J. (2019). Detection of human influences on temperature seasonality from the nineteenth century. Nature Sustainability, 2(6): 484-490.