全球气候变化专题

1、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

2、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：全球气候在变暖吗？变暖的原因是什么？变暖有什么后果？全球变暖能被冰期缓解吗？人类能否发挥主导作用？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

3、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, SPM18&019502000HE。2037. ftGI收。J年图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

4、.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0.74C 0.56。至0.92C,近 50年(1956-2005年)的线性变暖趋势(每十年0.13C 0.10CM 0.16C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20

5、03年期间，全球平均海平面已以每 年1.81.3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3.12.4 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

6、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3C。WGI 3.2,4.5,4.6,4.7,4.8,5.5,SPM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。W

7、GI 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 65, FAQ 7.1IASOCJGOOSOO4003002001000时间(千年距今)旋Q ?eo 240 200TSOOt 2t jTOGO &BOO 600 400图2.南极冰芯中氘(dao)的变化(D)周地温度的代用资料)，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

8、冰期暖期。WGI图6.3m _ 1,L. _.L _L. 一一一一 I _ L- L I- 【J1I!UOOOMOQ 02Q444 ）5QQO5OCC C早公专年叫甫j号嫌元?财5年以前）图3.浓度和辐射强迫。0）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

9、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长生命期温室气体吃、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

10、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做出了另一种显著但较小的贡献。很可能已观测到的ch4浓度的增加主要是由于农业和化石燃料的使 用。N2O浓度的增加主要是由于农业。WGI 2.3, 6.4 7.3,SPMCO2是最重要的人为温室气体，在1970年至2004年期间，CO2年排放量已经增加了大约80%， 从210亿吨

11、增加到380亿吨，在2004年已占到人为温室气体排放总量的77%。在最近的一个十年 期（1995-2004年），CO2当量排放的增加速率（每年9.2亿吨CO2当量）比前一个十年期（1970-1994年） 的排放速率（每年4.3亿吨CO2当量）高得多。WGIII 1.3,TS.1,SPM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，具有辐射强 迫为+1.6+0.6 至 +2.4 W/m2（图 4）。WGI 2.3,6.5,2.9,SPM孺町1 一艘r LH3；齿生命期J 温室笔体薮自甲烷的平流屋水汽电表反贿率气溶胶直接效鹿云反射敷应04日i/303财6吨M f何HM

12、s - aw)0.36-日郭岫皿皿 &.i2f心|心0.0|0J 0) * 02|-O.S -0l9 -0.1JE LB-十制CUC1 D.M3 0.031| 太明辐照度QL12 0.00.30; 全球高 高 中 低中中低低 保入为净霜射强迫；I一!I L6I（JM总裁 I , i .: -2-10 I 2辐射强追f瓦/平方米）图4.辐射强迫分量。相对于1750年，2005年的CO2、CH4、N2O和其它重要成分 和机制的全球平均辐射强迫（RF）（最佳估值和5%-95%的不确定性区间），以及强迫的 典型地理范围（空间尺度）和经评估的科学认识水平（LOSU）。爆发性火山喷发在随后 几年中另外构成

13、了一个变冷期。线性凝结尾迹的范围并不包括航空对云可能造成的 其它影响。WGI图SPM.2自20世纪中叶以来，大部分已观测到的全球平均温度的升高很可能是由于观测到的人为温室气体浓度增加所导致的（图5）。WGI 9.4,SPM图5.辐射强迫分量。相对于1750年，2005年的CO2、CH4、N2O和其它重要成分 和机制的全球平均辐射强迫（RF）（最佳估值和5%-95%的不确定性区间），以及强迫的 典型地理范围（空间尺度）和经评估的科学认识水平（LOSU）。爆发性火山喷发在随后 几年中另外构成了一个变冷期。线性凝结尾迹的范围并不包括航空对云可能造成的 其它影响。WGI图SPM.2已观测到的大气和海洋

14、大范围变暖，加上冰质量损失，均支持这样一个结论：若不考虑外部强迫 作用，解释过去50年的全球气候变化是极不可能的，这一变化很可能不是由已知的自然强迫单独造 成的。在此期间，太阳和火山强迫之和可能产生了变冷而非变暖。已在地表温度、大气温度和海洋上 层几百米处的温度变化中检测出气候系统变暖。已观测到的对流层变暖和平流层变冷的型态很可能是 由于温室气体增加和平流层臭氧损耗的综合影响。可能单凭温室气体浓度增加就会造成超过已观测到 的变暖幅度，因为火山和人为气溶胶已抵消了部分原本会出现的变暖。WGI2.9,3.2,3.4,4.8,5.2,7.5,9.4,9.5,9.7,TS4.1,SPM按每个大陆（南极

15、除外）平均，过去50年来可能已出现了显著的人为变暖（图5）。WGI3.2,9.4,SPM变暖有什么后果？自IPCC第三次评估报告以来的研究已能够更系统地认识与不同的气候变化量和速率相关的 影响出现时间和幅度。图6给出了针对各系统和行业的新信息的实例，表示随不断升高的温度变化而 增加的影响。WGII;SPM浇碑HI风堪.所尚戒的拍失皓大L9.4JT I. N.J.JH J.n：妲市湖毋跑区标高+便坦区.仰用w坷为在，I呐十了怪*uan.计用水#中.十早增若朴世空.家氐.住滴ft堂弱财条割冒攻的不利斑X招浪溟思孔千早皆蒐及崛率.林死亢奉E JI大范H：.朋WHET心 MIL*IJS,12J.t2J

16、L11,3.4X13, TIAF13fcFiXtT,图6.与预估的全球平均地表温度升高有关的影响实例。针对气候变化（海平面及相 关的大气CO2）预估的全球影响的解释性实例，这些影响与21世纪全球平均地表温 度的不同增加量相关。黑线用于把不同的影响联系起来；虚线箭头表示随着温度的 升高而持续的影响。图中加上有关条目，文字左侧表示与某一变暖起始时间有关的 温度升高的大致水平。有关缺水和洪水的量化条目表示气候变化的额外影响，这些 影响相对于在一系列SRES A1FI、A2、B1和B2情景下预估的各种条件。这些估值 不包括气候变化的适应措施。所有陈述的可信度水平均为高。下图：圆点和线条表 示与1980

17、-1999年相比，2090-2099年的最佳估值和在六个SRES标志情景下评估变暖的可能性范围。WGII图SPM.2*此处，ES=执行摘要，T=表，B=框，=图。因此，B4.5指第4章的框4.5； 指第3章中的第节。自1750年以来人为碳的吸收已导致海洋更加酸化，pH值平均下降了 0.1。大气CO2浓度升高导 致海洋进一步酸化。根据基于SRES情景的预估，21世纪全球平均海平面的pH值减少。 虽然观测到的海洋酸化对海洋生物圈的影响尚无相关文献，预计海洋的逐步酸化对由海洋壳体形成生 物（如珊瑚）及其对依附物种产生不利的影响。WGI SPM,WGII SPM预计极端天气事件的频率和强度的变化以及海

18、平面上升将对自然系统和人类系统大都产生不利的影 响（表1）。表1.根据到21世纪中叶全下叶的预估结果，由极端天气和气候事件变化可能引起 的气候变化影响的示例。未考虑适应能力的任何变化或发展。第2栏给出的可能性 估算与第1栏列出的现象有关。WGII表SPM.1现竦瞄费哉超野SRE5il怙建果， 未壕墨化耕野的町篇惟游陞.境量即受5U携行血分套抻主董璀陪彩响的丈臼本童童 EGTLQ ASSWiW-cn1TA人国怀境和社会 CTnjy冷住冷度除魂回信魏,印t；寥偷持多损下产F产量塞少：活 虫古多*解响借就于ift苫的 本岐童：景嗯某些导数的莞亡率下此蹲胜蒲皆成隘氐：制作脏 怪苏成韦妇，城ilf空*5

19、1 下降;由诔月址取的运指中 浙瞬，炽题审冬尊席厦口谖期热混*妣题事捕加禳可磨泡区广K专曜1 发空野弦电理F米由蓦家*仁衣 竟何扈如一播荧代康书有关的苑之 网越辑夫，善洌 是聿年人,慢性 富人.幼邕屈弦倡暧地区无噎点IE宅生忍桥用占汀山、他StsJflA强呼水申件.大 部分地区的盘生般踹8衣件S1实损，1 塞机快土强机 琳事敞无如!s*雄常H不版;t有1 慎本兰划问4h A定T、受资、（ 再袖、畔患摧常 ”京垣蜗吟通欺i*.水岷邮K店洋境、尚虬 每榆布片会用城费整屹已 既购压力1财产福无ST b性响敝地部加土凰期世广堤帜,格虹枷受罪*fiK陞大芦巨的映农不 力及防晴大卜M F览的道险审 大三水

20、源堆此肯 雌芯痛痢们R黄堆*人皿环埋,:.啪归土世的水 她燧；水弁我出稔*维IKf 5.烽雀汗汽逾拈就技作凋瓷BL新 卜民向r灯眼技 活）!矛崎出戈中酷元亡、受拓.XIT遭受汛芯七3iK灼缺；M，；在 世药地区，管快降会恐剧 川促阳壮与一浴花四人口扣 是yH班的迁腰.理产损头由昧郦iy人为变暖可能导致一些突变的或不可逆转的影响，这取决于气候变化的速率和幅度。WG II 12.6,19.3,19.4,SPM年代际时间尺度上的气候突变通常被认为涉及海洋环流的变化。此外，在更长时间尺度上，冰盖和生 态系统的变化也可能起作用。如果气候发生大尺度突变，其影响可能相当大WGI 8.7,10.3,10.7;

21、WGII 4.4,19.3在很长时间尺度上，极区陆地冰盖的部分损失和/或海水热膨胀可能意味着海平面上升若干米，海 岸线发生重大变化以及低洼地区洪水泛滥，对河流三角洲地区和地势低洼的岛屿产生的影响最大。根 据当前模式预估，若全球温度（相对于工业化之前）持续升高1.9C-4.6C，这类变化则会在很长时间尺 度（千年尺度）上发生。但不能排除在世纪尺度上海平面上升速率加快。SYR 3.2.3;WGI 6.4,10.7;WGII19.3,SPM气候变化可能导致出现一些不可逆转的影响。有中等可信度表明，如果全球平均温度增幅超过 1.5C-2.5C（相对于1980-1999年），迄今为止所评估的20%-30

22、%的物种可能面临增大的灭绝风险。 如果全球平均温度升高超过约3.5C，模式预估结果显示，全球会出现大量物种灭绝（占所评估物种的 40%-70%）。WGII 4.4，图 SPM.2根据当前模式的模拟结果，21世纪大西洋经向翻转环流（MOC）将很可能减缓，预估该地区的温 度将会升高。经向翻转环流在21世纪很不可能经历一次大的突然转变。尚无法对更长期的经向翻转 环流变化做出可靠的评估。经向翻转环流大尺度和持续变化的影响可能包括海洋生态系统生产力、渔 业、海洋CO2吸收、海洋含氧量和陆地植被的变化。陆地和海洋CO2吸收的变化可能对气候系统产 生反馈作用。WGI 10.3,10.7;WGII 12.6,

23、19.3,SPM.2,TS.5全球变暖能被冰期缓解吗？IPCC的报告排除了这种可能性。目前，米兰科维奇周期或冰期轨道理论已经成熟（图7）。冰期通常由北半球夏季高纬度日射的最 小值引发的，这使冬季降雪持续整年并因此堆积成北半球冰川的冰盖。同样，轨道变化决定了具有强 烈的北半球高纬度夏季日射的时间段，这被认为引起了冰川的快速消失、有关的气候变化和海平面升 高。这些轨道强迫决定了气候变化的速度，同时全面的响应似乎是由扩大轨道推动力的强有力的反馈 过程决定的。在多个千年时间尺度上，轨道强迫也对关键的气候系统（如地球上的主要季风、全球海 洋环流和大气温室气体含量）产生重大的影响。WGI 6.4现有证据表

24、明，自然冷却趋势不会将目前的变暖减缓到冰川状况。有 关地球对轨道强迫的认识表明，地球在至少30,000年内不会自然进入另一个冰期。 WGI 6.4, FAQ 6.1图7.推动冰川周期的地球轨道变化示意图（米兰科维奇周期）。表示地球轴的斜面 （或倾斜度）所发生的变化；E，表示轨道离心率的变化；P表示岁差，也就是在给定轨 道点上轴倾斜方向的变化。WGI FAQ 6.1，图15人类能否发挥主导作用？为了分析不同人类行为模式对气候变化的影响，IPCC排放情景特别报告（SRES，2000）设置 了不同的SRES情景。SRES情景不包括超出现有政策之外的其它气候政策，分为探索可替代发展路 径的四个情景族：

25、A1, A2, B1 和 B2。WGI 10.1; WGII2.4; WGIII SPM,TS.1A1情景：经济增长非常快，全球人口数量峰值出现在本世纪中叶，新的和更高效的 技术被迅速引进。A1情景分为三组，分别描述了技术变化中可供选择的方向：化石 燃料密集型（A1FI）、非化石燃料能源（A1T）以及各种能源之间的平衡（A1B）。B1情景：全球人口数量与人1情景相同，但经济结构向服务和信息经济方向更加迅 速地调整。B2情景：一个人口和经济增长速度处于中等水平的世界，强调经济、社会和环境可 持续发展的局地解决方案。A2情景：人口快速增长、经济发展缓慢、技术进步缓慢。对任何的SRES情景均未 赋予

26、任何可能性。有高一致性和充分证据表明，若沿用当前的气候变化减缓政策和相关的可持续发展做法，未来几 十年全球温室气体排放量将继续增长。自IPCC排放情景特别报告（SRES，2000）以来公布的基线 排放情景大体上与SRES提出的各基线情景相当（图8）。WGIII 1.3,3.2,SPM图8.在无气候政策出台的情况下，全球温室气体排放量（CO2当量）。六个解释性 SRES标志情景（有色线条）和自SRES以来（后SRES）近期公布的情景的第80 个百分位范围（灰色阴影区）。虚线表示SRES之后情景的全部范围。排放包括CO2、 CH4、N2O 和含氟气体。WGIII 1.3,3.2,图 SPM.4在一系列SRES排放情景下，预估未来二十年将以每十年增加大约0.2C的速率变暖。即使所有 温室气体和气溶胶的浓度稳定在2000年的水平不变，预估也会以每十年大约0.1 C的速率进一步变 暖。之后的温度预估越来越取决于具体的排放情景。（图9）。WGI10.3,10.7; WGIII 3.2图9.大气-海洋环流模式地表增温预估。左图：实线表示在SR