未来气候变化的预测

2010年05月06日09:45  来源:《科技日报》

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  21世纪的气候将如何变化?对于这一重要问题,我们可以在预测未来温室气体和气溶胶排放量的基础上,通过气候模式模拟来回答。模拟结果表明,当温室气体排放率大于或等于当前排放率时,气候变化很有可能比20世纪观测到的还要剧烈。即使立即减少温室气体排放量,将温室气体浓度维持在目前水平,气候变化也将持续几个世纪。气候变化的这种“惯性”,源于许多种因素的共同作用,比如海洋的热容量,以及大气环流达到新平衡所需的上千年时间(只有这样才能将大气中的热量和二氧化碳与整个深海均匀混合,从而在新的条件下达到新的平衡)。

  具体来说,根据气候模式预测,未来20年,在合理的排放范围内,全球温度将以每10年0.2℃的平均速度增长。由于气候系统对目前大气温室气体浓度的反应具有滞后性,因此大约有一半近期的增温将影响到未来的变化。

  尽管如此,21世纪的长期气候变暖仍受到温室气体排放量的强烈影响,科学家针对各种各样的情况(比如从快速经济增长到适度经济增长,从过于依赖化石燃料到不太依赖化石燃料等),对未来的气候进了模拟。在各种不同的排放情况下,全球温度将上升1.8℃到4.0℃。排放量越高,则升温越高。就区域性影响而言,科学家比以往更加确信,未来的气候变化形式将类似于过去50年来观测到的气候变化形式(例如,陆地比海洋升温快),只是变化的幅度将比以往更大。

  模拟结果还表明,随着全球变暖,通过陆地和海洋的自然过程去除大气中多余的二氧化碳,收效将越来越微弱。气候变暖会使更多被排放出来的二氧化碳滞留在大气中,反过来又会进一步加速全球变暖,这是碳循环(carbon cycle,碳化合物在气候系统中的交换过程)中一个重要的正反馈效应。尽管模型也认为碳循环的变化表现为正反馈,但是它们对气候变化的影响程度仍然无法确定,因为这取决于许多其他因素,比如植物或土壤对碳的吸收如何随气候变化而变化,而我们对此知之甚少。这些过程也将是未来研究的重要课题。

  模拟还预测,气候变化将影响海洋的物理化学性质。21世纪海平面将上升30cm—40cm的估计,同样取决于温室气体的排放量。海平面的升高,大约60%是由海洋热膨胀引起的。但这些预测,并不包括近期观测到的格陵兰岛和南极洲冰盖消失速度加快,可能引起的海平面加速上升。尽管对冰盖消失过程的科学理解非常有限,但是它们可能将海平面的上升幅度再增加10cm—20cm,因此不能排除海平面有更大幅度上升的可能。海洋的化学性质同样受到影响:大气中二氧化碳浓度的增加,将使海水变得更酸。

  根据预测,最剧烈的气候变化可能会发生在极地地区,包括高纬度地区土壤温度的显著上升、冻土层融化深度的增加和北极盆地夏季海冰的大量减少等。在纬度较低的地区,将可能出现更为强烈的热浪、降雨和更为强烈但可能频率有所下降的飓风与台风。飓风和台风增强的程度还不确定,这也是未来的研究课题之一。

  当然,一些重要的不确定性依然存在。云对温度上升的具体反馈途径,是影响全球变暖整体预测的一个关键因素。令人沮丧的是,云的复杂性意味着它们的反应难以把握,因此还需要在这一领域开展更多的研究。

  我们生活在这样一个时代:自然和人类共同影响着地球和地球生物的进化。不幸的是,我们的气候模拟对一个世纪以后的预测还显得无能为力,自然系统和人类社会对气候变化的响应如何?我们对此的认识局限也增加了预测的不确定性。不过,有一点是肯定的:在未来至少1000年里,植物、动物和人类都必须承担气候变化的后果。

(责任编辑:徐飞(实习))
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