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任何「不是说全球变暖吗怎么今年这么冷?」这类说法,都是不科学的

本帖由 漂亮的石头2015-03-02 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

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    是否存在“全球增暖停滞”现象?

    [​IMG] 知乎用户,物理海洋、环境科学

    全球变暖停滞?

    首先正一下三观:“全球变暖不存在?”

    脱离科学讨论全球变暖问题就是耍流氓!特别是脱离科学、从纯阴谋论出发讨论全球变暖问题更是大流氓!!当然也有言论,一本正经的胡说八道,比如 极寒天气揭穿西方全球气候变暖谎言 -- 郎咸平 -- 凤凰网博客,试图从(Wei)科学的角度反驳全球变暖。如果要讨论全球变暖是否存在的问题,麻烦提供数据和图表来~这也是我写这个自问自答的原因,试图从科学、简单的角度解答全球变化的一些疑问。

    ===

    一,我们先从最简单的案例说起:

    1. 假设我们有如下一条温度变化的曲线(明明是直的!),再苛刻的观察者,都不会否认在这 50 年内,地球发生了全球变暖现象。

    [​IMG]

    可是现实是残酷的,人生是艰难的,地球气候系统是复杂的:

    它可能在长期趋势(关于全球气候变化,我们关注工业革命以来的时间尺度,大约是数十年到百年尺度)之外,还叠加了很多短期的、更长期的信号:

    它可能是这样的:

    [​IMG]

    也可能是这样的(渣画功……蓝线表示更短尺度,比如图中就近似是季节信号):

    [​IMG]

    甚至是这样的(只是长期变化中的一个片段):

    [​IMG]

    这里就有一个重要的认识:气候系统是一个多尺度的科学,从不同的时间尺度来看,会存在不同的过程。这些过程分别由不同的动力驱动,或者由于系统内部存在不同的特性,导致了变化的不同。

    目前我们关注的是十年到百年时间尺度的变化,而不是今天早上和今天下午(日变化)、不是今天和明天(日间变化,不知道应该用什麽术语表示……)、不是今年春天和去年夏天(季节变化)、甚至不是今年和前年(年际)的变化。

    因此,任何“不是说全球变暖吗,怎么今年这么冷?”“全球变暖不是停滞了吗,今年怎么热出翔?”等诸如此类的说法,都是不科学的。这个应该很好理解,就比方你的外国朋友问你:“中国经济不是一直在腾飞吗,怎么你还那么穷”,“怎么周围妹子辣么多,你还是单身(Gou)?” 一样,不是一个尺度的事情好吗?

    ===

    2. 回到真实世界。我本人是支持全球变暖正在发生的,如果有疑问,另开题讨论,以下讨论都在认可全球气候变化(以及全球变暖)的前提下展开。但是目前的全球气候变化,有一些特别的事情正在发生。待我慢慢说来:

    我们有目前这条全球温度变化的曲线(IPCC 评估报告五,2013),当我们讨论全球变暖的时候,我们在讨论什么?

    [​IMG]

    我们讨论的事实是:

    (1) 1983 年到 2012 年这三十年,很可能是过去 1400 年间最热的 30 年;

    (2) 从 1951 年到 2012 年,全球气温变化的线性趋势为每年 0.12 度;

    什么是线性趋势?就是用一条直线尽可能好地拟合一条曲线,这条直线能够反映出曲线的线性变化,提供定量的变化速度(直线的斜率,温度的话,就是每年变化多少度)。比如刚才那幅草图,它的线性趋势大概是这样的:

    [​IMG]

    回到 IPCC 的图,细心的知友可能会发现,近 15 年来,温度的变化速度不是那么快:

    [​IMG]

    当我们关注不同的时间段的时候,线性趋势会给出不同的变化速度,讲出不同的故事。

    目前得到广泛关注的一个问题,就是 1998 年至今,温度的增长趋势为 0.05℃每十年,远远小于1951-2012年这个时间的趋势(0.12℃每十年)。

    [​IMG]

    更细心的知友还会发现,不仅使 1998 至今这个时间段,1950-1980,温度增长的趋势也很慢,甚至有降低。这是个好问题。如果只是单单因为温度的趋势,是不足以引起广泛的关注的。1998 至今还有几个特征:

    1. 大气中的温室气体浓度持续增加(比如http://climate.nasa.gov/system/news_items/main_images/916_400_large.jpg);

    2. 从 2000 年左右开始,ARGO 浮标(http://zh.wikipedia.org/wiki/Argo计划) 能够大范围观测到深海的温度结构,发现海洋出现了很强的变暖趋势 (代表性的图:http://static.howstuffworks.com/gif/deep-ocean-heat-670x440.jpg );

    3. 在这之前,没有气候模式能够预测出这独特的变化;

    这就好比:2015 年 7 月 19 号(周天)你在家享受阳光(假设你家是带大落地窗的海景房),这天太阳很大,一会你发现不对了:我明明没开空调,怎么家里不但没变热,反而还有点变冷了?就在你犹豫这要不要拉上窗帘的时候,猛然发现鱼缸的温度上升到华氏 95 度,鱼缸里的孔雀鱼都快翘辫子了。会不会细思恐极?

    目前的状况就是,大气吸收的热量肯定是一直增加的,可是平均地表温度没有上升,那么热量肯定是以某种形式储存在地球系统中的某一个部分。科学家们(例如这个[1],这个[2],还有这个[3])认为海洋扮演了重要的角色,可是至于为什么屋里的热量都跑到鱼缸里去了,大家都没有一个明确的回答。这才导致了目前气候研究的热点:全球增暖减缓问题(Global Warming Hiatus)。

    这个问题国内刚开始关注,所以也有翻译成“全球变暖停滞”等术语。当然科学界目前对于一些细节的认识还没有共识,比如是什麽机理造成了这个现象?会持续多久?有什么潜在的影响?但个人比较认可“减缓”这种说法,并认为它可能只是内部和外部因素共同造成的一种暂时(而非长期)的现象。

    ===

    3. 扯了挺远,回到问题本身来。简单总结一下:气候系统是多时间尺度的;个人,以及目前的一些科学家认为全球增暖存在减缓,并试图理解其原因和机理;相比“全球增暖停滞”的说法,“减缓”更为客观;2014 年可能是一个转折的年份(全球增暖减缓期的结束),也可能只是由于厄尔尼诺现象造成的极端年份;但是单这一个年份的温度,并不足以说明气候变化的趋势。

    开这个问题,主要是想进一步让知友们了解气候变化研究的前沿,顺便正正视听,欢迎各位气候领域相关的知友共同探讨提高。 在另一个相关问题中(为什么前些年热议的全球变暖问题现在几乎没有人提及了? - 气候)个人赞同 @杨澍 (当然不同意关于减缓 / 停滞的观点) @赵之骏 同学的回答,欢迎探讨。

    ===

    参考文献:

    [1] Kosaka, Y. and S.-P. Xie, 2013, Recent global-warming hiatus tied to equatorial Pacific surface cooling, Nature 501, 403–407.

    [2] BALA G 2013. Why the hiatus in global warming in the last decade? CURRENT SCIENCE [J], 105: 1031-1032.

    [3] Meehl, Gerald A. , Julie M. Arblaster, John T. Fasullo, Aixue Hu, Kevin E. Trenberth. Model-based evidence of deep-ocean heat uptake during surface-temperature hiatus periods. Nature Climate Change, 2011; DOI: 10.1038/nclimate1229.

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