全球气候变化的基本事实及情景预测

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·阿尔赫尼斯就对燃煤可能改变地球气候做出了预测。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。

1988年联合国政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change，简称IPCC）成立，其2001年发布的第三次评估报告，综合了国际上各方面研究结果，对全球气候变化的基本事实给出的主要内容如下：

1860年以来，根据地面气象仪器观测结果，全球平均温度升高了0.6±0.2℃，近100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（见图1.2）。

近100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。

图1.2　全球平均温度变化图

由于气候变暖，使海水产生热膨胀。同时，近100年来极冰的大量融化，使全球海平面上升了0.1～0.2m。

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368×10－6，比工业化之前增加了88×10－6，这可能是过去42万年中的最高值（见图1.3）。

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，可以相当好地模拟出过去100多年的气候变化。因而，近100年全球气候变化是由自然的气候波动和人类活动的作用共同造成的。

综上所述，近100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。

图1.3　温室气体浓度变化图（根据IPCC资料改绘）

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等），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的280×10－6上升到2100年的540×10－6～970×10－6。也就是说，未来100年温室气体排放的幅度将可能在540×10－6～970×10－6间变化。预测未来气候变化的主要工具是气候模式。在这种模式中，考虑了海洋与大气的相互作用，以及温室气体的变化对气候状况的影响。

科学家使用31个复杂气候模式，对6种代表性温室气体排放情景下未来100年的全球气候变化进行了预测。结果表明：(www.xing528.com)

（1）全球平均地表气温到2100年时将比1990年上升1.4～5.8℃。这一增温值将是20世纪内增温值（0.6℃左右）的2～10倍，可能是近1万年中增温最显著的速率。

（2）21世纪全球平均降水将会增加，但大部分年平均降水增加的区域很可能同时出现大的年际变化。

（3）北半球雪盖和海冰范围将进一步缩小。

（4）全球平均海平面到2100年时将比1990年上升0.09～0.88m，各个区域的上升值将有较大的差异。

（5）一些极端事件（如高温天气、强降水、热带气旋强风等）发生的频率会增加。

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的不确定性更大。产生不确定性的原因很多。

未来大气中的二氧化碳浓度，直接影响未来气候变暖的幅度。只有弄清了碳循环过程中的各种“汇”（指从大气中清除CO2的任何过程和活动）和“源”（指向大气中排放CO2的任何过程和活动），尤其是陆地生态系统和海洋物理过程和生化过程到底吸收了多少排放的二氧化碳（包括气候系统各圈层之间的相互影响）才能比较准确地判明未来大气中的二氧化碳浓度将如何变化。但现在对温室气体“汇”和“源”的了解还很有限。同时，各国未来的温室气体和气溶胶排放量，取决于当时的人口、经济、社会等状况，这使得现在就准确地预测未来大气中温室气体的浓度相当困难。要比较准确地预测未来50～100年的全球和区域气候变化，必须依靠复杂的全球海气耦合模式和高分辨率的区域气候模式。但是，目前气候模式对云、海洋、极地冰盖等引起物理过程和化学过程的描述还很不完善，模式还不能处理好云和海洋环流的效应以及区域降水变化，地震、海啸、火山喷发等现象的影响等。

2007年11月，联合国政府间气候变化专业委员会（IPCC）第27次全体会议在西班牙巴伦西亚召开，来自145个国家的代表出席了会议，会上通过了IPCC第四次评估报告综合报告。

IPCC第四次评估报告，综合、系统、全面地评估了气候变化的最新研究结果，报告从不同方面就全球气候变化的事实、原因、预估、影响、适应和减缓措施等方面进行了综合评估。综合报告指出，气候系统变暖的客观事实是不容置疑的，所有大陆和多数海洋的观测证据表明，许多自然系统正在受到区域气候变化，特别是受到温度升高的影响。过去30年的人为变暖可能已在全球尺度上对许多自然和生物系统产生了影响。极端天气和海平面上升事件发生频率和强度的改变，将主要对自然和人类系统产生负面影响。在当前气候变化减缓政策和相关可持续发展措施下，未来几十年全球温室气体排放将持续增加。更高可信度和充分证据表明，在未来几十年，减缓全球温室气体排放有着相当大的经济潜力，这一潜力能够抵消预估的全球排放增长或将排放降至当前水平以下。

尽管气候变化在科学上还存在许多不确定性，但IPCC第四次评估报告作为国际科学界和各国政府在气候变化科学认识方面形成的共识性文件，将成为国际社会应对气候变化的重要决策依据。