为避免全球气候变化所带来的严峻风险,国际社会确立了 1.5℃和2℃的温升控制目标,而基于地球系统模式的预估是研究温升控制目标出现时间(以下简称出现时间)的重要手段。然而,模式预估出现时间存在着很大的不确定性,其中模式内部变率作为模拟结果不确定性的重要来源之一,其对出现时间模拟的影响尚未得到足够关注。因此本文针对这一问题,采用耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5)多个模式的相关模拟结果,具体开展研究工作并取得了如下结论:(1)首先评估了本文所选取的多个模式模拟的出现时间及其空间分布,验证了这些模式对温升控制目标的预估结果与其他研究结果保持一致。基于多模式集合(MME)平均结果,在4种排放情景(RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5)下,全球平均地表气温(以下简称全球气温)稳定出现1.5℃升温的时间分别是2030年、2026年、2035年和2023年;全球气温在RCP2.6情景下直到21世纪末也未达到2℃升温,在RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5情景下分别于2048年、2063年和2037年稳定超过2℃升温。出现时间呈现出明显的海陆分布特征,即在同一纬度下,陆地出现温升控制目标的年份明显早于海洋。(2)对于所选取的每一个模式,本文分析了模式内部变率引起的不确定性对出现时间(以下出现时间均指稳定达到温升控制目标的时间)模拟的影响(包括其空间分布),并考察这种不确定性对排放情景的敏感性。结果表明,在出现时间模拟方面,模式内部变率引起的不确定性的影响可与不同排放情景下外强迫的影响相当,且这种不确定性对区域尺度的影响程度明显大于其对全球平均的影响,并存在明显的全球空间分布特征。不确定性的大值区分布在欧亚大陆以北洋面、白令海峡周围区域、北美东北部及其与格陵兰岛之间的海域,以及南极海岸附近。内部变率引起的不确定性与排放情景的强度密切相关,排放强度越低而不确定性越大。(3)本文利用MME进一步研究了模式内部变率引起的不确定性的影响(包括全球和不同区域)。同样,这些不确定性对区域尺度的影响程度要比其对全球平均的影响更为显著,且通常在排放强度较低的情况下更为显著。与内部变率引起的单一模式内部样本之间的不确定性相比,MME结果的这种不确定性有所减小,这表明MME方法降低了由内部变率所引起的不确定性。