未来全球气候变化及其影响研究.doc

未来全球气候变化及其影响研究 摘要：全球气候变化及其对社会与自然系统产生的影响已日益受到全世界各国政府与广大民众的关注与天气和气候有关的灾害给人类生命财产造成的损失日益增大，社会与生态系统似乎变得日趋脆弱人们关心刚刚过去的20世纪的天气与气候发生了什么变化，更希望了解未来的21世纪，人类居住的地球会出现什么样的气候情景联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第一工作组(WGl)第四次评估报告(AR4)，《气候变化2007：自然科学基础》(Climate Change 2007：The Phys—cal Science Basis)于2007年2月2日正式发布在大量不同时间尺度和更新、更全面的数据基础上，AR4对气候变化的各种过程、气候模式的模拟能力，以及气候变化预估及其不确定性等问题进行了深入的评估研究特别突出了对气候系统(大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和冰雪圈)观测、研究和变化的评估，强调了近50年气候变化的主要原因，对未来气候的可能变化也进行了预估本文对AR4的主要结论进行了简要概述，并指出了在气候变化领域尚存的科学不确定性。

根据一些国家和地区的观测记录、研究成果以及科学家们对气候变化的评估与预测展望，对全球气候变化问题进行概括关 键 词：全球；气候变化；影响；应变战略一、AR4对气候变化的各种过程、气候模式的模拟能力，以及气候变化预估及其不确定性等问题进行了深入的评估研究（一）由于数据集和资料分析能力的提高．资料覆盖地理区域扩大和新观测方法的应用加深了对气候系统变化的认识认为气候系统的变暖是毋庸置疑的人类活动很可能是最近50年全球气候变暖的主要原因1906—2005年的100年里，全球平均地表温度上升了O．74℃(0．56—0．92℃)，比1901—2000年的100年平均上升0．6℃(0．4—0．8℃)提高了0．14℃最近50年的升温速率几乎是过去100年的两倍1850年以来最暖的12个年份中有11个出现在1995—2006年期间(仅1996年除外)1961年以来的观测表明，全球海洋已经并且正在吸收增加到气候系统内的80％以上热量，海洋升温已延伸到至少3000m的深海升温引发海水膨胀，导致海平面上升，20世纪全球海平面上升约O．17m近年来，由于数据集和资料分析能力的提高，资料地理覆盖的扩大和新观测方法的应用，加深了对气候系统变化的认识，认为气候系统的变暖是毋庸置疑的。

此外，也观察到了大气环流型态发生变化等现象在大陆、区域和洋盆尺度上观测到气候系统的长期变化，包括北极温度与冰冻圈的变化、降水量、海水盐度、风场以及干旱、强降水、热浪和热带气旋强度等极端天气方面的变化近100年来，北极平均温度几乎以两倍于全球的速度升高按2006年底计，1978年以来，北极海冰面积以2．7％／10a的平均速率减少；20世纪80年代以来，北极多年冻土顶部温度上升了3℃；1900年以来，北半球季节冻土最大面积约减少了7％观测到许多地区1901—2005年间的降水量有变化趋势，如北美和南美洲东部、欧洲北部、亚洲北部和中部降水量显著增加而萨赫勒、地中海、非洲南部、亚洲南部部分地区降水量减少20世纪60年代以来，南、北半球中纬度西风强度增强；70年代以来在更大范围内，尤其是在热带和亚热带，观测到了强度更强、持续时间更长的干旱；近50年强降水事件的发生频率也有所上升，陆地上大部分地区的强降水频率增加，中国强降水事件也在增加已观测到近50年来大范围内极端温度的变化，冷昼、冷夜和霜冻已较少见热昼、热夜和热浪更加频繁每10年热带气旋的个数没有明显变化趋势，但1970年代以来全球热带气旋的强度呈增大球趋势，强台风的数量增加，而在太平洋、印度洋与西南太平洋最明显。

强台风数出现的频率，由1970年代初的不到20％，增加到21世纪初的35％以上已有证据显示，至少从20世纪80年代以来，在陆地和海洋上空、对流层上部，平均大气中的水汽含量都有增加近50年来强降水事件发生的频率上升，与增暖事实和观测到的大气水汽含量的增加相一和致评估还显示，城市热岛效应的影响是局地的，对全球平均气温的影响可以忽略(陆地上的升率

CH4浓度已从工业化前的715 mL／m3(ppb，下同)增加到2005年的1774 mL／m3，也是650 ka以来的最高值CO2浓度的增加主要源于使用化石燃料,人类活动、农业和化石燃料燃烧等是CH4的主要来源N20浓度从工业化前约270 mL／m3增加到2005年的319 mL／m3约超过1／3的N20源于人类活动，而农业活动是主要来源之一近50年来上述主要温室气体浓度增加明显产生增强的温室效应是造成气候变暖的主要原因大气圈内温室气体浓度的变化改变了辐射强迫第四次评估报告给出了比以前更清楚和更定量的表述(图2)1750年以来，人类活动排放的温室气体和其他物质产生的全球平均净辐射强迫值为1．6 W／m2C02、CH4 和N20浓度增加产生的辐射强迫总和为2．30 W／M2C02辐射强迫在1995—2005年间增长了20％人为气溶胶(主要包括硫酸盐、有机碳、黑碳、硝酸盐等)的净冷却效应，共产生总直接辐射强迫一0．5W/m2和间接辐射强迫一O．7W／m2AR4对太阳活动的辐射强迫给出了较为可信的结论过去28年太阳总辐射的连续监测表明．11年太阳变化周期的极大和极小活动之间的辐射变化为O．08％,1750年以来由于太阳活动变化引起的直接辐射强迫仅为0．12 W／m2,与人类活动温室气体变化引起的2．30 W／m2辐射强迫值相比极小。

总结认为，人类活动很可能是最近50年全球气候变暖的主要原因 识别人类活动引起的全球气候变化称为气候变化的检测(detection)和归因(attribution)检测是证明实际观测到的变化不能由自然变率解释并且在统计上与自然变率有显著性差异的过程归因是以某种程度的可信度来确立不同情景下被检测到的气候变化的因果关系,包括评估而可信度的提高在很大程度上是认识人类活动影响的重要标志IPCC对气候变化归因的认识是逐步深化的1990年IPCC认为，观测到的增温可能主要归因于自然变率，也可能和人类活动相关或是二者迭加1996年则指出，有可以检测出的证据说明人类活动对气候有影响2001年IPCC提出新的、更有力的证据表明:过去50年观测到的全球大部分增暖可能归因于人类活动(信度为66％)2007年的AR4则指出:人类活动“很可能”是导致过去50年气候变暖的主要原因(信度为90％)不断深化的认识和科学水平的提高有关前两次结论的依据是单一的全球平均地表温度序列第三次的依据则不仅是地表温度的分析,对检测和归因研究作了更复杂的统计分析AR4不但提高了结论的信度，而且检测与归因研究在空间尺度和气候变量方面也有发展,对人类活动的检测和归因扩展到六大洲(南极洲未涉及)，并将可辨别的人类活动影响扩展到了气候系统其他圈层，如海洋变暖、大陆尺度的平均温度、温度极值和风场,冰雪圈等等，人类活动是造成过去50年全球气候变暖的结论更具说服力。

观测资料的改进和采用更先进的气候模式是提高气候变化认知和归因的关键1900年之前，全球器测资料稀少如果资料来源和内插方法不同,结果会相去甚远1900年以后,所有温度演变序列都表现出高度的一致性，高度一致的多种分析得到的时间序列,有力地说明它们共同指示的温度变化比较趋于真实寻找引起气候变化的人为信号,必须先检测出世纪尺度气候自然变率的背景信号仅用观测资料很难满足这一点，因为大多数观测记录的时间都不长，也很难区分各种外强迫影响因子的实际作用唯一可靠的方法是根据气候模式模拟区分各种人类与自然强迫因子的贡献在模拟中可以改变某种外强迫以确定这种强迫的气候效应,也可以同时改变多种强迫因子以模拟实际的所有强迫因子的共同作用目前由观测资料分析和模式模拟得到的结论是，观测到的气候变化不可能只用自然气候波动解释，必须考虑人类活动的影响,如温室气体的浓度等等耦合气候模式对六大洲每个大陆上观测到的温度变化的模拟能力,提供了比第三次报告关于人类活动影响气候的更强有力的证据古气候研究采用多种气候代用指标，并经多重交叉验证，从另一个角度认识气候变化,古气候代用指标可大大扩充资料、测点改进分析方法，并减少不确定性研究表明,20世纪后半叶北半球平均温度很可能比近500年中任何一个50年时段都高。

可能是最近1300年中最高的新的证据表明，北半球温度的变率比以前提出的要大特别是12—14世纪、17和19世纪这些偏冷阶段树轮、冰芯和珊瑚等气候代用资料支持这些结论但是，古气候资料与1850年以后的器测资料相比．则在时间和空间上都显得不足因此，以统计方法为主恢复的这一时期北半球平均温度序列有其相应的不确定性 末次冰期的间冰期期间(距今约125000年)主要是格陵兰冰盖和北极地区冰川、冰帽融化，导致全球平均海平面可能比20世纪高4～6m冰芯资料显示，由于地球轨道参数变化,当时北极的平均温度比现在高3—5℃观测到的北极地区冰川、冰帽和冰盖造成的海平面上升可能不超过4m,南极对海平面上升或许也有贡献末次冰期冰盛期(LGM，距今约21000年)、全新世大暖期(距今约6000年)与当前气候变暖的机理完全不同，前者主要受地球轨道参数变化控制，后者主要由全球辐射强迫变化控制全新世山地冰川发生了显著的变化，距今11000～5000年,北半球山地冰川的退缩对应的是地球轨道参数变化,当时冰川退缩的规模比20世纪末的要小目前的全球山地冰川普遍退缩的原因似乎是不同的,因为北半球过去几千年夏季太阳辐射在减少,应当有利于冰川的前进。

古气候资料还提供了许多区域气候变化的证据ENSO事件的强度和频率在过去也存在变化;发生的许多古气候突变很可能与大西洋经向翻转环流(MOC)的变化有关，并影响到北半球广袤地区；亚洲季风的强度和季风降水量也会发生突变非洲北部和东部及北美等地的古气候记录表明,过去2000年里各地发生的持续了几十年或更长时期的干旱具有准周期性特征所以,目前北美和非洲北部出现的干旱并非“史无前例” 二、多模式多排放情景预估21世纪末全球地表平均增温1．1—6．4℃,全球平均海平面上升0．18一O．59m未来20年气温将以约O．2℃/10a的速率升高，即使所有温室气体和气溶胶浓度都稳定在2000年的水平,全球也将升温0．1℃／10a如果21世纪温室气体排放不低于现在，预估未来全球气候将持续变暖虽然AR4给出许多确凿的结论,但也指出许多方面仍有科学不确定性,面对许许多多的尚待研究的科学问题,气候变化科学工作者仍需大胆求索,不断前进在AR4中,全世界有23个全球气候系统模式参加了有关成因和预估的数值模式试验,包括9种温室气体排放情景AR4不但给出了每个模式的预估结果，还给出了多个模式对这9种排放情景模拟之间的对比和集合结果。