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哥本哈根联合国气候大会刚刚结束,罕见的暴风雪相继席卷美国、欧洲等多个国家。在我国,新年的第一场大雪纷纷扬扬降临京津冀等地,日降雪量多突破1951年以来的1月份历史极值:严寒还使渤海海冰面积达创记录的45%。我国的新疆、内蒙古也不断遭遇到暴雪的袭击,例如阿勒泰最大积雪深度89厘米,追平我国内陆的最大雪深记录。这一系列的狂风暴雪、低温严寒事件,让人们在极短的时间内,感受到气候突变所带来的巨大威力,同时也给人们留下重重疑虑:这老天爷的脸色咋越来越看不明白了呢?全球变暖,为何眼见的却是一片冰天雪地的景象9为此,记者采访了中国气象科学研究院研究员林之光。
影响气候变化的主要原因
林之光研究员认为,影响百年以内尺度气候变化主要有两个方面的原因:一是自然的原因,包括天文因子(主要是太阳活动)、地球因子(主要是冰雪、海洋变化,火山爆发等)。例如,一般来说,太阳活动高值期地球平均气温易偏高,反之则易偏低。而火山活动则相反,即火山爆发活动期全球平均气温会或多或少会偏低。因为火山尘埃上升进入平流层,分布全球,会大量反射太阳热量返回宇宙空间。冰雪和海洋(包括厄尔尼诺和拉尼娜)的影响则比较复杂。二是人为的原因,最主要是人类生产、生活产生的大量二氧化碳等温室气体增强了大气温室效应,就像地球增厚了被子一样,使得气温升高。
但如果说到比较短期的气候变化原因,还应提到大气环流。因为这种变化速度快,幅度大,不能用上述天文和地球因子解释。但是,这种尺度天气气候变化很难预测,这也许就是有的媒体上除“变暖论”和“变冷论”以外,全球气候变化还有所谓“气候变化随机论”的产生原因。
天气冷暖要看大气环流的“脸色”
林之光笑着说,冬季冷暖的直接原因其实很简单,那就是看大气环流的“脸色”:大气环流形势有利,冷空气南下多了、频繁了,就是冷冬:反之就是暖冬。如果冷空气南下时同时有南方强暖湿空气北上,就会形成像今冬这样的暴雪天气。
以我国为例,大体1985年以前,我国普遍较冷,因为西高东低的高空气压分布形势很有利于西伯利亚冷空气频频南下。而1 985年以后这种形势减弱,我国便进入了暖冬期。但暖冬期中只要形势有利,仍可出现大冷天气。例如2004~2005年冬的两次强冷空气,2008年1月中旬到2月上旬的南方异常冰雪灾害,再如今冬,从2009年11月起,环流形势就变得有利冷空气南下,如果这种形势少变,我国今冬(2009年1 2月到2010年2月)应该就是冷冬。
观点争锋:全球变暖VS全球变冷
对于全球气候变冷还是变暖?林之光介绍,目前存在着两大对立的观点。一种是主流观点,认为全球变暖的事实非常清楚。
1 988年世界气象组织和联合国环境规划署共同建立了政府间气候变化委员会。它是全世界科学评估全球变暖的权威性机构。它已经发布了四次全球变暖预测评估报告。报告称,最近100年来,地球气候正经历一次以全球变暖为主要特征的显著变化,近50年的气候变化很可能主要由人类活动造成。20世纪是过去千年来全球大气升温速度最快的一个世纪;其中1 998年和2005年是有气象仪器记录以来全球最暖的两年。联合国的气候变化专家们在联合国气候变化预测评估报告中还指出,由于二氧化碳气体的排放量不断增加,地球正面临着灾难性的全球变暖的过程。
报告还指出,由于全球变暖,极冰和高山冰雪融解,海水升温膨胀,20世纪全球海平面每年平均上升1~2毫米,全球海平面百年来总共上升了17厘米。近10年来,海平面更以每年3.1毫米的速度上升(以至于南太平洋小岛国图瓦卢已经举国迁往新西兰,去年北印度洋小岛国马尔代夫在海面下4米召开内阁会议以向世界呼吁,他们的国家将被淹没;尼泊尔在喜马拉雅山上召开内阁会议也都是这类活动):20世纪中北半球中高纬度地区河湖结冰的时间大约减少了两星期;北冰洋冰盖面积明显减少,厚度变薄了40%,等等。有证据表明,过去50年间的这些明显变暖,主要是人类活动造成的。
但是,近年来,也有不少媒体关于地球可能变冷甚至会进入“微冰河期”的报道(这些具体内容因为媒体上报道已经很多,这里不再重复)。除去非科学方面,其中确有来自科学家的研究成果。例如,有的从太阳活动方面,有的从海洋、冰雪圈方面,都指出自然因子对全球气候影响存在着大约有以几十年为周期的几种冷暖循环。而从现在(甚至几年前)起全球就将要(或已经)进入冷周期,因此,地球气候将进入全球变冷时期。
实际上,这两派科学家的意见并无根本上的矛盾,是自然因子的作用强度是否能暂时胜过人类因子,因而未来几十年时间内是否能暂时地有所降温而已。真正的科学家不会看不到因大气温室效应增强而造成的强劲升温作用。林之光研究员如是说。
人类活动为什么会造成全球变暖
人类活动为什么会造成全球变暖?林之光介绍,用一句话来说,就是由于大气温室效应得到了增强。当然并非是地球大气中所有成分都具有温室效应的功能,而温室气体恰恰是大气中的微量气体,即二氧化碳、甲烷、臭氧、一氧化二氨、人类自己制造的氟里昂,以及大气中含量也很少的水汽等。在六种气体中,水汽是人类无法控制的,它的数量主要随大气温度升降而自然增减。其他五类气体中,数量和作用最大的是二氧化碳,它对人类活动造成的全球变暖中的贡献占了水汽以外全部温室气体的60%以上。
根据南极超深层冰芯中不同深度(相应不同年代)密闭气泡里保存的二氧化碳气体浓度分析,大约在1 750年前后(即工业革命开始)以前的几千年里,大气中二氧化碳的浓度一直是比较稳定的,大约在280ppm左右,也就是百万分之二百八十。但是工业革命开始后,就打破了这个稳定状态。因为一方面,人类大量燃烧煤和石油,向大气排放了巨量的二氧化碳,同时人类大量砍伐森林又使得地球植被吸收大气中二氧化碳的数量大大减少。因而近年来地球大气中二氧化碳浓度几乎每年以1.5-2.0ppm的速度升高,现在已经达到385ppm。
当人类把巨量的二氧化碳等温室气体送进大气之后,大气中温室气体浓度迅速增加,因为温室气体是大气中的微量气体。而大气中温室气体浓度迅速增加的结果,大气会因更多吸收地面向宇宙的辐射而升温,这样大气向地面返还的逆辐射热量也增加了,也就是大气温室效应增强了,好比地球大气这床被子增厚了一般。
当然,大气和地面升温后向宇宙空间散失的热量也会增加,从而使地面和大气会达到新的平衡温度。但因为散失的热量比增加的热量少,因此新的平衡温度要比原来的温度高些。这就是全球变暖的物理原因。而随着工业排放的温室气体数量的继续增加,地面和大气的平衡温度也会不断上升。这就是 目前全球持续变暖的物理原因。
今冬暴雪是一个极端气候事件
林之光研究员认为,目前上述北半球的暴雪严寒,并非全球变冷的序幕,而只是一个极端天气气候事件,即全球变暖过程中的一个冷插曲。实际上,这个插曲甚至恰恰还是全球变暖自己“制造”的。
极端天气气候事件,顾名思义就是“极端”的天气气候事件。“极端”就是“非常见的”,“非常严重的”意思。这只需举几个例子说明就行了。例如,孟加拉湾上的台风,生成后都北上左转弯登陆西北方的孟加拉国和印度,但是前年有一个台风却转向东北并登陆缅甸,结果死亡数万人之多:再如去年底,干旱沙漠气候的沙特却降下了暴雨;当然,2008年初我国南方的冰雪灾害和今冬暴雪严寒也都是极端天气气候事件。那么为什么说暴雪严寒也可以是全球变暧制造的呢?答案就是,全球变暖会引发全球极端天气气候事件频发。为什么?
林之光研究员认为,最便于理解的回答是这样的。本来,全球气候是稳定的,按照自己的规律波动变化,各种气象灾害的频率和程度也都在一定的范围内变动。但是全球变暖打破了这种平衡,因为全球变暖程度的地域分布是不均匀的。热带和赤道基本不变暖或变暖很小,但两极增温可以很大。这就使全球大气环流乱了套,使其形式和强度都发生了变化。乱套的结果之一,用气象学术语说,便是大气环流从纬向(东西方向)环流变成经向(南北方向)环流。强劲的北方冷气流到了南方就是异常严寒低温,如果正好遇到强南方暖湿空气北上,就会发生破记录暴雪或者严重冰雪灾害。
全球变暖的大趋势不会变
好了,现在我们可以归纳一下全球变暖趋势为什么不会变,林之光研究员说。
第一,人类排放的温室气体始终是全球变暖的强大动力。这不仅物理意义明确,而且在气候模式中也得到了证明。因为如果在模式中同时考虑人为和自然因子,模式可以模拟出现百年的实际气温变化。但如果模式中不考虑人类因子,只考虑自然因子,计算结果就没有这百年的全球变暖。虽然目前数值模式计算结果,因科学发展方面原因,尚有一定的不确定性。
但是,只要有这个强大动力存在,全球未来肯定会继续变暖。
第二,今冬的严寒暴雪,虽然面积很大,来势很猛,但还不一定就是“冷冬”甚至开始“全球变冷”,而且还有可能很温暖(实际上,据美国宇航局今年1月21日发布,2001~2009年是全球有气象观测以来最暖的1 0年,2009年是有气象记录以来并列第二热的年份,最热年份是2005年)。因为偏暖地区的面积实际上可能比偏冷地区面积更大。例如我国东部大部虽偏冷,但西部大部却偏暖,平均气温仍是接近正常的。正如有位美国气象学家说,“我们这里度过了最寒冷的冬天,但是我们却在热带地区积攒了太多的热量。”
实际上,南半球积攒的热量更多。据报道,美国宇航局资料表明,2009年南半球平均气温比1951~1980年平均高出0?49℃,是南半球有记录以来最热的一年。
另外,今年全球前半冬即使偏冷,但极端天气气候事件一般出现范围和持续时间都有限,有迹象表明,后半冬有可能偏暖。总之,一两次极端天气气候事件一般不可能改变年季平均状态,更难改变长期气候变化趋势。
第三,气候变暖的过程中,即使出现冷年或阶段性冷期,即大趋势中出现小波动,也是正常的。实际上在上世纪中,已曾出现过两次降温波动。这是自然因子造成的变冷暂时胜过人类活动因子造成的变暖的结果。但这并不妨碍全球变暖的总趋势。实际上,据统计,自1 998年以来全球变暖确有停顿现象(实际是在高位上振动),就是因为自然因子造成的降温几乎抵消了人类因子的变暖。因为人类活动因子只会使全球气温缓慢上升。因此,如果此说成立,那么当我们进入自然因子造成的暖周期时,全球气温还会更加快速上升。
所以,如果我们不努力减排温室气体的话,全球变暖的大趋势是不会变的。
影响气候变化的主要原因
林之光研究员认为,影响百年以内尺度气候变化主要有两个方面的原因:一是自然的原因,包括天文因子(主要是太阳活动)、地球因子(主要是冰雪、海洋变化,火山爆发等)。例如,一般来说,太阳活动高值期地球平均气温易偏高,反之则易偏低。而火山活动则相反,即火山爆发活动期全球平均气温会或多或少会偏低。因为火山尘埃上升进入平流层,分布全球,会大量反射太阳热量返回宇宙空间。冰雪和海洋(包括厄尔尼诺和拉尼娜)的影响则比较复杂。二是人为的原因,最主要是人类生产、生活产生的大量二氧化碳等温室气体增强了大气温室效应,就像地球增厚了被子一样,使得气温升高。
但如果说到比较短期的气候变化原因,还应提到大气环流。因为这种变化速度快,幅度大,不能用上述天文和地球因子解释。但是,这种尺度天气气候变化很难预测,这也许就是有的媒体上除“变暖论”和“变冷论”以外,全球气候变化还有所谓“气候变化随机论”的产生原因。
天气冷暖要看大气环流的“脸色”
林之光笑着说,冬季冷暖的直接原因其实很简单,那就是看大气环流的“脸色”:大气环流形势有利,冷空气南下多了、频繁了,就是冷冬:反之就是暖冬。如果冷空气南下时同时有南方强暖湿空气北上,就会形成像今冬这样的暴雪天气。
以我国为例,大体1985年以前,我国普遍较冷,因为西高东低的高空气压分布形势很有利于西伯利亚冷空气频频南下。而1 985年以后这种形势减弱,我国便进入了暖冬期。但暖冬期中只要形势有利,仍可出现大冷天气。例如2004~2005年冬的两次强冷空气,2008年1月中旬到2月上旬的南方异常冰雪灾害,再如今冬,从2009年11月起,环流形势就变得有利冷空气南下,如果这种形势少变,我国今冬(2009年1 2月到2010年2月)应该就是冷冬。
观点争锋:全球变暖VS全球变冷
对于全球气候变冷还是变暖?林之光介绍,目前存在着两大对立的观点。一种是主流观点,认为全球变暖的事实非常清楚。
1 988年世界气象组织和联合国环境规划署共同建立了政府间气候变化委员会。它是全世界科学评估全球变暖的权威性机构。它已经发布了四次全球变暖预测评估报告。报告称,最近100年来,地球气候正经历一次以全球变暖为主要特征的显著变化,近50年的气候变化很可能主要由人类活动造成。20世纪是过去千年来全球大气升温速度最快的一个世纪;其中1 998年和2005年是有气象仪器记录以来全球最暖的两年。联合国的气候变化专家们在联合国气候变化预测评估报告中还指出,由于二氧化碳气体的排放量不断增加,地球正面临着灾难性的全球变暖的过程。
报告还指出,由于全球变暖,极冰和高山冰雪融解,海水升温膨胀,20世纪全球海平面每年平均上升1~2毫米,全球海平面百年来总共上升了17厘米。近10年来,海平面更以每年3.1毫米的速度上升(以至于南太平洋小岛国图瓦卢已经举国迁往新西兰,去年北印度洋小岛国马尔代夫在海面下4米召开内阁会议以向世界呼吁,他们的国家将被淹没;尼泊尔在喜马拉雅山上召开内阁会议也都是这类活动):20世纪中北半球中高纬度地区河湖结冰的时间大约减少了两星期;北冰洋冰盖面积明显减少,厚度变薄了40%,等等。有证据表明,过去50年间的这些明显变暖,主要是人类活动造成的。
但是,近年来,也有不少媒体关于地球可能变冷甚至会进入“微冰河期”的报道(这些具体内容因为媒体上报道已经很多,这里不再重复)。除去非科学方面,其中确有来自科学家的研究成果。例如,有的从太阳活动方面,有的从海洋、冰雪圈方面,都指出自然因子对全球气候影响存在着大约有以几十年为周期的几种冷暖循环。而从现在(甚至几年前)起全球就将要(或已经)进入冷周期,因此,地球气候将进入全球变冷时期。
实际上,这两派科学家的意见并无根本上的矛盾,是自然因子的作用强度是否能暂时胜过人类因子,因而未来几十年时间内是否能暂时地有所降温而已。真正的科学家不会看不到因大气温室效应增强而造成的强劲升温作用。林之光研究员如是说。
人类活动为什么会造成全球变暖
人类活动为什么会造成全球变暖?林之光介绍,用一句话来说,就是由于大气温室效应得到了增强。当然并非是地球大气中所有成分都具有温室效应的功能,而温室气体恰恰是大气中的微量气体,即二氧化碳、甲烷、臭氧、一氧化二氨、人类自己制造的氟里昂,以及大气中含量也很少的水汽等。在六种气体中,水汽是人类无法控制的,它的数量主要随大气温度升降而自然增减。其他五类气体中,数量和作用最大的是二氧化碳,它对人类活动造成的全球变暖中的贡献占了水汽以外全部温室气体的60%以上。
根据南极超深层冰芯中不同深度(相应不同年代)密闭气泡里保存的二氧化碳气体浓度分析,大约在1 750年前后(即工业革命开始)以前的几千年里,大气中二氧化碳的浓度一直是比较稳定的,大约在280ppm左右,也就是百万分之二百八十。但是工业革命开始后,就打破了这个稳定状态。因为一方面,人类大量燃烧煤和石油,向大气排放了巨量的二氧化碳,同时人类大量砍伐森林又使得地球植被吸收大气中二氧化碳的数量大大减少。因而近年来地球大气中二氧化碳浓度几乎每年以1.5-2.0ppm的速度升高,现在已经达到385ppm。
当人类把巨量的二氧化碳等温室气体送进大气之后,大气中温室气体浓度迅速增加,因为温室气体是大气中的微量气体。而大气中温室气体浓度迅速增加的结果,大气会因更多吸收地面向宇宙的辐射而升温,这样大气向地面返还的逆辐射热量也增加了,也就是大气温室效应增强了,好比地球大气这床被子增厚了一般。
当然,大气和地面升温后向宇宙空间散失的热量也会增加,从而使地面和大气会达到新的平衡温度。但因为散失的热量比增加的热量少,因此新的平衡温度要比原来的温度高些。这就是全球变暖的物理原因。而随着工业排放的温室气体数量的继续增加,地面和大气的平衡温度也会不断上升。这就是 目前全球持续变暖的物理原因。
今冬暴雪是一个极端气候事件
林之光研究员认为,目前上述北半球的暴雪严寒,并非全球变冷的序幕,而只是一个极端天气气候事件,即全球变暖过程中的一个冷插曲。实际上,这个插曲甚至恰恰还是全球变暖自己“制造”的。
极端天气气候事件,顾名思义就是“极端”的天气气候事件。“极端”就是“非常见的”,“非常严重的”意思。这只需举几个例子说明就行了。例如,孟加拉湾上的台风,生成后都北上左转弯登陆西北方的孟加拉国和印度,但是前年有一个台风却转向东北并登陆缅甸,结果死亡数万人之多:再如去年底,干旱沙漠气候的沙特却降下了暴雨;当然,2008年初我国南方的冰雪灾害和今冬暴雪严寒也都是极端天气气候事件。那么为什么说暴雪严寒也可以是全球变暧制造的呢?答案就是,全球变暖会引发全球极端天气气候事件频发。为什么?
林之光研究员认为,最便于理解的回答是这样的。本来,全球气候是稳定的,按照自己的规律波动变化,各种气象灾害的频率和程度也都在一定的范围内变动。但是全球变暖打破了这种平衡,因为全球变暖程度的地域分布是不均匀的。热带和赤道基本不变暖或变暖很小,但两极增温可以很大。这就使全球大气环流乱了套,使其形式和强度都发生了变化。乱套的结果之一,用气象学术语说,便是大气环流从纬向(东西方向)环流变成经向(南北方向)环流。强劲的北方冷气流到了南方就是异常严寒低温,如果正好遇到强南方暖湿空气北上,就会发生破记录暴雪或者严重冰雪灾害。
全球变暖的大趋势不会变
好了,现在我们可以归纳一下全球变暖趋势为什么不会变,林之光研究员说。
第一,人类排放的温室气体始终是全球变暖的强大动力。这不仅物理意义明确,而且在气候模式中也得到了证明。因为如果在模式中同时考虑人为和自然因子,模式可以模拟出现百年的实际气温变化。但如果模式中不考虑人类因子,只考虑自然因子,计算结果就没有这百年的全球变暖。虽然目前数值模式计算结果,因科学发展方面原因,尚有一定的不确定性。
但是,只要有这个强大动力存在,全球未来肯定会继续变暖。
第二,今冬的严寒暴雪,虽然面积很大,来势很猛,但还不一定就是“冷冬”甚至开始“全球变冷”,而且还有可能很温暖(实际上,据美国宇航局今年1月21日发布,2001~2009年是全球有气象观测以来最暖的1 0年,2009年是有气象记录以来并列第二热的年份,最热年份是2005年)。因为偏暖地区的面积实际上可能比偏冷地区面积更大。例如我国东部大部虽偏冷,但西部大部却偏暖,平均气温仍是接近正常的。正如有位美国气象学家说,“我们这里度过了最寒冷的冬天,但是我们却在热带地区积攒了太多的热量。”
实际上,南半球积攒的热量更多。据报道,美国宇航局资料表明,2009年南半球平均气温比1951~1980年平均高出0?49℃,是南半球有记录以来最热的一年。
另外,今年全球前半冬即使偏冷,但极端天气气候事件一般出现范围和持续时间都有限,有迹象表明,后半冬有可能偏暖。总之,一两次极端天气气候事件一般不可能改变年季平均状态,更难改变长期气候变化趋势。
第三,气候变暖的过程中,即使出现冷年或阶段性冷期,即大趋势中出现小波动,也是正常的。实际上在上世纪中,已曾出现过两次降温波动。这是自然因子造成的变冷暂时胜过人类活动因子造成的变暖的结果。但这并不妨碍全球变暖的总趋势。实际上,据统计,自1 998年以来全球变暖确有停顿现象(实际是在高位上振动),就是因为自然因子造成的降温几乎抵消了人类因子的变暖。因为人类活动因子只会使全球气温缓慢上升。因此,如果此说成立,那么当我们进入自然因子造成的暖周期时,全球气温还会更加快速上升。
所以,如果我们不努力减排温室气体的话,全球变暖的大趋势是不会变的。