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	<title>科学松鼠会 &#187; 气候变化</title>
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	<description>让我们来剥开科学的坚果</description>
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		<title>气候变化与社会冲突</title>
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		<pubDate>Tue, 15 Nov 2011 07:39:52 +0000</pubDate>
		<dc:creator>poguy</dc:creator>
				<category><![CDATA[环境]]></category>
		<category><![CDATA[全球变暖]]></category>
		<category><![CDATA[原创]]></category>
		<category><![CDATA[气候变化]]></category>

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		<description><![CDATA[政权更替，社会动荡，原因何在?不仅社会学家在关心这个问题，气候学家也已开始对这个问题提出自己的看法。最近几年，气候变化对社会的影响成为自然科学和社会科学交叉研究的热点之一，也是一个充满争议的领域。]]></description>
			<content:encoded><![CDATA[<p>本文作者：poguy</p>
<p><img class="alignleft size-full wp-image-61983" title="20111115153749" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/11/20111115153749.jpg" alt="" width="270" height="277" />政权更替，社会动荡，原因何在?不仅社会学家在关心这个问题，气候学家也已开始对这个问题提出自己的看法。最近几年，气候变化对社会的影响成为自然科学和社会科学交叉研究的热点之一，也是一个充满争议的领域。这也就不难理解，当著名的科学杂志《自然》最近发表了一项有关厄尔尼诺现象与社会冲突关系的研究后，在相关的研究者中所引起的激烈讨论了。那么，气候变化对社会演化到底有没有影响呢?这些研究对我们又有什么警示作用呢?</p>
<p>气候变化对社会影响的研究主要有两个方向：一是气候变化在过去的社会发展和演化变迁中的作用;二是预测气候变化对未来社会的影响。最近的几项研究表明，气候变化对于文明的兴衰、朝代的更替很可能有着重要的影响。比如，通过对古气候资料和历史记录的分析，香港大学的章典教授等发现：在气候寒冷时期，全球战争次数是温暖时期的两倍。另外，全球超过80%的国家及地区，寒冷时期的战争比例都比较高。对中国来说，在过去的一千多年里，发生的战争、大范围动乱和朝代更替大都对应着特别漫长的寒冷时期。同样，针对欧洲地区的研究也发现，1550年到1850年的“小冰期”与欧洲历史上发生过的猎巫事件甚至法国大革命之间都有着紧密的关系。</p>
<p>事实上，气候变化与社会演化变迁之间的关系并非难以理解。随着气候变化的发生，气温、降水的强度和分布等都会相应地改变。这些变化可能会在某些国家和地区造成饮用水及食物的短缺。变化发生后，就很可能会引起针对饮用水、粮食等生活必须物品的争夺。再者，伴随气候变化出现的洪水、干旱、风暴和热浪等灾害天气，也会给很多地区和国家带来很多不稳定的因子除此之外，为了适应变化的环境所导致的大规模的居民迁移，也会使大范围冲突发生的可能性大大增加。比如，在解释中国过去朝代更替与寒冷相关的现象时，章典等就将其归结于寒冷时期植物生长期缩短所导致的农产品产量减少，粮食少了，再加上振臂一呼的“英雄们”，社会动乱甚至战争出现的几率就大大升高了。当然，社会演化变迁是个非常复杂的过程，是受多个因子影响的，除了气候变化之外，政治、经济和宗教等都是重要的因子。也正因为问题的复杂性和多个影响因子的存在，并非所有人都同意气候变化在社会变迁中的主导作用。</p>
<p>与以往探讨社会变迁与气候变化之间关系的研究不同，最近《自然》杂志上的这项工作，主要探讨的是过去几十年间厄尔尼诺现象与社会冲突的关系。厄尔尼诺现象是发生在热带太平洋上周期为2-7年的气候震荡现象，其主要影响区域是热带及环太平洋国家。此外，通过大气环流等过程，它也能影响到全球的其他区域。这项研究表明，伴随着厄尔尼诺现象的周期性轮回，受到影响的热带地区其内战爆发的几率会翻番。从世界范围来看，在过去五十多年里，大概有20%的战争和冲突可以归结于厄尔尼诺现象。其实早在2009年，美国加州大学伯克利分校的Marshall Burke等人就发现1981年到2002年间，在温度升高的年份，撒哈拉以南非洲国家内战的次数就会上升。他们甚至还给出了将来冲突可能发生区域的分布图。不过因为统计方法的问题，后者的结果也一直存在争议。</p>
<p>气候变化对社会的影响不单单发生在过去，今天的世界也正在经历着气候变化所带来的社会问题。比如：2003年苏丹达尔富尔发生的人道主义灾难很可能是由于印度洋升温影响季风活动，导致苏丹地区降水大幅度下降，从而引发的粮食和水资源短缺所致。另外，也有学者认为，2010年俄罗斯干旱导致的粮食减产正是最近发生的“阿拉伯之春”的导火索。</p>
<p>在当下，气候变化和社会演变之间的关系之所以受到重视，还有一个重要原因：我们正在经历急剧的全球变暖，各国的政策制定者都非常关心全球变暖可能带来的社会问题。按照科学家的预测，全球变暖会在全球范围内产生重大影响，如海平面升高、全球水循环变化、极端天气增加等。海平面的升高可能会导致人口的大范围迁移;水循环的变化可能导致水资源及粮食的短缺;极端天气的增加会增加洪水干旱等灾害性天气发生的几率。这些变化导致的巨大的生态压力，将大大增加各国内部及国家之间的不稳定性。再者，考虑到国家经济及科技实力，受到全球变暖影响最大的正是那些已经不稳定的区域，随着全球变暖的进一步加剧，这些区域社会冲突增加的可能性会大大上升。也正是因为气候变化在社会变迁中的重要作用，美国国防部和联合国等都出台了相关文件，将全球变暖这个问题提升到了国家与区域安全的高度。</p>
<p>总的来说，虽然气候变化是不是社会演变的最主要推动力仍有争议，但其作为影响社会发展和演变的因子之一是毋庸置疑的。相对于其他因子，如政治、经济、宗教等，气候变化可能是最有科学根据以及明确解决方案的因子了。考虑到其对社会影响的深刻性和广泛性，为了避免更多的国内及国际冲突，国际社会应当一同努力缓解，进而抑制全球变暖的趋势。</p>
<p>感谢小蓟对原文的编辑</p>
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		<title>IPCC说了什么？（十六）气候变化的后果</title>
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		<pubDate>Sun, 23 Jan 2011 03:00:28 +0000</pubDate>
		<dc:creator>橡树村</dc:creator>
				<category><![CDATA[环境]]></category>
		<category><![CDATA[IPCC]]></category>
		<category><![CDATA[原创]]></category>
		<category><![CDATA[古气候研究]]></category>
		<category><![CDATA[杂谈]]></category>
		<category><![CDATA[气候变化]]></category>

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		<description><![CDATA[其实说来说去，目前的气候变化，或者说全球变暖，不过是一百年的时间，全球平均气温升高了不到1摄氏度。对于每天白天黑夜十几摄氏度的温差来讲，对于多数地区冬季夏季的平均温度二三十度的变化而讲，1摄氏度似乎是一个非常不起眼的数字，普通人实际上是不会从个人对温度的感觉中察觉到这个平均温度的变化的。那么，全球平均气温的升高，究竟已经产生了什么样的后果，这些变化是好是坏？如果全球平均气温继续升高，有可能会产生哪些后果？哪些是好的，哪些是坏的呢？哪些人类可以轻松适应，哪些人类很难适应甚至不能适应呢？]]></description>
			<content:encoded><![CDATA[<p>本文作者：橡树村</p>
<p><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/12/imgname-climate_change_tipping_points-50226711-images-climate-change1.jpg"><img class="alignleft size-full wp-image-47090" title="imgname--climate_change_tipping_points---50226711--images--climate-change1" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/12/imgname-climate_change_tipping_points-50226711-images-climate-change1.jpg" alt="" width="0" height="0" /></a><a href="http://blog.sina.com.cn/s/blog_628d8c2f0100nus9.html"></a>其实说来说去，目前的气候变化，或者说全球变暖，不过是一百年的时间，全球平均气温升高了不到1摄氏度。对于每天白天黑夜十几摄氏度的温差来讲，对于多数 地区冬季夏季的平均温度二三十度的变化而讲，1摄氏度似乎是一个非常不起眼的数字，普通人实际上是不会从个人对温度的感觉中察觉到这个平均温度的变化的。 那么，全球平均气温的升高，究竟已经产生了什么样的后果，这些变化是好是坏？如果全球平均气温继续升高，有可能会产生哪些后果？哪些是好的，哪些是坏的 呢？哪些人类可以轻松适应，哪些人类很难适应甚至不能适应呢？IPCC第二工作组就是专门整理这方面问题的，最终给出的报告题目是：影响、适应和脆弱性。</p>
<p><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/12/eti_climatechange.jpg"><img class="alignleft size-full wp-image-47088" title="eti_climatechange" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/12/eti_climatechange.jpg" alt="" width="380" height="400" /></a></p>
<div>先说说看到的变化。不打算详细展开，只简单罗列一下。</div>
<p></p>
<div>积雪消融，冻土层暖化的导致的变化是比较容易被观察到的。这里面最可靠的变化包括冰川湖泊面积在增大，数量在增加；多年冻土区的土地出现不稳定，山区出现 崩岩；极地地区的生态有一些变化；由冰川、积雪提供水源的河流里面，径流量和早春最大溢流都有流量增加趋势；许多地区的湖泊和河流变暖，虽然温度幅度不 高，但是已经足够对热力结构和水质产生影响。物种方面的变化证据也是比较多的，比如春季提前的信息被广泛观察到，包括树木出叶的时间提前，鸟类迁徙的时间 发生变化，产卵的时间发生变化；在动植物的分布方面，也观察到向两极和高海拔地区推移；从卫星对地貌的观察上，发现很多地区的春季返青时间提前。水生生物 的变化也不小，包括高纬度海洋里面的藻类、浮游生物、鱼类的地理分布迁移发生变化，高纬度和高山湖泊中的藻类和浮游动物增加，河流的鱼类地理分布也有变 化，同时观察到了迁徙提前的现象。不过呢，虽然已经观察到海水酸化，海水酸化导致的直接影响问题，在AR4成文的时候，并没有这方面的可靠研究。</div>
<div> </div>
<p></p>
<div>罗列的这一些，基本上都与全球变暖这个信号有关。AR4总结了75项研究的2.9万个观测资料，认为其中89%与人们了解的变暖导致的变化相一致。不过因 为研究水平的限制，还很难把这些具体的信号清晰地归因到人类的影响上面。不过可以比较可靠得出结论的是，因为这些观察到的信号与模拟到的信号所体现的一致 性，可以认为过去30年的人为变暖，的确已经在自然界和生物系统产生了可以辨别的影响。</div>
<p></p>
<div>和人类生活直接有关的影响有哪些呢？对北半球的影响还是有一些很明显的信号的。比如对北半球高纬度地区，早春作物的播种季节有了较明显变化，森林火灾和病 虫害也有了明显变化，这些会影响到这些地区农林业的管理；热浪频繁已经被认定与人为变暖有关，而热浪导致的损害甚至死亡也就算是一个重要影响；一些地区传 染病的传播媒介有变化，北半球中高纬度地区的花粉过敏也有变化；对于对地形地貌影响较大的地方，比如在北极地区的狩猎、旅行，低海拔的山地地区的山地运动 等，也已经看到了影响。因为冰川融化明显加快，那么所导致的山洪暴发的风险就加大了；非洲环境脆弱的萨赫勒地区，偏暖偏干的气候缩短了作物的生长期，已经 对农作物产生有害影响；非洲南部的干旱也观察到延长；海平面上升的危害就更好理解了，已经造成了海岸地带的湿地和红树林的损失，海岸洪水的危害也在加剧。</div>
<p></p>
<div>这里面可以看出来，这些变化中，大多数都是负面的影响，并且一些影响已经越来越严重。不过，似乎目前人类还可以应对。那么，气温继续升高，可能会出现什么情景呢？</div>
<div>气温继续升高，全球降雨的分布就会有较大的影响，再加上陆地冰雪资源消融加剧，进而就会影响到淡水资源的分布。预计到21世纪中叶，高纬度和部分热带潮湿 地区，年平均河流径流量和可用水量会增加10-40%；而在中纬度以及热带干燥地区这些水资源已经紧张的地区，淡水资源会进一步减少，预计河流径流量和可 用水量会减少10-30%。也就是说淡水资源的分布会更加失衡，涝的地方更涝，旱的地方更旱。即使在降水量减少的地区，强降水事件也会增加，这样就增加了 洪涝灾害的风险；干旱地区可能会增加。陆地冰雪的淡水储存会逐渐减少，那么以来冰雪提供淡水资源的人口的可用水量就会受到影响，可能受影响的，包括世界六 分之一的人口。</div>
<p></p>
<div>大气二氧化碳含量增加，一定程度内有利于陆地植物的增长，但是这个增长是有限的，估计在21世纪，陆地植物对碳的净吸收能力就可能达到最高峰，然后逐渐减 弱，甚至逆转，而丧失固定碳的作用。如果全球平均温度增幅超过1.5-2.5摄氏度，所评估的20-30%的动植物物种的灭绝风险就会增大，同时生态系统 也会有很大的变化。海洋酸化预估最终会对海洋内的壳体生物，比如珊瑚，以及寄生的物种造成影响，或者说，海洋进一步酸化会导致珊瑚大量死亡。</div>
<p></p>
<div>对生态的影响直接的后果就是人类相关的农林业会有很大变化。在中高纬度地区，如果气温升高1-3摄氏度，农作物的生产能力会得到提高，但是一旦升温幅度超 出这个范围，农作物的产量反而会下降；在低纬度地区，特别是有季节性干燥的地区，热带地区，气温升高后干旱和洪涝会频繁发生，所以气温小幅度的升高也会导 致农作物产量下降，加剧这些地区饥荒的危险；全球范围内，1-3度的气温升高会提高粮食生产的潜力，但是进一步升高，粮食产量有可能降低。林业也会在适度 的变暖情况下受益。气温的变化会导致鱼类物种和产量的变化，预计气温升高会是一个不利影响。</div>
<p></p>
<div>海平面上升的影响可能是最直接的。气温继续上升，海岸带的灾害会加剧，对海岸地带生活的人口会有明显的不利影响，影响的人口数量也非常多，特别是人口密度 很高的几个大三角洲地区，以及小岛屿。因为生活在这些地区的发展中国家的人口较多，而发展中国家对灾难的适应能力相对较差，所以影响可能更大。</div>
<p></p>
<div>整体来讲，气候变化的结果有利有弊，但是气候变化越剧烈，人们越难适应，那么净影响也就更加趋向负面。特别是经济与气候联系紧密的地区往往是贫穷的地区， 这些地方人口对气候的依赖性往往更强，对气候的适应能力也往往更差，这些就会加剧危害的后果。对适应能力较低的人群，健康也会有直接的影响，体现到饥荒等 导致的营养不良，各种灾害加剧导致的疾病、死亡等等；虽然预计因为寒冷造成的死亡会减少，但是整体上，特别是在发展中国家，负面影响更加严重。</div>
<p></p>
<div>所以，有必要采取措施去适应变暖所造成的影响，从单纯的技术行为来预防减缓灾难的损害，到改变人类的生活方式、管理、政策等降低可能的影响和危害。但是也 不能单纯依靠适应来应对气候变化所带来的全部影响，适应的代价是很大的，很多危害也是不能够完全适应的。所以必须寻找可持续的发展路径，降低气候变化的脆 弱性，通过减缓气候变化来避免、减轻或者延迟负面影响，采取适应和减缓的一揽子措施降低与气候变化相关的风险。AR4认为适应能力与可持续发展之间是存在 协同的，同时可持续发展的社会对于应对气候变化影响方面也更加有弹性。这些，都需要国际社会协调，共同努力。</div>
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		<title>IPCC说了什么？（十五） 对气候的预估</title>
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		<pubDate>Mon, 17 Jan 2011 05:21:54 +0000</pubDate>
		<dc:creator>橡树村</dc:creator>
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		<category><![CDATA[气候变化]]></category>

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		<description><![CDATA[人们研究气候的变化及其变化的原因，一个重要目的就是要了解，未来会发生什么，这就是对未来气候的预估工作。IPCC从第一次报告开始就对未来气候变化进行预估。在预估的方法方面，相关研究已经有了很明显的进步。目前进行预估使用的仍然是各个气候模式，而这些气候模式往往包含了最新的研究成果，也使得预估考虑的因素越来越多，在具体数学方法上也有进步。这就导致了预估结果也有进步。这个图说的是前三次评估报告进行的预测与实际观测结果之间的比较。]]></description>
			<content:encoded><![CDATA[<p>本文作者：橡树村</p>
<p><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/12/fig-1.jpg"><img src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/12/fig-1.jpg" alt="" title="fig-1" width="0" height="0" class="alignnone size-full wp-image-47085" /></a></p>
<div style="text-indent: 2em;">人们研究气候的变化及其变化的原因，一个重要目的就是要了解，未来会发生什么，这就是对未来气候的预估工作。IPCC从第一次报告开始就对未来气候变化进 行预估。在预估的方法方面，相关研究已经有了很明显的进步。目前进行预估使用的仍然是各个气候模式，而这些气候模式往往包含了最新的研究成果，也使得预估 考虑的因素越来越多，在具体数学方法上也有进步。这就导致了预估结果也有进步。下面这个图说的是前三次评估报告进行的预测与实际观测结果之间的比较。第一 次评估中，预测1990到2005年间全球平均温度每十年上升0.3摄氏度，这个数值目前普遍认为偏高。第二次评估中，由于增加了对气溶胶冷却效应的定量 分析，而气溶胶是可以起到降温作用的，所以这个预估的升温速度降低到了每十年0.15摄氏度。第三次评估报告中的预测与第二次类似。实际上呢，这期间观测 到的全球平均温度的升温速度是每十年0.2摄氏度。虽然与预估的结果仍然有差距，不过应该说还是不错的了，大趋势预测正确，这就为这类预估提供了一定的信 度。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/fig-1-1.jpg" alt="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" width="490" height="334" /></p>
<div style="text-align: center;">IPCC前三次报告对未来全球平均气温变化的预估</div>
</div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;">造成预估不准确的原因是多方面的，方法本身仍然有进步空间当然是重要的一个，另外一个，就是这些预估是基于一定的对各种自然、人为因素的变化的预估的，而 对这些因素的预估，可以说不确定性本身就非常大。影响气候的因素很多，既有自然因素，也有人为因素。对于自然因素，太阳辐射的变化有的部分可以通过科学方 法进行预测，有的部分还不能进行预估，这就需要假定这些还不能预估的部分并不发生变化，或者按照目前已知的规律进行规律性的变化，而一旦实际情况偏离这个 规律，预测自然就会不准确。对于火山爆发就更加无法预测了，所以火山对于未来气候的影响只能完全被排除在预估之外。就是说，对于预估来讲，仅仅考虑了目前 科学水平下的已知的自然因素的影响，其他的部分，假定已了解的规律不变。对于人类活动造成的影响，预估本身也是非常复杂的工作，毕竟经济预测本身就很难进 行，而当涉及到温室气体排放、气溶胶排放等人类活动的主要影响因素的时候，不同的国家政策也会导致很大的差别，比如2008年开始的经济萧条至少在 2005年的时候没有任何人预期得到。这些基本的参数的预估与实际值的差别，也会导致预估与实际观测值的偏差。这方面，为了简化计算，第一工作组报告里面 并不考虑各种各样的碳减排和排放限制等等的呼求、努力，只是纯粹从数学意义上设定了一些限定条件，预估了一些情景模式来，考虑在这些情景模式下，气候的可 能的变化情况。这些情景自然就会与实际结果产生差距。这些情景模式本身还是比较复杂的，需要根据对人口增长、世界政治经济局势等等的假定来推算可能的二氧 化碳以及其他长寿命温室气体的排放，二氧化硫的排放，各种气溶胶的排放等等。每一个因素，都有不同的变化可能，组合起来就会非常复杂。在IPCC撰写第三 次报告的时候，颁布了一个排放情景特别报告SRES，这里面设定了几种情景模式来进行预估。第四次报告仍然沿用了这些情景。</div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;">AR4里面考虑了6个情景，分别是A1F1, A1B, A1T, A2, B1和B2。A1情景代表的是高速经济增长的模式，预计全球人口在2050年达到90亿，然后逐渐下降，认定科技可以快速发展、传播，同时世界交互广泛， 收入和生活方式在世界范围趋同。A1情景还可以分成三个，A1F1情景代表能量来源仍然严重依赖化石能源；A1B情景代表各种能量来源平衡发展，适当发展 非化石能源来，同时并不放弃化石能源的开发，应该是比较有可能的一种发展情景；A1T情景则把重点放在了非化石能源上，试图使用非化石能源替代化石能源。 A2情景描述的是更加分化的世界。这个情景里面假定各个国家发展相互独立，基本自己发展，相对封闭，人口持续增长，经济发展以地方经济发展为主，而同时， 科技变化的趋势就趋于缓慢，局部化，人均收入增长比较A1要低。这个情境下由于技术普及缓慢，同时经济增长仍然较快，人口持续增加，所以碳排放增长比较 高。B1情景也是高速发展的模式，不过经济结构与A1所有区别，高速发展的部分主要来源于服务业和信息领域，这样对能源的依赖相对低。这个情景模式下人口 发展同样在2050年增加到90亿，然后逐渐下降，同时假定由于技术的进步，对于材料的依赖逐渐降低，经济自身更加清洁，资源利用率更高，经济是全球化的 经济，社会和谐，环境友好，稳定。这是所有考虑的情景里面碳排放最低的一个。B2情景则是一个高度分散的世界，预计人口持续增加，但是低于A2情景的增加 速度，经济偏向地区性，但是同样维持经济、社会和环境的稳定，经济发展中速发展，技术的发展、推广速度慢于A1和B1。这些选定的情景的合理性仍然有争 议，不过这并不妨碍人们根据这些情景来对未来进行推测。这里面，最常用的是A2, A1B和B1三个情景，分别代表了碳排放高速增长、中速增长和低速增长三个模式。除此之外，为了比较，AR4还考虑了维持2000年的温室气体和气溶胶水 准的情况下，气候的变化情况。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/ts26.jpg" alt="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" width="490" height="322" /></div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;">上图是前一个图的扩展，这里面增加了一部分，就是在维持2000年温室气体和气溶胶浓度（橙色）的情景下，以及低速（B1情景，蓝色）、中速（A1B情 景，绿色）和高速（A2情景，红色）碳排增长三个情景下，对2005年至2025年间全球平均变暖情况的预估。这里面可以看到，对于低速、中速、高速碳排 放增长的三个情景，在2005年到2025年之间，三者的区别并不大。而作为参考的温室气体和气溶胶浓度维持在2000年水平的预测结果，在早 期，2010年以前与这三个情景也比较接近，到2010年以后逐渐分开。具体的说，如果温室气体浓度和气溶胶浓度维持在2000年的水平的情况下，在 2000年代，气温仍然有一个每十年0.1摄氏度的升高，然后气温至少在2025年以前将基本上维持在这个水平。如果排放变化符合另外三个情景模式，在 2000年代气温实际上会有每十年0.2摄氏度的升高，并且至少在2025年之前，气温将保持这个速度继续升高下去。前面讲过，不同的气候系统对影响因素 的响应时间各有不同，对不同的影响因素的反应也有不同，陆地最快，海洋最慢，响应时间往往长达数年数十年。因此即使在影响因素稳定之后，由于这个滞后效 应，气候将在一定时间内持续变化。模型预估到的这个情景，与这个理解是一致的。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/fig-10-4.jpg" alt="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" width="490" height="333" /></div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">上面这个图是上述四个情景的进一步扩展，按照相关情景，预估到2100年，然后维持2100年的水平，继续预估200年。具体的数值这里也说一下。对于 2090年至2099年这十年的平均气温与1980年至1999年这20年的平均气温的比较，稳定在2000年水平上的情景，预估温度升高在0.3到 0.9摄氏度，最佳值0.6摄氏度；对于排放最低的B1情景，预计温升在1.1到2.9摄氏度，最佳值1.8摄氏度；对于排放略高的A1T和B2情景，预 计温升在1.4到3.8摄氏度，最佳值2.4摄氏度；A1B情景，预估温升1.7到4.4摄氏度，最佳值2.8摄氏度；A2情景，温升2.0-5.4摄氏 度，最佳值3.4摄氏度。最差的是A1F1情景，预估温升2.4至6.4摄氏度，最佳值4.0摄氏度。可以看到到了21世纪后半期，各个情景模式之间的差 异逐渐增大。各个不同的气候模型对这些模式的预测见下图。需要注意的是，预估的时间越久远，预估的误差就越大。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/fig-10-5.jpg" alt="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" width="490" height="379" /></div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/fig-10-6.jpg" alt="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" width="490" height="293" /></div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">不同的纬度温升情况自然不同。上图是A2与维持2000年浓度两个情景下的比较，时间是21世纪最后一个年代与1980至1999年平均的比较。上面两个 图是不同纬度下海洋和陆地平均温度的变化，下面是降雨的变化。左边是相对全球平均变化的比例，右边是绝对值的预测。基本上可以说，在大部分纬度，陆地的温 升高于海洋；北半球温升要高于南半球；赤道地区的温升幅度略低，然后随着纬度越高温升幅度越高；在大部分纬度地区，海洋平均温度的变化幅度相当。不同高度 大气的温度变化，不同深度海洋的温度变化也有预测。下图是A1B情景下，不同时间段，不同纬度，不同大气高度（用气压表示）以及不同海洋深度的温度变化预 测。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/fig-10-7.jpg" alt="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" width="490" height="222" /></div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">再具体一些的，对于地球不同地区的温升预测的工作也有了进展。下图是B1，A1B和A2三个情景下各个地区温升的预估，相对的是1980年至1999年的 平均。这里面可以看到与前面讲到的不同纬度地区温升的类似趋势。再下图是A1B情景下冬季和夏季温升、降雨和海平面气压的预估，显示在中高纬度地区，冬季 的温升幅度很高，高于夏季这些地区的温升。基本上可以说，预估的21世纪温度变化在任何地方都是正值。陆地和冬季北半球大部分高纬度地区的变化最大，从沿 海扩大到内陆。有一个现象值得注意，就是变暖幅度在干旱地区要比在潮湿地区要大。南部海洋和部分北大西洋地区变暖幅度最小。大气区域平均温度变化的预估显 示热带对流层上部变暖幅度最大，平流层冷却。预计进一步的海洋趋于平均变暖首先发生在近地表层和北半球中纬度地区，变暖逐渐到达海洋内部，最明显的是高纬 度地区。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/fig-10-8.jpg" alt="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" width="490" height="414" /><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/fig-10-9.jpg" alt="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" width="490" height="234" /></div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">平均气温偏高就会导致热极端事件增多。预估未来温度极值将随着世界大部分地区平均温度的升高而增加，但地表特征发生变化的地方，比如积雪或土壤湿度变化的 地方除外。有多个模式分析了21世纪末期高于20世纪模拟温度分布95个百分点的极端暖季概率，认为在热带地区，这个概率达到了90%，在其他地区达到了 40%。预估未来热浪发生的强度会增大，持续时间更长，发生频率更高。预估北半球冬季大部分地区与目前相比冷空气爆发的频率降低50-100%，霜冻天数 会减少，作物生长季节的长度会延长。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">另外一个比较吸引眼球的预估是对海平面升高的预测。在A1B情景下，预估2000年到2020年之间热膨胀导致的海平面上升为每年1.3+-0.7毫米， 这个估计实际上低于1993年到2003年之间观测到的因为热膨胀导致的海平面上升的速率每年1.6+-0.6毫米，不过这个差异还算是在不确定性的区间 内。在这个时间段，其他几个情景预估得到的结果也基本上相似，说明这些不同的情景在短期内产生的差别并不明显，与这个时间段对全球平均气温的预测类似。不 过到了21世纪末期，不同情景的差异就出来了。到21世纪最后十年，所有情景预估得到的全球平均海平面会比1980年至1999年的平均升高。具体地 说，B1情景，升高0.18到0.38米；A1T情景，升高0.20到0.45米；B2情景，升高0.20到0.43米；A1B情景，升高0.21到 0.48米；A2情景，升高0.23到0.51米；A1F1情景，升高0.26到0.59米。这里面，热膨胀贡献了大约75%。除了B1情景，其他情景的 预测结果都高于1961到2003年间的海平面上升速度。当然，前面讲过，关于海平面升高的研究，到AR4的时候，仍然非常有限，很多重要因素还没有包括 在内，结果仍然有很大不确定性，反映到预估的数据上，就是预估结果的误差范围较大。下图显示了一个模式预测的不同情景的因为热膨胀导致的海平面升高情况。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/fig-10-31.jpg" alt="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" width="490" height="212" /></div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">海平面的上升是不均一的。在A1B情景下，预估2070年至2090年的空间中间标准偏差为0.08米，约为全球平均海平面上升中间估值的25%。未来海 平面变化的地理型态主要是由于海洋热量和盐度的变化，进而改变海洋环流引起的。预估得到的共同特征，是南半球海洋的海平面上升比平均值偏低，北冰洋海平面 上升大于平均值。在南大西洋和印度洋，海平面上升的海域比较小。下图显示的是预估的21世纪末期各地海平面上升情况相对全球海平面上升平均值的分布，情景 选用的是A1B。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/fig-10-32.jpg" alt="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" width="490" height="295" /></div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">影响海平面预估的一个重要因素就是对冰雪圈变化的预估。预估冰川、冰帽、格陵兰冰盖等在21世纪继续会有冰物质的损失，原因是融化加速，超过降雪的增加， 导致冰川整体质量减少。目前的模式显示南极冰盖将保持寒冷状态，不会出现普遍融化，并且有可能在将来因为降雪增加而加大南极冰盖的质量，这样可以起到降低 海平面的作用。不过目前的这方面研究比没有包括冰动力学的贡献。对冰动力学过程的研究显示格陵兰和南极对21世纪海平面上升都可能有所贡献。冰盖表面融化 的加强以后，融化水可能会加入沿次冰川路径形成的排冰系统，从而起到冰流润滑作用，增加冰川溢出，从而导致对海平面增加有所贡献。在格陵兰西部已经观测到 了这样的变化。在南极西部某些地区，可能由于海洋变暖导致冰架变薄，也出现冰流大幅增加的现象，表明未来的变暖可能会导致南极也出现冰物质的流失。当然目 前还不能做出量化的预估。如果冰动力学方面的研究得到证实并可以进行量化预测，那么有可能在21世纪把海平面再升高0.1到0.2米。不同情景情况下不同 因素对21世纪末期海平面上升的贡献见下图。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/fig-10-33.jpg" alt="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" width="490" height="332" /></div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">虽然不会影响海平面的高度，北极的海冰面积仍然是一个重要的变暖指征。在A1B，A2和B1三个情景下，预估冬季海冰面积的变化属于中等。但是在A2这个 高排放情景下，夏末的海冰将在21世纪末期完全消失。由于冰面可以反射大量的太阳光，所以海冰的面积对于气候反馈是非常重要的。无冰水域在夏季会吸收来自 太阳的更多的能量，这样会进一步减少冰盖的面积。对于南极，预估到21世纪，海冰面积也会降低。下图是A1B情景下预估的2080年到2100年的冬季 (JFM)和夏季(JAS)北极（上）和南极（下）海冰覆盖比例与1980年至2000年平均的比较。虚线是目前15%海冰覆盖的范围。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/fig-10-14.jpg" alt="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" width="490" height="299" /></div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">预估气温升高最终会带来全球降雨量的提高，平均降水量的变化的增加幅度会大于自然变率，但是比温度的信号上升要缓慢很多。由于大气中的水蒸汽增加，必然会 带来降水的增加，同时，从低纬度到高纬度的水汽输送也会增加。这样，预估降水量的增加很可能发生在高纬度地区，差不多覆盖极地到纬度50度这样的高纬度地 区。而向赤道方向，降水将呈减少趋势。在20到40度，降水成大幅度减少的过渡趋势，到亚热带地区，降水可能减少。A1B情景中，2100年亚热带陆地地 区降水减少高达20%。由于亚热带输送的水蒸汽增加，亚热带高压系统向极地方向延伸，亚热带高纬度边远地区的干燥少雨趋势将更加明显。归于极端降雨情况， 预估很多地区日暴雨事件有增多趋势，包括那些预估平均降雨量会下降的地区，暴雨事件也会有所增加。特别提醒一下，这里说的平均降雨量会下降的地区，说的是 降雨日数将减少，并不是说暴雨强度会降低。下图是一些与降雨相关的指标的预估。图a是B1，A1B和A2三个情景预估的全球平均的降雨强度情况，降雨强度 的定义是总降雨量处以降雨天数。图b是A1B情景下2080到2099年的平均降雨强度与1980年到1999年平均降雨强度的差别。图c是预估的全球平 均干燥日的情况，图d则是A1B情景下2080到2099年平均干燥日与1980到1999年平均干燥日的差异。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/fig-10-18.jpg" alt="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" width="490" height="338" /></div>
<div style="text-indent: 2em;">下图是A1B情景下预估的2080年到2099年平均与1980年到1999年平均的比较。图a是降雨，图b是土壤湿度情况，图c是流失情况，图d是挥发量。</div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/fig-10-12.jpg" alt="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" width="490" height="355" /></div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">预估未来气候变暖的情况下，热带气旋的最高风力强度，平均和最高降水强度均会增加。相对偏弱的飓风数量有可能减少，强飓风的数量可能增加。不过，预估全球飓风的总数可能会下降。</div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">变暖会抑制陆地和海洋对二氧化碳的吸收，进而导致任何给定情境下大气二氧化碳含量的增加，以及更大的气候变化，这是一个正反馈效应。不过这种正反馈的程度 在各个模式中仍然有明显的差异。预估在21世纪，考虑了正反馈的大气二氧化碳浓度可能比不考虑反馈的增高10-25%，会导致高排放情景的温升进一步加 大。不过，这方面由于研究并不充分，不确定性仍然很高。大气二氧化碳增加还会导致海洋酸化加大。预估21世纪浅层海水pH值降低0.14到0.35之间， 比工业化时代以来降低的0.1要多。预估如果二氧化碳浓度超过600ppm，南大洋表层海水将出现碳酸钙欠饱和状态，而大多数情景都预估到21世纪后半 期，大气二氧化碳将会超过600ppm的水平。不过这个变化对于海洋碳生物循环的影响还没有得到充分的认识。下图是21世纪碳酸钙亚稳定状态的饱和程度的 预估。大气二氧化碳浓度与海洋pH值的预估见再下图。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/fig-10-23.jpg" alt="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" width="490" height="489" /></div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/fig-10-24.jpg" alt="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" width="490" height="590" /></div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">对于另外一个重要温室气体，甲烷的增长情况还缺乏了解。这方面也会给气候预估带来很大不确定性。湿地甲烷的排放可能在更暖和更潮湿的气候中增加，但是在更 暖和更干的气候中会下降。目前已经观察到北半球冻土溶解的泥潭湿地中的甲烷排放增加，但是还缺乏量化方法。气候变化也可能通过对湿度的影响而影响臭氧，也 会对气候有影响。不同情景所假定的温室气体排放情况以及预估的全球表面温度变化见下图。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/fig-10-26.jpg" alt="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" width="490" height="540" /></div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">气溶胶的排放也有很大的不确定性。几个预估表明，在控制未来的沙尘排放方面，气候变化比土地利用变化产生更大的影响。一个研究表明气象和气候比荒漠化对未 来亚洲的沙尘排放以及相关的亚洲沙尘暴发生频率的影响更大。气溶胶对降水也有重要影响。人们提高空气质量的努力会给气候带来很大的变化。有研究显示如果把 目前大气中的所有认为排放的硫酸盐气溶胶颗粒完全清楚，全球平均气温会在10到20年内迅速增加大约0.8摄氏度。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">最后提一下一个已经成为电影题材的气候现象，就是21世纪大西洋经向翻转环流MOC出现突然中断的可能性。这就是电影《后天》所描述场景的一个重要依据。 一些模式的预估结果是，在21世纪，这个现象发生的可能性是有的，不过这些评估的可靠性还有待评估。为数不多的复杂程度不同的模式模拟得到的结果表示，有 可能发生百年尺度上的环流减缓，而一旦辐射强迫实现稳定，MOC是有可能恢复的，但是同样需要百年时间。这方面的研究，仍然在发展中。</div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" src="http://comengetme.files.wordpress.com/2009/12/day_after_tomorrow_ver4.jpg" alt="IPCC说了什么？15 &lt;wbr&gt;对气候的预估" width="490" height="721" /></div>
<div style="text-align: center; text-indent: 2em;">后天中的场景究竟有多少靠谱呢？科学家们还在研究</div>
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		<title>IPCC说了什么？（十四）气候变化归因</title>
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		<pubDate>Wed, 29 Dec 2010 23:54:56 +0000</pubDate>
		<dc:creator>橡树村</dc:creator>
				<category><![CDATA[环境]]></category>
		<category><![CDATA[IPCC]]></category>
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		<description><![CDATA[目前研究者对气候变化进行归因研究主要依赖的工具就是模式。这些气候模式实际上是气候系统的数学表达。气候系统非常复杂，考虑的因素众多，不仅仅地球上不同的地域有着完全不同的气候表现，不同的气候现象之间也有相互影响，所以要比较准确地研究气候问题，很难使用简单直观的方式来演示，因此选用了模式的方法。由于是数学表达，这些模式就可以通过计算机进行计算、优化，对过去和现在的气候现象进行分析，并根据模式对未来的气候变化趋势作出预测。]]></description>
			<content:encoded><![CDATA[<p>本文作者：橡树村</p>
<p><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/12/fig-1-21.jpg"><img src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/12/fig-1-21.jpg" alt="" title="fig-1-2" width="0" height="0" class="alignnone size-full wp-image-47077" /></a><a href="http://blog.sina.com.cn/s/blog_628d8c2f0100ngrb.html"></a></p>
<div style="text-indent: 2em;">目前研究者对气候变化进行归因研究主要依赖的工具就是模式。这些气候模式实际上是气候系统的数学表达。气候系统非常复杂，考虑的因素众多，不仅仅地球上不 同的地域有着完全不同的气候表现，不同的气候现象之间也有相互影响，所以要比较准确地研究气候问题，很难使用简单直观的方式来演示，因此选用了模式的方 法。由于是数学表达，这些模式就可以通过计算机进行计算、优化，对过去和现在的气候现象进行分析，并根据模式对未来的气候变化趋势作出预测。AR4认为这 些气候模式的可信度是相当高的，说起来有三点原因。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？14 &lt;wbr&gt;气候变化归因" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/fig-1-2.jpg" alt="IPCC说了什么？14 &lt;wbr&gt;气候变化归因" width="490" height="597" /></div>
<div style="text-align: center; text-indent: 2em;">气候模式的演变</div>
<div style="text-align: center; text-indent: 2em;">可以看到从1970年代气候模式提出以来，其复杂性逐渐增加，考虑的因素越来越多</div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">第一个就是这些模式建立的基础。模式都是建立在基本的物理定律之上的，比如质量守恒定律，能量守恒定律等等已经在所研究的条件下经过了时间考验的基本定 律。不同的气候现象，可以使用不同的物理原理来进行表达，所考虑的气候现象越多，那么对于气候的代表性就越好，得到的结果也就更加可靠。当然人们对于很多 气候现象的理解仍然有限，还不了解很多过程精确的物理模型；气候系统本身也非常庞大，影响了完全精确的物理模型的直接应用，所以模型里面也包括了很多的物 理近似，以及通过数学离散的方法对大体系进行的估计。或者说，对于大量的不确定的体系，模式往往使用简化了的物理模型，引入参数来对气候进行描述，这里面 涉及到一系列的科学方法，这里不详述。模式里面也考虑了各个区域不用的具体特征等等，当然需要依赖大量的数据。气候问题忽然成了国际热点以后，相关研究的 进步还是很快的。需要指出的是，气候系统与天气系统虽然有关，但是模式还是有很大区别的。气候模式本身并不需要跟踪和预报单个天气系统的细节，所以对于初 始条件的要求并不像气象系统那么高，对于初始条件的变化也不会像气象模式那样能够对气候模式的模拟带来很大影响，这是天气模式与气候模型的一个重要区别。 对于气候模式而言，辐射强迫的重要性更加明显。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">第二个原因就是这些模式对当前气候进行模拟的能力。对模式的能力进行评估的一个重要方法就是把模式的模拟结果与大气、海洋、冰雪、地表等等的观测结果进行 对比。目前有多个模式对气候进行研究，国际上为了协调不同的研究，有专门的协调机构对模式本身进行检查，收集发布在共同条件下开展的模式试验的模拟结果， 对模式进行全面公开的评价。通过这些相互对比，对模式的评估水平提高很快，应该可以说出现重大错误的可能性越来越小。在AR4的时候，模式在很多重要的平 均气候特征方面，比如大气温度、降水、辐射和风的大尺度分布，以及海洋温度、海流和海冰覆盖的大尺度分布，都有了很多进步，可信程度有所提高。还是要提醒 注意的是，对于气候模式的预测与天气模式的预测要求是不同的，气候模式对于预报几天以上的天气的能力存在局限性，但是这个局限性与其预测长期气候变化的能 力是无关的。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">第三个原因就是模式对于过去气候和气候变化特征的再现能力。使用模式来模拟古气候取得了一些进展，对于仪器测量时代气候变化的模拟结果也不错。一个重要的 实例就是对过去一个世纪时间内的全球温度趋势的模拟，如下图所示。这个模拟中既包括了自然因素对气候的影响，也包括了人为因素对气候的影响。这个再现水平 还是不错的。对于数据更加充分的1980年代以后气候的模拟，模式的再现能力也禁住了考验，一些观测到的变化，比如夜晚温度上升幅度高于白天的气温上升幅 度，比如北极变暖程度较大，比如在重要火山喷发之后的小规模、短时间的全球变冷以及随后的恢复，都可以在模式中得到体现。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？14 &lt;wbr&gt;气候变化归因" src="http://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/fig/faq-8-1-figure-1-l.png" alt="IPCC说了什么？14 &lt;wbr&gt;气候变化归因" width="490" height="329" /></div>
<div style="text-align: center; text-indent: 2em;">对20世纪全球平均气温的模拟与实测值的比较</div>
<div style="text-align: center; text-indent: 2em;">黑线为实测值，粗红线为多个模型平均结果，细黄线为各个单独模式的模拟结果</div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">
<div style="font-family: 宋体,Verdana,Arial,Helvetica,sans-serif; line-height: 1.5; text-indent: 2em;">在气候确切没有受到人类活动干扰的时候，地球也经历了大幅度的气候变化。这些变化很显然只能归因为自然原因，这就提供了人们了解自然因素对气候影响的机 会。了解这些时期的自然因素的变化情况以及相应的气候变化，对于人们理解气候本身的行为有很大帮助。与人们对当前气候的了解相比，这些古气候信息一般覆盖 的时间比较长，有充分的时间展示各种气候反馈机制。当然，了解这些古气候的特征和变化原因、程度都有困难，大多数时候只能使用各种代用资料来确认各种变化 特征，这些在前面已经有了描述。有研究者使用分析20世纪气候变化的模式来分析一些很有特征的古气候，发现基本上可以抓住当时气候的主要特点，也增强了人 们对模式的信心。研究发现对于全新世早期，自然辐射，实际上主要就是太阳的辐射情况，与现代有较大差别。模式对其模拟较好，可以说明模式对于太阳辐射变化 导致的气候变化的模拟能力。</div>
<p></p>
<div style="font-family: 宋体,Verdana,Arial,Helvetica,sans-serif; line-height: 1.5; text-indent: 2em;"></div>
<div style="font-family: 宋体,Verdana,Arial,Helvetica,sans-serif; line-height: 1.5; text-indent: 2em;"><br style="font-family: 宋体,Verdana,Arial,Helvetica,sans-serif; line-height: 1.5;" /></div>
<div style="font-family: 宋体,Verdana,Arial,Helvetica,sans-serif; line-height: 1.5; text-indent: 2em;">最近千年的主要火山喷发大都有记载，所以研究最近千年的古气候状况，对了解火山对气候的影响有重要作用。火山喷发后，会带来半球尺度甚至全球尺度的降温， 然后是数年时间的逐渐恢复。在模拟火山喷发后的气候的时候，这些现象都可以观察到，模拟的结果也与代用资料相符合。其他可以影响气候的因素还有地表植被覆 盖变化。人类的农业活动、对森林的砍伐都大面积的改变了地表的植被分布，影响了陆地上的碳储存，并影响地表的反照。模拟到当使用农业化之前的植被替代现代 的植被以后，北美和欧亚大陆的主要农业区有可能在冬春两季要比现在冷1-2摄氏度。不过模式显示植被变化本身在半球和全球尺度带来的直接影响较小。总的来 说，使用模拟现代气候现象的模式在大尺度上可以比较好地模拟古代气候变化，与重建资料吻合。由于使用了不同来源的资料，不确定性不大可能导致温度重建与强 迫重建之间导致虚假的一致性。可以说，利用根据现在资料建造的模式对于古代气候模拟的结果，增强了人们对模式的信心。</div>
<p></p>
<div></div>
</div>
<div style="text-indent: 2em;">当然这些模式还有很多问题。一般来讲，建立在全球基础上的模型，对于小尺度的模拟，误差比较大。在大尺度范围内，大部分的模拟结果还算不错，但是重大的大 尺度问题仍然存在。这方面的部分原因来自于对相关科学过程的认知水平不足，部分原因源于对某些物理过程进行观测的局限性，还有一部分原因源于计算能力的限 制。模式里面最大的不确定性来自于对云的表述，以及云对气候变化的响应。云本身是一个非常重要的辐射反馈，对云的模拟带来的不确定性对整个体系的影响很 大。实际上，不同的模式之间得到结果的区别，很大程度上来源于对云的模拟的不同。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">基于上述原因，AR4认为，气候模式提供的有关未来气候的变化，特别是大陆及其以上尺度的气候变化的可靠量化估算已经具有相当高的可信度，已经成为一个模 拟和了解气候的极为重要的工具，特别在较大尺度的问题上，已经可以提供可靠的和量化的对未来气候变化的估算。另外值得一提的是，在气候模式发展的几十年里 面，这些模式始终可以提供一个因为温室气体增加而引起的气候显著变暖的清晰图像。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">气候变化的归因研究很大程度上依赖模式的发展，随着模式的发展，归因的确切程度也越来越高。在1990年IPCC发布第一次报告FAR里面，只能够认定人 类对气候产生影响的直接证据还非常有限。到了1996年第二次报告SAR的时候，研究就已经发现了可以辨别的人类活动对气候的影响，但是这仅仅是一个定性 研究，当时的研究水平还达不到定量的水平，自然也就无法与自然因素进行可靠比较。到2001年TAR的时候，有关人类活动对气候影响的相关证据已经越来越 多，随着相关研究方法的发展，已经有了对人类对气候的影响做定量分析的尝试。也就是在这个时候开始，研究人员才有可能对不同的强迫因素的影响进行单独研 究，判断哪个因素是可能的关键因素。对于单独的气候现象，也有可能来分析人类活动是不是造成了影响，什么程度的影响，是否是主要因素。在这些技术进步之 下，TAR给出的结论，是“在考虑了新的证据，考虑了其余的不确定性的基础上，绝大多数的在20世纪的最后50年所观测到的变暖现象，可能是温室气体浓度 增加导致的。”</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">到了AR4时期，就有更多的定量研究了。下图显示了关于全球平均气温的一些模拟情况。图里面的黑线是仪器测量的结果，黄细线和浅蓝色细线是不同的模拟的结 果，粗红线和粗蓝线是这些模拟的平均值。图a表示的是同时考虑了人类活动影响和自然因素变化以后的模拟结果，图b是只考虑自然因素时候的模拟结果。可以看 到图a中的模拟基本上可以反映1960年以后的全球平均温度上升趋势，而图b中只考虑自然因素的时候，能够观察到一个降温的过程，与实际观测只有明显的偏 离。得到这个结果的模式考虑了前面分析过的主要的辐射强迫因素，不过有一些模式考虑的因素并不够全面，比如一些模式没有考虑炭黑气溶胶的影响，没有考虑植 被分布的影响等等。尽管仍然有不确定性，但是这个图已经可以很清晰的显示，对于全球平均气温这个指标，只有在考虑了人类活动的影响之后才可以解释20世纪 末期的升温。这个图还可以显示，在几十年的时间尺度上，全球平均温度明显受到外部辐射强迫的控制。此外模式也都可以反映出了火山喷发导致的变冷这一重要的 气候变化。不过，在更小的时间尺度上，比如年际的尺度上，模式还不能反映出足够的变化，特别是不同模式之间在年际变化方便的不确定性非常高。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？14 &lt;wbr&gt;气候变化归因" src="http://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/fig/figure-9-5-l.png" alt="IPCC说了什么？14 &lt;wbr&gt;气候变化归因" width="490" height="712" /></div>
<div style="text-align: center; text-indent: 2em;">对20世纪全球平均气温的模拟</div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">不仅仅全球平均气温的变化强烈提示人类活动对全球气候造成了很大影响，对于不同地域的气候模拟也显示了同样的趋势。下图显示了地球各个区域的观察到的气温 （最上一行），同时考虑人类活动和自然因素所模拟到的各个区域的气温变化（第二行），仅考虑自然因素的模拟结果（第三行）。前三行图里面，红色表示升温， 蓝色表示降温。第四行显示的是不同纬度的平均变化情况，黑线是观测值，红色带是同时考虑人类活动和自然因素以后的模拟结果，蓝色带式仅考虑自然因素以后的 模拟结果，范围显示90%置信区间。左边是对1901年到2005年之间的变化的模拟，右边是对1979年到2005年变化的模拟。实测结果显示除了北美 东南角、北大西洋北部，非洲、南美的一些局部地区等地区，在整个20世纪全球变暖是非常普遍的。在模式仅仅使用自然因素进行模拟的时候，观察到的是除了很 少几个区域以外的略微变冷趋势。而在模式同时考虑人类活动的影响以及自然因素的时候，在大尺度范围上，模式基本上可以模拟到大多数地区的温度变化趋势。在 1979年到2005年期间，也可以看出考虑了人类活动因素之后的模拟要更加接近观测到的结果。虽然模式仍然有不确定性，在模拟一些区域的时候仍然有偏 差，甚至得出相反的结论，说明模式的不确定性仍然有很大的改进空间，但是至少，人类影响与自然因素产生的影响已经可以很明显的分离开来。通过这些研究可以 至少得出这样的结论：<strong>非常可能造成20世纪晚期全球气温上升的主要因素是人类活动影响，而不是单纯的自然因素影响</strong>。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？14 &lt;wbr&gt;气候变化归因" src="http://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/fig/figure-9-6-l.png" alt="IPCC说了什么？14 &lt;wbr&gt;气候变化归因" width="490" height="542" /></div>
<div style="text-align: center; text-indent: 2em;">各个区域的气温变化</div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">对于20世纪前半期的模拟，当同时考虑了人类活动因素和自然因素以后，模拟的结果看起来要比单纯考虑自然因素的略好一些，但是并不明显。究竟哪个因素起到 主要作用，不同的研究者也有不同的结论，有的研究者认为这段时期太阳辐射的变化是气候变化的主导，有的认为火山爆发起到重要作用。1950到1970年间 的变冷自然引起了研究者的兴趣，不过到AR4的时候还没有很清晰的结论。有的研究者发现这一时期排放的硫酸盐气溶胶相对温室气体可能起到更大的作用，大约 可以解释这个时期的全球变冷趋势，另有研究者认为在模式中考虑了炭黑气溶胶的因素之后，才可能在模式中得到具有统计学意义的结果。对于一些区域的模拟显 示，可以显示这些区域在20世纪中期的变冷，这里面生物质燃烧引起的炭黑气溶胶很可能起到重要作用。由于对碳黑气溶胶的重视是比较晚的事情，相关研究还很 少，在AR4的时候，这个问题还没有明确的结论。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？14 &lt;wbr&gt;气候变化归因" src="http://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/fig/figure-9-12-l.png" alt="IPCC说了什么？14 &lt;wbr&gt;气候变化归因" width="490" height="222" /></div>
<div style="text-align: center; text-indent: 2em;">次大陆尺度的气温变化</div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">在大陆尺度，次大陆尺度上，现在模式也可以进行归因研究。上图展示的是对各个次大陆的平均气温进行的模拟，黑色线仍然是观察到的数据，红色带是考虑了人类 和自然因素以后的模拟结果，蓝色带是只考虑自然因素的模拟结果。左下角的三个图分别是全球平均GLO，陆地平均LAN和海洋平均OCE。可以看到在大多数 次大陆，都可以很清楚地两种不同的模拟得到的结果在20世纪后半期的区别，不过次大陆尺度展示的信号明显部大陆尺度的清晰。各个大陆的模拟见下图。有不同 研究者研究了更小地理尺度范围的情况，在更小的地理尺度范围，信号的不确定性更大，有的时候能够分离人为和自然因素的区别，不过很多时候还是不能明显区 分，显示了相关研究方法的不足。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？14 &lt;wbr&gt;气候变化归因" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/ts22.jpg" alt="IPCC说了什么？14 &lt;wbr&gt;气候变化归因" width="490" height="428" /></div>
<div style="text-align: center; text-indent: 2em;">大陆尺度的气温变化</div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">按照人们对气候的理解，气候变暖之后，预期会发生气候变化的极端事件。人们自然就会联想，这些极端事件与全球气候变化是否有关系。要回答这个问题还是很难 的。要知道在一个稳定的气候环境里面，极端事件都是经常发生的，所以把某个极端事件归因于气候变化，是非常困难的，甚至有可能完全做不到。另外，造成一个 极端事件发生的因素非常多，给评价本身也带来复杂性。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">一个比较典型的例子是对2003年欧洲酷暑的研究。2003年欧洲的夏季非常炎热，下图是对1864年到2003年瑞士夏季极端气温的统计。各个竖条是 137年间的各年夏季平均温度，其中最热的是2003年，达到了22摄氏度，用红色竖条表示。其他年份里面，最冷的是1909年，最热的是1947年。可 以看到2003年的夏季平均气温高出了仪器记录以来的最高值不少。拟合的高斯分布用绿色曲线表示。造成这个酷暑的可能的影响因素，包括了与晴朗天空相联系 的持续高压系统，干燥的土壤导致水分蒸发带走的能量降低，使得有更多的太阳能用来加热大地等。在这些因素里面，有的可能受人类影响，有的并不受人类影响， 即使是有可能受人类影响的因素，要检测出人类影响的多少也是非常困难的。不过气候模式可以对极端事件发生的可能性进行判断。比如研究者采用了只使用自然因 素和同时考虑自然与人类因素的方法对欧洲夏季气候进行模拟比较，最下图展示了这个模拟结果。上图是每千年类似事件发生的概率，红线是考虑了人类活动影响之 后的概率分布，绿线是仅考虑自然因素的概率分布。发现考虑了人类活动的影响之后，欧洲出现2003年酷暑这样的气候风险增加了一倍以上。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？14 &lt;wbr&gt;气候变化归因" src="http://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/fig/faq-9-1-figure-1-l.png" alt="IPCC说了什么？14 &lt;wbr&gt;气候变化归因" width="490" height="156" /></div>
<div style="text-align: center; text-indent: 2em;">瑞士夏季的平均温度分布</div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？14 &lt;wbr&gt;气候变化归因" src="http://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/fig/figure-9-13-l.png" alt="IPCC说了什么？14 &lt;wbr&gt;气候变化归因" width="490" height="685" /></div>
<div style="text-align: center; text-indent: 2em;">欧洲夏季酷暑发生的频率分析</div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">其他极端事件，比如晚春，霜冻，极端雨量等等，也可以使用类似的研究方法。不过在进行相关研究的时候需要非常小心。这里要注意，目前的气候研究水平，还很 难把具体某个地区某个季节的冷暖变化、某个具体的极端气候现象归因到气候变化上面。气候研究的是相对长时间内某种极端气候所出现的概率，对于某个具体现 象，还是需要具体原因具体分析的，除非有很充分的研究，不应该轻易归因。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">海平面的变化是很多媒体最关注的一个全球气候变化特征。海平面变化主要来自两个原因，一个是海洋升温以后热膨胀导致的海平面上升，一个是陆地冰川融化增 多，导致海洋总水量增加。AR4时候，对于1961到2003年间的海平面变化并没有实现平衡。观测到的每年1.8+-0.5 毫米的海平面上升里面，可以归因到热膨胀的是每年0.42+-0.12 毫米，归因到陆地冰川融化的是0.50+-0.18 毫米，大冰原作的贡献是每年0.19+-0.43 毫米，加在一起只有每年1.1+-0.5 毫米，与实际观测值仍有差距，说明相关研究仍有欠缺。对这个期间进行模拟，发现考虑了人类的因素和大自然的因素之后，海平面上升为每年1.2+-0.5 毫米，而如果只考虑人类活动的影响，模式得到的结果是海平面上升每年1.4+-0.7 毫米。有趣的是考虑了自然因素之后，模拟得到的海平面上升速度要低于只考虑人了影响的海平面上升速度，这与这期间数次火山爆发导致的变冷效应有关。 1993年到2003年，观测到的热膨胀导致的海平面上升为每年1.60+-0.50 毫米，陆地冰川贡献每年0.77+-0.22 毫米，冰原贡献每年0.41+-0.35 毫米，加起来是每年2.8+-0.7 毫米，已经与实际观测到的每年3.1+-0.7 毫米已经基本上吻合，实现了收支平衡，算是这方面研究的一个重要进步。模拟的结果，同时考虑人类和自然影响，得到的海平面上升速度是每年2.6+-0.8 毫米，而仅考虑人类影响，得到的海平面上升速度为2.4+-1.0 毫米。可以看出同时考虑自然与人类活动因素后，模拟的结果吻合得要略好一些。对海平面的模拟结果基本上符合实际观测值，也说明对于冰川融化的估计基本正 确。不过这个问题整体上来说认识水平偏低。综合上述结果，可以说，非常可能人类活动对于20世纪后半期的海平面上升做出了贡献。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">还有很多具体的现象都可以进行归因。在这些归因研究的结果里面发现，在众多气候现象的变化中，基本上都可以检测到人类活动的影响。在一些现象中，已经可以 得出人类活动非常可能造成影响这样的结论，在所研究的其他现象中间，也至少可以说人类活动产生影响的可能大于没有产生影响的可能。同时，<strong>非常不可能单纯的自然因素造成了这一系列的气候变化</strong>。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">也就是说，对于现代气候变化的归因研究表明，非常不可能人类的活动与目前的气候变化无关。按照AR4的说法，就是，“<strong>具有很高可信度的是，自1750年以来，人类活动的净影响已成为变暖的原因之一</strong>”，“<strong>过去30年以来，人为变暖可能在全球尺度上已对在许多自然和生物系统中观测到的变化产生了可辨别的影响</strong>”。</div>
<p></p>
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		<title>IPCC说了什么？（十三）万年以来的古气候研究</title>
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		<pubDate>Sun, 26 Dec 2010 03:04:42 +0000</pubDate>
		<dc:creator>橡树村</dc:creator>
				<category><![CDATA[环境]]></category>
		<category><![CDATA[IPCC]]></category>
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		<description><![CDATA[末次冰期结束之后，人类对环境的影响与其他动物就有区别了。人类发明了牧业、农业以后，就开始逐渐主动改变周围的环境，当然在历史上很长很长的时间里面，这个过程都是非常缓慢的，所以能够造成的影响也是很小的。末次冰期结束后一直到现在的这段时间，地质学上成为全新世，属于第四纪，开始于大约1万年前。全新世里面还可以继续分期，有几种不同的分法。IPCC使用的分类方法，把全新世分成早、中、晚三期，分别对应着升温期、高温期、中温期。从名字就很明显的看出，全新世的温度变化，是先升温，维持高温，然后降温。]]></description>
			<content:encoded><![CDATA[<p>本文作者：橡树村</p>
<p><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/12/fig-6-11.jpg"><img src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/12/fig-6-11.jpg" alt="" title="fig-6-11" width="0" height="0" class="alignnone size-full wp-image-47080" /></a>
<div style="text-indent: 2em;">末次冰期结束之后，人类对环境的影响与其他动物就有区别了。人类发明了牧业、农业以后，就开始逐渐主动改变周围的环境，当然在历史上很长很长的时间里面， 这个过程都是非常缓慢的，所以能够造成的影响也是很小的。末次冰期结束后一直到现在的这段时间，地质学上成为全新世，属于第四纪，开始于大约1万年前。全 新世里面还可以继续分期，有几种不同的分法。IPCC使用的分类方法，把全新世分成早、中、晚三期，分别对应着升温期、高温期、中温期。从名字就很明显的 看出，全新世的温度变化，是先升温，维持高温，然后降温。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">实际上全新世的气候变化要更加复杂。这一万年里面，地球轨道有变化，火山爆发对气候也有影响，使得这个时期的气候变化丰富多彩。当然不是说其他的时候地球 气候变化不丰富，只不过全新世的资料相对丰富，给人们更加细致地了解气候变化提供了机会，也有了不少研究成果。比如说认定在北大西洋高纬度地区，以及北极 地区，在全新世早期的1万年前到8千年前，夏季温度明显很高，可能全新世的夏季最高温就发生在这个时候。夏季温度高对应的就是北极冰川面积减少，这方面， 现有的观察是一致的。对于大西洋中北部地区的浅层海面温度重建发现从全新世中期到工业化以前有一个很长期的逐渐降温的趋势，很有可能与这些纬度地区的年平 均轨道辐射以及夏季轨道辐射变化有关系。在北欧和北美的冰原残余物附近，最暖期要错后不少，这个现象可能与冰川变化、冰原反照、大气和海洋的热交换、以及 局部的轨道强迫有关系。在北欧和北美西北部，最暖的时期发生在5到7千年前，这个期间还发现了温带森林向北的扩展，以及相应的冰川退缩。全新世早期的变暖 现象还在西太平洋、中国、新西兰、南部非洲、南极等地观测到。南半球高纬度地区的变暖并不能用单纯的轨道强迫进行解释，可能与大规模的能量输送有关。和这 个大趋势相反的是，热带浅层海水的温度变化显示了从全新世开始到现在的持续的升温趋势，可能与热带的轨道强迫变化相关。下图是一些观察到的与人类工业化之 前相比较的温度差别，纵坐标是纬度，横坐标是时间。红色表示比工业化前高出2摄氏度或者更多，黄色表示比工业化之前高出0.5到2摄氏度，蓝色表示比工业 化之前要低0.5到2摄氏度。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？13 &lt;wbr&gt;万年以来的古气候研究" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/fig-6-9.jpg" alt="IPCC说了什么？13 &lt;wbr&gt;万年以来的古气候研究" width="490" height="356" /></div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-align: center; text-indent: 2em;">全新世中早期温度与工业化之前比较</div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">观察到了在一些热带以外的一些地区，在全新世早期曾经有局部升温现象，幅度高达几个摄氏度。不过这些局部的升温很可能并不具备全球性，因为同期的热带海洋 温度略低。使用轨道强迫的模型对这个时候的模拟认为全球平均温度变化应该在0.4摄氏度以内。目前的数据的数量和分布都还不方便对这个时期的全球状态下更 明确的结论，无法认定是否出现过于目前正在发生的全球变暖类似的升温异常。北非、东非和北美的记录表明持续几十年到几百年的干旱是这些地区气候的经常特 征，现在发生在北美和中非的干旱并不是史无前例的。这些区域的准周期性的气候变率看起来的确存在，可以得到单独的年代际分辨率的古气候资料的支持，但是这 些独立的区域信号在全球范围内并不一致。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">温度变化往往伴随着冰川的变化。对古代陆地冰川变化的研究集中在北半球。目前的研究表明在全新世的前半期，从1.1万年前到大约5千年前，北半球只有很小 量的冰川甚至没有冰川。到了后半期，冰川开始形成，并且扩张。这个现象基本上可以用轨道强迫带来的变化来解释，在全新世前半期，轨道强迫导致了北半球夏季 日射增加，从而造成区域变暖，导致冰川融化。不过对于局部的短周期的陆地冰川变化，仍然需要更加复杂的当地气候与冰川模型来进行分析。下图是南北半球一些 冰川的变化情况。实线是连续纪录的数据，虚线是非连续纪录的数据，深浅褐色是直接和间接证据。横线之上的，代表冰川面积小于20世纪末的冰川面积，横线之 下的，代表冰川面积大于20世纪末的冰川面积。由于对总量估计的准确性仍然不好，所以显示的都是相对变化。这里面可以看出来冰川的变化很复杂。由于影响局 部冰川的气候行为很复杂，每一次的冰川变化，原因并不都是相同的，需要对当地的降水和气温情况进行分析。在全新世后半期的大多数时间，并没有观察到目前正 在发生的全球基本一致的陆地冰川大范围消融现象。由于全新世后半期的几千年北半球夏季日射仍然较少，使用轨道强迫并不能解释目前观察到的全世界山区冰川地 退缩现象，很显然现在的全球范围退缩应该是其他原因。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？13 &lt;wbr&gt;万年以来的古气候研究" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/box-6-3-fig-1.jpg" alt="IPCC说了什么？13 &lt;wbr&gt;万年以来的古气候研究" width="490" height="691" /></div>
<div style="text-align: center; text-indent: 2em;">全新世冰川变化</div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">值得一提的是在8200年前，格陵兰发生过温度突然降低2到6摄氏度的情况，与同期观察到的大气甲烷含量降低、大规模大气环流改变等等相一致。这个突变一 般与北大西洋涛动联系在一起，不过目前还缺少深海的证据支持，所以这个关系仍然是假说。在全新世早期，北极和北冰洋的大量淡水从冰里面释放出来，导致海水 淡化，而促发8200年前的突变的现象，可能是阿加齐兹Agassiz古湖突然释放大量淡水造成的。在大约仅仅半年的时间内，有总量达到100万亿立方米 的淡水忽然进入哈德逊湾，从而导致海洋和大气的一系列变化。以此为依据的气候变化模型基本上可以模拟所观察的种种气候现象。在4到5千年前，北半球的海冰 面积出现过激增，伴随着在格陵兰监测到的氘含量降低，欧洲也观察到突然变冷，北美则广泛开始了持续达到数百年的干旱，以及南美气候的一些变化。这个突变的 发生机制仍然未知。这个事件发生在轨道辐射导致的局部温暖期结束的时候，可能提示在缓慢的强迫变化的情况下，也可以出现突然的气候变化。北非地区在全新世 早期的强烈潮湿环境也与环境对轨道强迫的作用进行放大有关。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？13 &lt;wbr&gt;万年以来的古气候研究" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/fig-6-4.jpg" alt="IPCC说了什么？13 &lt;wbr&gt;万年以来的古气候研究" width="490" height="403" /></div>
<div style="text-align: center; text-indent: 2em;">两万年来大气温室气体信息重建</div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">上图是2万年以来的大气里面二氧化碳、甲烷和氧化亚氮三种温室气体重建资料，分别在左上，左下和右上角。右下角的是这三个因素放在一起的辐射强迫。可以看 到在全新世早期，1.1万年前到8千年前的这一阶段，大气中的二氧化碳浓度略有下降，降低了7ppm。随后，大气中二氧化碳浓度开始缓慢上升，一直到被人 类的工业化排放所干扰。大气中的甲烷含量也有类似的趋势，不过略有不同，北半球的大气甲烷含量从1万年前的730ppb降低到6千年前的580ppb，然 后缓慢升高到工业化之前的730ppb。氧化亚氮的总图浓度变化趋势与二氧化碳的很象，在全新世早期降低了10ppb，随后缓慢上升，不过波动要频繁一 些。原来一般认为在全新世大气中的二氧化碳含量与陆地植物的变化有关系，森林面积增加，二氧化碳的浓度就会下降，海洋沉积，比如珊瑚增多也会吸收一部分 碳。比较新的研究表明在工业化之前的7千年里面，陆地植被的变化不大，陆地上的碳自然也就是稳定的。北方泥炭地储存的二氧化碳的变化更有可能是这期间大气 二氧化碳浓度变化的原因。不过这些变化都是很缓慢的，与工业化之后大气二氧化碳的变化速率低很多。有人研究过工业化之前人类的农牧业活动所造成的温室气体 影响，认为如果没有人类工业化之前的农业活动，在工业化之前的8000年时间里面，大气中的二氧化碳应该降低20ppm，而不是观察到的升高了 20ppm，不过这个假说支持者很少，本身也缺乏一些关键的证据来支持，也与一些其他证据相矛盾，所以还不被采信。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">距离现代越近，可以采用的气候资料就越丰富。目前对于古气候的复原，对于最近的1千年左右的研究最多。下图是IPCC收录的对北半球的研究结果。图a是仪 器测量的结果。图中的黑线是北半球陆地海洋的平均温度，深棕色线是北半球的陆地平均温度。陆地的温度是从1781年开始的，不过要注意早期的数据站点很 少，仅仅有23个欧洲站点和一个北美站点，亚洲最早的站点是从1820年代才开始的。浅棕色线是四个历史最悠久的欧洲站点的数据，一直追溯到18世纪初期 开始有了温度的定义的时候。图中的灰色带是数据的置信区间，可以看出来20世纪数据的置信区间的范围要小于19世纪的，距离现代越久远，置信区间覆盖的范 围越大。这些数据至少能说明，1980年以后的全球变暖，是有仪器记录的两百多年历史里面所没有见过的。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？13 &lt;wbr&gt;万年以来的古气候研究" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/fig-6-10.jpg" alt="IPCC说了什么？13 &lt;wbr&gt;万年以来的古气候研究" width="490" height="624" /></div>
<div style="text-align: center; text-indent: 2em;">1300年来北半球温度的重建</div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">对于更久远的时间的温度重建，就需要使用各种各样的代用资料了。TAR的时候采用了三个系列。一个是上图b里面的MBH1999，这个系列是根据树木年 轮、冰芯数据、人文资料等建立的，包括了1850年以后的仪器分析数据，研究的是1000到1980年的年均北半球陆地海洋的气温变化，不过主要基于中高 纬度的数据，有少量的中低纬度数据。这个研究发现在这900年里面，有一个振幅高达0.3摄氏度的波动，同时有一个0.15摄氏度的降温趋势，然后是20 世纪的突然增温。第二个系列是上图b中的JBB1998，数据的数量要少一些，研究的是北纬20度以北地区的夏季气温变化。第三个是BOS2001，完全 依据树木年轮研究北半球夏季的气温，覆盖北纬20度以北地区，高纬度数据更充分一些，不过仅从1402年开始。后两个系列都显示了17世纪的气温比第一个 系列的结果要低，第一组数据后来也遭到了广泛的质疑。最热闹的就是关于中世纪暖期的问题。</div>
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<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？13 &lt;wbr&gt;万年以来的古气候研究" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/box-6-4-fig-1.jpg" alt="IPCC说了什么？13 &lt;wbr&gt;万年以来的古气候研究" width="490" height="231" /></div>
<div style="text-align: center; text-indent: 2em;">北半球一些地区的温度历史重建</div>
<div style="text-align: center; text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">中世纪可能比较温暖的概念早在1920年代就已经被提出了，区域至少在北美、斯堪的纳维亚以及东欧，一些关于古人类生活资料的记载显示10世纪的气温应该 比14世纪要高。同时提出的还有17世纪的变冷概念。不过正式提出中世纪暖期的概念是在1960年代，时间段定义在公元1000到1200年之间。在这个 时候，就已经发现了不同地区的暖期是有区别的，比如俄罗斯部分以及格陵兰发生在950到1200年间，但是在欧洲大部地区都要晚一些，在1150到 1300年间。这个概念所使用的证据也不少，从人类的纪录，到葡萄的种植期、树木的生长线、植被的变化等等，还包括一些早期的冰芯数据以及年轮资料。这个 1960年代进行的研究，得到的结论是在欧洲，所谓中世纪暖期的时候，气温可能比20世纪初的气温高出了1到2摄氏度。现代的研究对这个结论持保留态度。 更加可靠的，可以定量的证据的研究显示，这个早期研究最多只能说在全球的某个地区的一些年份里面，气温有点偏高。现在对于最近千年各个地区的温度复原现在 也有了不少工作，上图是不同地区的研究结果，上面一行从左到右分别是西北加拿大、美国西部、格陵兰西部、瑞典北部，下面一行从左到右分别是西北俄罗斯、俄 罗斯北部、蒙古、东亚。把这些数据放到一起来看，这个中世纪暖期就不这么明显了，因为各个不同地区的变率非常大。要确定是否整个北半球都有这种变化，可能 还需要更加全面可靠的证据。从在前面一图图b里面AR4引用的1300年来北半球气温估计资料汇总上面可以看到，在公元950到1100年间，有可能出现 了一个相对温暖的时期，但是即使是这个时候，也要比1961到1990年的北半球平均温度（图中的零点）要低上0.1到0.2摄氏度。AR4给的结论是在 公元950到1100年间，北半球的确观测到了较温暖的气候，在工业化之前的2千年内这个时期里面是比较高的。但是这些观察还很难说整个北半球的平均气温 在这个时期偏高，这个可能的中世纪暖期也与20世纪观测到的北半球整体的升温是有区别的。对于17世纪的小冰期，目前的数据仍然不够充分，还无法判定其广 泛程度。下图里面可以看一下目前研究的取样分布，三个图从上到下分别是公元1000、1500和1750年。红色温度计是仪器测量点，棕色三角是树木年 轮，黑圈是地洞，蓝星代表冰芯，冰洞，其他资料是紫色的方块。</div>
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<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？13 &lt;wbr&gt;万年以来的古气候研究" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/fig-6-11.jpg" alt="IPCC说了什么？13 &lt;wbr&gt;万年以来的古气候研究" width="490" height="755" /></div>
<div style="text-align: center; text-indent: 2em;">研究千年以来气候变化的代用资料选取地点</div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">还要回到1300年来北半球温度重新中的图b。这里面可以看到从TAR到AR4之间，进行北半球气温复原的工作多了很多。这里就不一一列举。使用的代用资 料也更多，分析方法也有进步。比如树木年轮的宽度、密度，冰的各种重要同位素的组成比例，珊瑚的生长带等等都被大量使用。不过使用这些代用资料的不确定因 素仍然很大，特别是降水的影响与温度的影响很多时候很难分开，有的时候一些变化只代表特定的原因而并不代表一定特定的年份等等。综合来看，这些新的研究显 然增加了这个时期数据的不确定性。这些新的数据里面，大多数都是对全年平均进行研究，少数研究的是夏季的变化。图c就综合了这些研究结果，考虑了这些研究 的统计不确定性，给出了北半球平均温度的可能值，不同深浅的色带表示不同的置信区间。从这个分析里面，还是能看出来17世纪早期和19世纪可能相对较冷， 而11世纪和15世纪都相对较暖，一些数据显示在10世纪末期有一个很短的变暖。不过最暖的时候还是出现在20世纪。众多研究中只有1组数据显示暖期的北 半球平均气温可能超过了1940年代的平均气温。更加肯定的是，这些研究都显示，20世纪最后20年，非常可能至少是最近1300年以来最温暖的时期，而 20世纪后半叶的平均温度，也比此前500年的任何一个50年的平均温度要高。对南半球的历史气候情况也有类似的重建工作，一些研究结果列在下图。不过由 于数据实在太稀少，还不能对南半球的变化做出评估。</div>
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<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？13 &lt;wbr&gt;万年以来的古气候研究" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/fig-6-12.jpg" alt="IPCC说了什么？13 &lt;wbr&gt;万年以来的古气候研究" width="490" height="367" /></div>
<div style="text-align: center; text-indent: 2em;">一些南半球的温度重建研究</div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">有一些模型对过去500到1000年的气候进行了模拟，使用的是自然和人类所造成的辐射强迫。这里面，有一些因素还是可以比较精确的计算的，比如地球相对 太阳的轨道变化可以进行精确计算，这样各个时期不同的纬度、季节抵达大气层顶的太阳辐射就可以进行计算。温室气体的资料可以直接使用冰芯的分析结果，也算 是比较准确地。其他的因素不确定性就比较高了。土地的改变，虽然有一些文献记载和间接证据，但是不确定性仍然不少，而平流层的气溶胶的分布、变化，臭氧的 浓度变化，人们的了解就非常有限了。在人们对太阳辐射进行观察的30年里面，平均太阳辐射的变化非常小，扣除了平均大约11年的太阳黑子周期之后，变化幅 度仅有0.1%，相当于0.2W/m2的辐射强迫。对于历史数据，太阳辐射的变化一般使用宇宙同位素资料，比如太阳黑子活动少的时候，Be10和C14的 浓度就要偏高，不过两者之间的之间定量关系还并不明确。在很多研究中都假定宇宙同位素与太阳辐射有线性关系，较新的研究开始使用物理模型进行模拟，得出了 非线性关系。按照这个较新的研究，有研究者认为最近的8000年里面，太阳活动的变化很小，不过另有研究认为在过去的1000年里面，有三个时期太阳略微 活跃，分别是公元1785年，1600年和1140年。总之太阳辐射变化的长期趋势仍然不明朗。AR4采用的结果，认为相对TAR时候，太阳辐射的变化被 大幅度调低，前面介绍太阳辐射强迫的时候讲过了。TAR时期的重建认为17世纪时候的蒙德尔极小值要比现在的平均低0.15%到0.65%，相当于 0.36到1.55W/m2的辐射强迫，AR4采用的是这个变化仅有0.1%，折合的辐射强迫低于0.2W/m2。对火山辐射强迫的估计不确定性很大，前 面讨论过。火山活动在最近的数百年有所增加。由于火山基本上给出一个负的短期的辐射强迫，火山对气候的影响应该是变冷。下图给出了不同研究者使用辐射强迫 得出的模拟结果。上面的图，a是火山活动造成的辐射强迫，b是太阳辐射的强迫变化，c是其他因素的辐射强迫。下图是前面见到的温度复原概率图与一些模拟结 果，粗线是考虑了自然与人类共同造成的辐射强迫的模拟结果，细线则是只考虑自然影响的辐射强迫模拟结果。虽然模型各有不同，基本上还算是模拟了主要的气候 变化，比如12到14世纪期间略暖，15世纪中期，17世纪和19世纪较冷，这些都处于不确定性的范围之内。所有使用了人类造成的辐射强迫因素的模型都模 拟到了20世纪的变暖。</div>
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<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？13 &lt;wbr&gt;万年以来的古气候研究" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/fig-6-13.jpg" alt="IPCC说了什么？13 &lt;wbr&gt;万年以来的古气候研究" width="490" height="543" /></div>
<div style="text-align: center; text-indent: 2em;">使用辐射强迫模型对千年来气温变化的模拟</div>
<div style="text-indent: 2em;"></div>
<div style="text-indent: 2em;">工业化之前的一千年里面，冰芯记录到的二氧化碳浓度变化很小。对更久远的冰期时期的记录表示，二氧化碳浓度与气温有一定的相关性，在过去的65万年里面， 南极的大气里面的二氧化碳浓度与气温有共同的变化。一些模型也揭示了二氧化碳浓度会受到气温的影响，具体的物理机制，包括气温变化带来的海水中二氧化碳溶 解度变化，以及土地对温度和降水的相应导致的碳储存量的变化等等。很多模型对这个影响进行了模拟，得到的结论是每摄氏度气温变化对应4到16个ppm的大 气二氧化碳浓度变化，另外有研究者推断每摄氏度变化带来10-17ppm的大气二氧化碳浓度变化。根据二氧化碳的历史数据，在过去的千年大气二氧化碳浓度 变化在6到10ppm以内，由此推断这期间北半球年代际平均气温变化应该小于0.6摄氏度。二氧化碳很可能在气候变化过程中起到一定的放大反馈作用。</div>
<p></p>
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		<title>IPCC说了什么？（十二）冰期古气候研究</title>
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		<pubDate>Tue, 21 Dec 2010 23:59:58 +0000</pubDate>
		<dc:creator>橡树村</dc:creator>
				<category><![CDATA[环境]]></category>
		<category><![CDATA[IPCC]]></category>
		<category><![CDATA[冰期]]></category>
		<category><![CDATA[原创]]></category>
		<category><![CDATA[古气候研究]]></category>
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		<description><![CDATA[在人类开始有能力对气候影响之前，地球的气候是怎么变化的，是不是也有这么快的升温过程呢？对于有仪器记录以前的气候变化，人们不可能再去直接测量了，不过大自然的变化总是有一些痕迹可循的，对这些资料进行分析整理，就可以推断出古代气候的变化情况。比如在冰川钻孔可以取得过去的温度数据，还可以分析海洋沉积物孔隙水变化，对冰川变化范围进行测量等等，从里面寻找到各种气候信息。]]></description>
			<content:encoded><![CDATA[<p>本文作者：橡树村</p>
<p><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/12/fig-6-6.jpg"><img src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/12/fig-6-6.jpg" alt="" title="fig-6-6" width="0" height="0" class="alignnone size-full wp-image-47069" /></a><a href="http://blog.sina.com.cn/s/blog_628d8c2f0100n3qi.html"></a></p>
<div style="text-indent: 2em;">前面讲了一大堆，说的是最近几十年的时间里面，地表的平均温度在上升。从能影响地表平均温度的各个因素来看，似乎人类行为的影响是造成这个升温的主要原 因。具体的归因过程我们后面再谈，现在看看，在人类开始有能力对气候影响之前，地球的气候是怎么变化的，是不是也有这么快的升温过程呢？对于有仪器记录以 前的气候变化，人们不可能再去直接测量了，不过大自然的变化总是有一些痕迹可循的，对这些资料进行分析整理，就可以推断出古代气候的变化情况。比如在冰川 钻孔可以取得过去的温度数据，还可以分析海洋沉积物孔隙水变化，对冰川变化范围进行测量等等，从里面寻找到各种气候信息。这里面，有一些方法也可以通过现 代的数据与仪器测量的数据进行比较来进行校正。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;">重建古气候信息最重要的时间序列资料是从冰芯里面得到的。冰川的沉积有很好的时间序列，可以通过技术手段对不同截面冰芯的时间进行推测，而冰芯里面所储存 的微小气泡，就可以提供古代气体的直接资料。目前通过对冰芯进行分析，已经可以重建65万年以来的很多气候信息。研究古气候很多时候都无法进行甚至间接测 量，只能使用代用资料，这些代用资料利用涉及到化学、物理和生物参数的变化。很多生物有机体，比如树木、珊瑚、浮游生物、动物等等，对不同的气候有不同的 变化，分析这些资料，很多时候是化石资料，就可以重建这些生物体的生长过程信息。比如树木年轮的宽度，密度就可以来推断当时的温度变化等等信息。不过使用 代用资料的时候需要很谨慎，单一的某种代用资料往往不够全面充分，代表性不足，所以古气候研究很多时候需要使用多种代用资料进行交叉检验，尽可能更全面地 分析问题，也可以了解不同资料的可靠程度和处理方法。不过无论人们怎么努力，古气候研究所使用的资料无论从空间分布上还是时间跨度上都是非常有限的，要使 用这些分析结果进行局部的甚至全球的气候分析，就需要在样品的空间时间季节分布等等方面特别小心。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;">虽然很早就有人通过各种资料对古代气候进行分析描述，古气候学真正起步是从1970年代开始的。早期的研究集中在冰河时期的研究上，揭示了小冰川期和中世 纪暖期的存在。1980年代特别是1990年代以后，古气候学的研究进步迅速，已经可以对很多问题进行更加严格系统地分析，不过整体上来讲，这个学科仍然 处于发展之中。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？12 &lt;wbr&gt;冰期古气候研究" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/fig-6-1.jpg" alt="IPCC说了什么？12 &lt;wbr&gt;冰期古气候研究" width="490" height="584" /></div>
<div style="text-align: center; text-indent: 2em;">4亿年来的气候变化</div>
<div style="text-indent: 2em;">上图最上面一个是重建的4亿年来的资料。从顶端伸下来的蓝色柱子，代表不同历史时期陆地冰川覆盖的纬度范围，这里面能看到两次大的冰川覆盖，一次在3亿年 前左右，冰川覆盖到30度，然后就是比较近的时期，冰川曾经达到40度。在两个冰期之间，就是无冰期。显然有冰川的时候气温低，没有冰川的时候气温高。下 面的几条线是重建的大气中二氧化碳的浓度，不同的颜色是不同的研究者的结论，这里面可以看出来不同的估计之间的差距是很大的，说明数据的不确定性非常高。 不过还是有共同规律的，可以看到在陆地没有冰川的时候大气的二氧化碳浓度高，最高的估计值超过了4000ppm，是目前大气中二氧化碳浓度的10倍多，而 在陆地上有冰川，也就是平均温度比较低的时候，大气中的二氧化碳浓度就比较低，从图上粗略来看，基本上都在1000ppm以下，甚至在500ppm以下。 看起来气温大气二氧化碳含量应该是有联系的。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;">中间的图的黑色数据是通过对深海底有孔虫沉积进行采样分析得到的6500万年以来的O18含量纪录。在海洋不结冰的时候，O18的含量与深层海水温度有直 接关系，图中的红线表示的是这个情况，可以看出这个时期深海海水温度很高，最热的时候竟然超过了12摄氏度。在大约3300万年前海洋开始结冰以 后，O18的含量变化就与南北极的冰面面积有关。图中的蓝色横条显示了冰面的情况，从上到下分别是南极东部冰原、南极西部冰原、北半球冰原。虚线的地方是 临时性冰面或者冰面面积比目前的冰面小的时期，实线的部分是冰面面积和现代的冰面面积相当或者更大的时期。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;">下面的图是6500万年以来的大气二氧化碳纪录。不同颜色的数据是不同研究者得到的不同结果，一个个长条实际上是一个个数据，长条的范围表示误差，可以看 出估计的误差还是非常大。这一阶段对于样本时间的估计误差也是惊人的，经过人们多年的努力，对时间的估计的误差仍然在100万年左右。这里面引起较多人兴 趣的是在300-330万年的这个阶段。一般认为这个时候地球的温度比工业化前要温暖2-3摄氏度，这个幅度基本上是很多模型预计的21世纪中后期的地球 升温幅度。由于那个时候现代人还没有出现，所以这个时期应该可以反映在没有人类干扰的情况下，这个温度状态下的自然平衡。300万年在地质上相距现在的时 间并不算遥远，大陆、海洋的位置、植被等等情况都与人类工业化以前的地球比较接近，所以有很重要的参考价值。目前估计这个时期的大气二氧化碳浓度在 360-400ppm之间，海平面比目前要高出15-25米，冰面的面积比现在也要小很多，陆地旱情也要比现在缓解不少。此外还发现了极地温度升高幅度很 大，而热带地区温度与现在差别不明显。当然，因为信息并不完整，这些结论也许与使用的数据重建方法的可靠性有关。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？12 &lt;wbr&gt;冰期古气候研究" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/fig-6-3.jpg" alt="IPCC说了什么？12 &lt;wbr&gt;冰期古气候研究" width="490" height="310" /></div>
<div style="text-align: center; text-indent: 2em;">65万年来的气候资料重建</div>
<div style="text-indent: 2em;">研究几十万年以内的气候，冰芯是最好的手段。冰芯里面直接封存了气体，这样就可以直接测量相应时间段的大气中的各种气体含量，特别是二氧化碳、甲烷和氧化 亚氮这三种温室气体；测量氢的同位素氘可以了解当地气温的变化情况，测量氧的同位素O18可以了解全球冰的总量的变化情况，要注意后两个都是代用资料。上 图是65万年来的这些数据。灰色带是温暖的间冰期，其他的时间就是冰期。右上角的数字是2000年时候的大气温室气体含量。这里面相对比较充分的研究是 43万年以来的变化。可以看到43万年来，有一个大约10万年的冰期-间冰期周期，当然每个冰期都不大相同，间冰期的长度也各不一样，大约从1万年到3万 年。共同的特点就是间冰期的时候，南极大气中的二氧化碳和甲烷的含量就高；冰期的时候，南极大气中二氧化碳和甲烷的含量就低，两者看起来似乎有什么关系。 需要注意追溯65万年来的大气二氧化碳浓度数据，最高值也比目前要低上不少。冰期和间冰期的变化应该是受到地球辐射强迫的变化的影响，地球的能量平衡发生 变化，气候就会有相应的变化。在过去的300万年里面，地球有规律的冰期间冰期的变化这个现象，有很强的证据证明与地球围绕太阳轨道的长周期运动有关，也 就是下图显示的米兰科维奇周期。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？12 &lt;wbr&gt;冰期古气候研究" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/faq-6-1-fig-1.jpg" alt="IPCC说了什么？12 &lt;wbr&gt;冰期古气候研究" width="490" height="300" /></div>
<div style="text-align: center; text-indent: 2em;">米兰科维奇周期</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;">到目前为止的最后一次冰期，或者叫末次冰期，开始于11万6千年前，一直持续到2万1千年前，已经有证据证明冰期的发生和结束都与地球的轨道运动有关，有 个专门名词描述轨道运动变化而导致的能量变化，叫做轨道强迫。轨道强迫发生之后，地球的化学和物理变化对这个强迫进行反馈，放大了这个轨道强迫的效应。使 用轨道强迫的概念对末次冰期进行模拟，基本上可以重建温度和降水形态变化的特征。轨道强迫模型还可以模拟6000年前的中纬度变暖以及增强的季风等变化， 模拟当时的温度变化幅度。也就是因为目前对轨道强迫的理解，研究者认为目前的间冰期应该至少持续上万年的时间，甚至认为促发11万6千年前冰期发生的北半 球夏季极冷现象可能还需要3万年才会再次发生。末次冰期前的就叫做末次间冰期，时间是从11万6千年前到13万年前。冰芯资料显示这个时候在格陵兰顶峰地 区仍然被冰覆盖，但是格陵兰岛南部的一些冰原面积在减少。冰芯资料还显示当时极地平均温度要比20世纪的极地温度高出3-5摄氏度。高温造成的北半球大量 的冰盖融化可能造成了高达4米的海平面升高，南极冰盖也有可能为海平面升高做出贡献。下图是重建的12万5千年前到13万年前北极夏季地表温度与现在的差 别（左），以及格陵兰和西北极海冰的最小冰层厚度与范围分布（右）。</div>
<p></p>
<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？12 &lt;wbr&gt;冰期古气候研究" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/fig-6-6.jpg" alt="IPCC说了什么？12 &lt;wbr&gt;冰期古气候研究" width="490" height="295" /></div>
<div style="text-align: center; text-indent: 2em;">末次间冰期</div>
<div style="text-indent: 2em;">在末次间冰期间，有证据发生了多次气候突变。气候突变一般被定义为在30年以内发生的大规模的气候变化，在这个相对短的时间内，陆地生物、冰川、海洋都有 巨大变化。最大的突变曾经导致格陵兰的温度在几十年内升高8-16摄氏度，然后再花数百年的时间慢慢降温；还观察到北大西洋的冰山曾经大量流出，海表盐度 曾经突然降低等等。目前的认识表明，当超过关键的阈值的时候，海洋环流变得不稳定，并会发生快速变化。这些变化或许与南北半球之间的热量重新分配有关系， 但是与全球平均温度的大的变化并没有什么联系。两个关于气候变化的电影后天和2012都是基于这种突变的气候模型，不过目前还没有任何迹象说明突变有可能 在可以预期的将来发生，所以并不需要过分担心。下图是末次冰期结束时候一些指标的突变情况，大多是各种气候指标的代用资料。可以看到这些指标的一致性，以 及观察到的一些突变。</div>
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<div style="text-indent: 2em;"><img style="max-width: 690px; margin: 0pt auto; display: block;" title="IPCC说了什么？12 &lt;wbr&gt;冰期古气候研究" src="http://www.ipcc.ch/graphics/ar4-wg1/jpg/fig-6-7.jpg" alt="IPCC说了什么？12 &lt;wbr&gt;冰期古气候研究" width="490" height="633" /></div>
<div style="text-align: center; text-indent: 2em;">末次冰期结束时的气候突变</div>
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