全球气候变化专题之一：IPCC关于全球气候变化的研究

全球气候变化专题之一：IPCC关于全球气候变化的研究

发表时间：2010-01-07

编者按：IPCC报告是应对气候变暖全球性策略制定的重要依据。认识全球气候变化和当前国际策略，必从IPCC报告开始。本文主要根据IPCC《第四次评估报告》(AR4)编写。

关于IPCC：IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change，政府间气候变化专门委员会）由世界气象组织（WMO）和联合国环境规划署（UNEP）于1988年建立，旨在评估与理解人为引起的气候变化、这种变化的潜在影响，以及适应和减缓方案的科学基础有关的科技和社会经济信息。IPCC 既不从事研究也不监测与气候有关的资料或其他相关参数，其评估主要基于经过细审和已出版的科学/技术文献。IPCC定期对气候变化的认知现状进行评估（已发布四次：1990、1995、2001、2007），还在认为有必要提供独立的科学信息和咨询的情况下撰写关于一些主题的“特别报告”和“技术报告”，并通过其有关《国家温室气体清单》方法的工作为《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC）提供支持。这些报告现已成为决策者、科学家、其他专家和学生广泛使用的参考书目。

提纲：

1. 全球气候在变暖吗？

2. 变暖的原因是什么？

3. 变暖有什么后果？

4. 全球变暖能被冰期缓解吗？

5. 人类能否发挥主导作用？

1.全球气候在变暖吗？

IPCC公布的数据分析结果显示，目前全球气候系统变暖是明显的，可以从全球平均温度和海洋温度升高、大范围积雪和冰融化、全球平均海平面上升三个方面得出结论(图1)。{WGI 3.2, 4.8, 5.2, 5.5, SPM}

图1. 温度、海平面和北半球积雪变化。已观测到的(a)全球平均地表温度；(b)分别来自验潮仪(蓝色)和卫星(红色)的全球平均海平面以及(c)3月-4月北半球积雪的变化。所有变化差异均相对于1961年至1990年的相应平均值。各平滑曲线表示十年平均值，各圆点表示年平均值。阴影区为不确定性区间，根据已知的不确定性(a和b)和时间序列(c)综合分析估算得出。{WGI问题3.1、图1、图4.2和图5.13}

全球温度普遍升高。最近100年(1906-2005年)的温度线性趋势为0.74℃[0.56℃至0.92℃]，近50年(1956-2005年)的线性变暖趋势(每十年0.13℃[0.10℃至0.16℃]几乎是近100年(1906-2005年)的两倍(图1a)。北半球较高纬度地区温度升幅较大。在过去的100年中，北极温度升高的速率几乎是全球平均速率的两倍。20世纪后半叶北半球平均温度很可能高于过去500年中任何一个50年期的平均温度，并且可能至少是过去1300年中的最高值。{WGI 3.2,6.6,SPM}

海平面上升与温度升高的趋势相一致(图1b)。在1961至2003年期间，全球平均海平面已以每年1.8[1.3至2.3]毫米的平均速率上升，从1993至2003年，全球平均海平面已以每年大约3.1[2.4至3.8]毫米的速率上升。在1993至2003年期间海平面上升的速率加快是否反映了年代际(十年)变率或更长时期的上升趋势，目前尚无清晰的结论。自1993年以来，海洋热膨胀对海平面上升的预估贡献率占所预计的各贡献率之和的57%，而冰川和冰帽的贡献率则大约为28%，其余的贡献率则归因于极地冰盖。在1993年至2003年期间，在不确定性区间内，上述气候贡献率之和与直接观测到的海平面上升总量一致。{WGI 4.6,4.8,5.5,SPM,表SPM.1}

观测到的冰雪面积减少趋势也与变暖趋势一致(图1c)。1978年以来的卫星资料显示，北极年平均海冰面积已经以每十年2.7%[2.1至3.3%]的速率退缩，夏季的海冰退缩率较大，为每十年退缩7.4%[5.0至9.8%]。在南北半球，山地冰川和积雪平均面积已呈退缩趋势。自1900年以来，北半球季节性冻土最大面积减少了大约7%，春季冻土面积的减幅高达15%。自20世纪80年代以来，北极多年冻土层上层温度普遍升高达3℃。{WGI 3.2,4.5,4.6,4.7,4.8,5.5,SPM}

2.变暖的原因是什么？

大气中温室气体和气溶胶的浓度、地表覆盖率和太阳辐射的变化改变了气候系统的能量平衡，从而成为气候变化的驱动因子。{WGI TS.2}

当前大气CO2和CH4的浓度远超过根据追溯到65万年前极地冰芯大气成分记录得到的工业化前数值。有多种证据证实这些气体在工业化后的增加不能归结为自然机制(图2和图3)。{WGI 2.3, 6.3–6.5, FAQ 7.1}

图2. 南极冰芯中氘（dao）的变化(δD)(局地温度的代用资料)，以及来自冰芯资料和近期观测资料的大气温室气体二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)浓度的变化。资料覆盖65万年，阴影带状区域表示当前和以前的间冰期暖期。{WGI图6.3}

图3. 浓度和辐射强迫。(a)二氧化碳(CO2)；(b)甲烷(CH4)；(c)氧化亚氮(N2O)；(d)根据南极和格陵兰冰和积雪资料(符号)以及直接的大气观测资料(图a、b、c中的红色线条)重建的过去2万年里这些温室气体总辐射强迫的变化率。灰色区域表示重建的过去65万年的自然变率范围。辐射强迫变化率(图d中的黑色线条)是通过对浓度资料的样条拟合来计算的。冰芯资料所覆盖的年代际范围从快速积雪地点(如南极洲的Law Dome)的20年变化到缓慢积雪地点(如南极洲的Dome C)的200年。箭头表示CO2、CH4和N2O的人为信号被相应于缓慢积雪地点Dome C的条件平滑掉后所产生的辐射强迫变化率的峰值。图d 中出现在1600年左右的辐射强迫负变化率(显示出较高的分辨率)，可能是源自Law Dome记录中大约10ppm的CO2浓度降低。{WGI图6.4}

长生命期温室气体CO2、CH4和N2O浓度增加产生的地球气候的总辐射强迫，以及自1750年以来这些气体所产生总强迫的增加速率，在过去1万多年里是史无前例的(图3)。在过去40年里，这些温室气体的总辐射强迫一直保持着大约+1Wm–2的增加速率，很可能比工业化时代前2000年中的任何时候至少快六倍，该时期的冰芯资料具有所需要的时间分辨率。在所有强迫因子中，这些长生命期温室气体所产生的辐射强迫具有最高的信度水平。2005年大气中CO2和CH4的浓度已远远超过了过去650000年的自然范围。全球CO2浓度的增加主要是由于化石燃料的使用，同时土地利用变化为此