气候变化的事实和科学认识 (1)

气候变化的事实和科学认识

丁一汇

气候与天气

气候不同于天气，天气是指短时间（几分钟到几天）发生的气象现象，如雷雨、冰雹、台风、寒潮、大风等。它们常常在短时间内造成集中的、强烈的影响和灾害。气候是指某一长时期内（月、季、年、数年到数百年及以上）气象要素（如温度、降水、风等）和天气过程的平均或统计状况，主要反映的是某一地区冷暖干湿等基本特征，通常由某一时期的平均值和距此平均值的离差值（气象上称距平值）表征。公众日常关心的是每天的天气如何，但不少经济活动的决策者和经济计划的制定者，为趋利避害，更关心气候状况，特别是未来的气候。

气候变化是指气候平均状态和离差（距平）两者中的一个或两者一起出现了统计意义上的显著变化。离差值增大，表明气候状态不稳定性增加，气候变化敏感性也增大。气候变化是由气候系统的变化引起的，气候系统包括大气圈、冰雪圈、生物圈、水圈、岩石圈（陆地）。我国是世界上气候变化敏感区和脆弱区之一。

引起气候系统变化的原因有多种，概括起来可分成自然的气候波动与人类活动的影响二大类。前者包括太阳辐射的变化，火山爆发等。后者包括人类燃烧化石燃料以及毁林引起的大气中温室气体浓度的增加，硫化物气溶胶浓度的变化，陆面覆盖和土地利用的变化，等等。

对人类活动增加大气中温室气体的浓度可能导致气候变化的研究，可以追溯到19世纪末。1896年，瑞典科学家斯万特．阿尔喝尼斯就对燃煤可能改变地球气候做出预测。他指出，当大气中二氧化碳浓度加倍时，全球平均气温将增加5～6℃。之后，有许多科学家陆续对此问题进行了一些研究。1957年，瑞威拉等在美国发表了一篇关于增加大气中温室气体浓度可能产生气候变化的论文。同年，美国夏威夷观象台开始进行二氧化碳浓度观测，从而正式揭开人类研究气候变化的序幕。

温室效应

大气中的二氧化碳等气体，可以透过太阳短波辐射（指吸收少），使地球表面升温；但阻挡地球表面向宇宙空间发射长波辐射（指吸收多），从而使大气增温。由于二氧化碳等气体的这一作用与“温室”的作用类似，故称之为“温室效应”，二氧化碳等气体则被称为“温室气体”。

工业化革命以前，大气中的二氧化碳等气体造成的“温室效应”使得地球表面平均温度由-18℃上升到当今自然生态系统和人类已适应的15℃。一旦大气中的温室气体浓度继续增加，进一步阻挡了地球向宇宙空间发射的长波辐射，为维持辐射平衡，地面必将增温，以增大长波辐射量。地面温度增加后，水汽将增加（增加大气对地面长波辐射的吸收），冰雪将融化（减少地面对太阳短波的反射），又使地表进一步增温，即形成正反馈使全球变暖更显著。

除了二氧化碳外，目前发现的人类活动排放的温室气体还有甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟化碳、六氟化硫。对气候变化影响最大的是二氧化碳，二氧化碳的生命期很长，一旦排放到大气中，最长可生存200年时间，因而最受关注。

温室气体的种类

种类

增温效应（%） 生命期（年） 二氧化碳

甲烷

氧化亚氮

氢氟碳化物

全氟化碳

六氟化硫及其它 63% 15% 4% 7% 50～200 12～17 120 13.3 50000 ？

排放温室气体的人类活动包括：所有的化石能源燃烧活动排放二氧化碳。在化石能源中，煤含碳量最高，石油次之，天然气较低；化石能源开采过程中的煤炭瓦斯、天然气泄漏排放二氧化碳和甲烷；水泥、石灰、化工等工业生产过程排放二氧化碳；水稻田、牛羊等反刍动物消化过程排放甲烷；土地利用变化减少对二氧化碳的吸收；废弃物排放甲烷和氧化亚氮。

全球气候正经历以变暖为主要特征的变化，近50年的气候变化很可能主要由人类活动造成的

“政府间气候变化专门委员会”（ IPCC ）第三次评估报告综合国际上各方面研究结果对全球气候变化的基本事实给出了评估意见，其主要内容如下：

1860年以来，全球平均温度升高了0.6±0.2℃。近百年来最暖的年份均出现在1983年以后。20世纪北半球温度的增幅，可能是过去1000年中最高的。

近百年来，降水分布也发生了变化。大陆地区尤其是中高纬地区降水增加，非洲等一些地区降水减少。有些地区极端天气气候事件(厄尔尼诺、干旱、洪涝、雷暴、冰雹、风暴、高温天气和沙尘暴等)的出现频率与强度增加。

大气中温室气体浓度明显增加。大气中二氧化碳的浓度目前已达到368ppmv （百万分之一体积），这可能是过去42万年中的最高值。

对过去100多年气候的模拟表明，只考虑自然因子作用的模拟结果，与1860～2000年的气候演变差异较大；同时模拟自然因子和人类活动的作用，可相当好地模拟出过去100多年的气候变化。

近50年的温度变化，很可能主要是人类活动排放的温室气体造成的。

综上所述，近百年来地球气候正经历一次以全球气候变暖为主要特征的显著变化，这种变暖是由自然的气候波动和人类活动共同引起的。但最近50年的气候变化，很可能主要是人类活动造成的。

11%

近百年我国气候在变暖，以冬季和西北、华北、东北最为明显

在全球变暖的大背景下，我国近百年的气候也发生了明显变化，主要表现为：

其一近百年我国气候变化的趋势与全球气候变化的总趋势基本一致。近百年来，我国气温上升了0.4～0.5℃，略低于全球平均的0.6℃；我国20世纪90年代是近百年来最暖时期之一，但尚未超过20世纪20～40年代最暖时期。

其二从地域分布看，我国气候变暖最明显的地区在西北，华北，东北地区，其中西北（陕、甘、宁、新）变暖的强度高于全国平均值。长江以南地区变暖趋势不显著。

其三从季节分布看，我国冬季增温最明显。1985年以来，我国已连续出现了16个全国大范围的暖冬，1998年冬季最暖，2001年次之。

其四我国降水以20世纪50年代最多，以后逐渐减少，华北地区尤其如此。这意味着华北地区出现了“暖干”化趋势。

另外，去冬今春全国大部分地区气温普遍偏高，其中东北、华北、黄淮、江淮中部、江南东部等地偏高2～4℃。2001～2002年的冬季为近40年来第二个最暖的冬天（第一个为1998～1999年冬季）。去冬今春东北西南部、华北大部、黄淮东部、华南中东部，西南地区西南部及南疆东部等地降水偏少，其中华北中南部、东北西南部偏少5～9成，华北、东北等地已出现不同程度的干旱。北方地区出现了近十年来范围最广、强度最强、持续时间最长、影响最大的沙尘暴过程。

以上所述表明，近百年来中国的气候也在变暖，以西北、华北、东北变暖最明显，其中华北地区出现了暖干化趋势。

全球气候将继续变暖

不同的社会-经济假设（如人口增长速率、经济发展速度、社会进步水平和技术进步程度），对应着不同的温室气体和气溶胶排放水平。IPCC第三次评估报告构造了36种不同温室气体排放情景，基本上涵盖了理想情况（人口增长得到控制，技术迅速改进，经济迅速发展）到不理想情况（人口不断增长、技术和经济发展缓慢）之间的各种情况。其中6种代表性的温室气体排放情景表明，人类活动造成的温室气体排放，将使大气中二氧化碳的浓度从工业化前280ppm上升到2100年540～970ppm。

由上述各点可知，全球变暖将继续下去，即便大气中的温室气体浓度从现在起稳定，这种变暖趋势还要继续几十年。随着污染治理，硫化物气溶胶的排放将减少，因此未来增暖的速率将比过去100年更快。

气候变化预测存在着不确定性

由于目前对气候系统的认识有限，上述气候变化预测结果给出的只是可能的变化趋势和方向，包含有相当大的不确定性。降水预测的不确定性比温度预测更大。产生不确定性的原因很多，主要有：

未来大气中温室气体浓度的估算存在不确定性。