目 录 TS.1 引 言 TS.2 人 为 和 自 然 气 候 驱 动 因 子 的 变 化 框 TS.1: 第 一 工 作 组 评 估 中 对 不 确 定 性 的 处 理 方 法 TS.2.1 温 室 气 体 TS.2.2 气 溶 胶 TS

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1 政 府 间 气 候 变 化 专 门 委 员 会 第 一 工 作 组 接 受 但 未 经 详 细 批 准 的 报 告 IPCC 的 报 告 被 IPCC 工 作 组 会 议 或 IPCC 全 会 接 受 是 指 : 文 字 未 经 逐 行 讨 论 和 同 意, 但 却 反 映 了 对 主 题 的 全 面 客 观 和 平 衡 的 观 点 技 术 摘 要 主 要 协 调 作 者 : Susan Solomon ( 美 国 ) Dahe Qin ( 中 国 ) Martin Manning ( 美 国 / 新 西 兰 ) 主 要 作 者 : Richard B. Alley ( 美 国 ) Terje Berntsen ( 挪 威 ) Nathaniel L. Bindoff ( 澳 大 利 亚 ) Zhenlin Chen ( 中 国 ) Amnat Chidthaisong ( 泰 国 ) Jonathan M. Gregory ( 英 国 ) Gabriele C. Hegerl ( 美 国 / 德 国 ) Martin Heimann ( 德 国 / 瑞 士 ) Bruce Hewitson ( 南 非 ) Brian J. Hoskins ( 英 国 ) Fortunat Joos ( 瑞 士 ) Jean Jouzel ( 法 国 ) Vladimir Kattsov ( 俄 罗 斯 ) Ulrike Lohmann ( 瑞 士 ) Taroh Matsuno ( 日 本 ) Mario Molina ( 美 国 / 墨 西 哥 ) Neville Nicholls ( 澳 大 利 亚 ) Jonathan Overpeck ( 美 国 ) Graciela Raga ( 墨 西 哥 / 阿 根 廷 ) Venkatachalam Ramaswamy ( 美 国 ) Jiawen Ren ( 中 国 ) Matilde Rusticucci ( 阿 根 廷 ) Richard Somerville ( 美 国 ) Thomas F. Stocker ( 瑞 士 ) Ronald J. Stouffer ( 美 国 ) Penny Whetton ( 澳 大 利 亚 ) Richard A. Wood ( 英 国 ) David Wratt ( 新 西 兰 ) 贡 献 作 者 : J. Arblaster ( 美 国 / 澳 大 利 亚 ) G. Brasseur ( 美 国 / 德 国 ) J.H. Christensen ( 丹 麦 ) K.L. Denman ( 加 拿 大 ) D.W. Fahey ( 美 国 ) P. Forster ( 英 国 ) J. Haywood ( 英 国 ) E. Jansen ( 挪 威 ) P.D. Jones ( 英 国 ) R. Knutti ( 瑞 士 ) H. Le Treut ( 法 国 ) P. Lemke ( 德 国 ) G. Meehl ( 美 国 ) D. Randall ( 美 国 ) D.A. Stone ( 英 国 / 加 拿 大 ) K.E. Trenberth ( 美 国 ) J. Willebrand ( 德 国 ) F. Zwiers ( 加 拿 大 ) 编 审 : Kansri Boonpragob ( 泰 国 ) Filippo Giorgi ( 意 大 利 ) Bubu Pateh Jallow ( 冈 比 亚 ) 应 按 照 以 下 方 式 引 用 本 技 术 摘 要 : Solomon, S. D. Qin M. Manning R.B. Alley T. Berntsen N.L. Bindoff Z. Chen, A. Chidthaisong J.M. Gregory G.C. Hegerl M. Heimann B. Hewitson B.J. Hoskins F. Joos J. Jouzel V. Kattsov U. Lohmann T. Matsuno M. Molina N. Nicholls J. Overpeck G. Raga V. Ramaswamy J. Ren M. Rusticucci R. Somerville T.F. Stocker P. Whetton R.A. Wood 和 D. Wratt, 2007: 技 术 摘 要 : 气 候 变 化 2007: 自 然 科 学 基 础 政 府 间 气 候 变 化 专 门 委 员 会 第 四 次 评 估 报 告 第 一 工 作 组 的 报 告 [Solomon, S. D. Qin M. Manning Z. Chen M. Marquis K.B. Averyt M. Tignor 和 H.L. Miller ( 编 辑 )] 英 国, 剑 桥, 剑 桥 大 学 出 版 社 和 美 国, 纽 约

2 目 录 TS.1 引 言 TS.2 人 为 和 自 然 气 候 驱 动 因 子 的 变 化 框 TS.1: 第 一 工 作 组 评 估 中 对 不 确 定 性 的 处 理 方 法 TS.2.1 温 室 气 体 TS.2.2 气 溶 胶 TS.2.3 航 空 凝 结 尾 迹 和 卷 云 土 地 利 用 及 其 他 效 应 TS.2.4 太 阳 活 动 和 火 山 爆 发 产 生 的 辐 射 强 迫 TS.2.5 全 球 净 辐 射 强 迫 全 球 变 暖 潜 势 和 辐 射 强 迫 分 量 图 TS 2.6 地 表 强 迫 和 水 分 循 环 TS.3 气 候 变 化 观 测 TS.3.1 大 气 变 化 : 器 测 记 录 框 TS.2: 气 候 变 率 的 型 态 TS.3.2 冰 雪 圈 变 化 : 器 测 记 录 框 TS.3: 冰 盖 动 力 学 和 稳 定 性 TS.3.3 海 洋 变 化 : 器 测 记 录 框 TS.4: 海 平 面 TS.3.4 观 测 资 料 之 间 的 一 致 性 框 TS.5: 极 端 天 气 事 件 TS.3.5 古 气 候 视 角 框 TS.6: 轨 道 强 迫 TS.4 气 候 变 化 认 识 及 归 因 TS.4.1 在 器 测 时 期 全 球 温 度 变 化 归 因 领 域 的 进 展 : 大 气 海 洋 和 冰 框 TS.7: 对 全 球 大 气 海 洋 环 流 模 式 的 评 估 TS.4.2 温 度 空 间 和 时 间 变 化 的 归 因 TS.4.3 环 流 降 水 和 其 它 气 候 变 量 变 化 的 归 因 TS.4.4 古 气 候 归 因 研 究 TS.4.5 气 候 对 辐 射 强 迫 的 响 应 TS.5 未 来 气 候 变 化 预 估 框 TS.8: 全 球 气 候 模 式 分 类 TS.5.1 对 近 期 气 候 变 化 的 认 识 框 TS.9: 持 续 的 气 候 变 化 TS.5.2 针 对 21 世 纪 的 大 尺 度 预 估 TS.5.3 区 域 尺 度 的 预 估 框 TS.10: 区 域 降 尺 度 TS.5.4 气 候 变 化 与 地 球 生 物 化 学 循 环 间 的 耦 合 TS.5.5 气 候 过 程 及 其 时 间 尺 度 对 长 期 预 估 的 影 响 TS.6 确 凿 的 发 现 和 关 键 不 确 定 性 TS.6.1 人 为 和 自 然 气 候 驱 动 因 子 的 变 化 TS.6.2 气 候 变 化 观 测 TS.6.3 气 候 变 化 认 识 及 归 因 TS.6.4 未 来 气 候 变 化 预 估

3 TS.1 引 言 自 IPCC 第 三 次 评 估 报 告 (TAR) 以 来 的 六 年 里, 在 过 去 和 近 期 气 候 变 化 认 识 以 及 未 来 气 候 变 化 预 估 方 面 取 得 了 重 大 进 展 这 些 进 展 是 基 于 大 量 新 的 资 料 对 资 料 更 复 杂 的 分 析 对 气 候 模 式 中 各 种 物 理 过 程 认 识 的 提 高 和 模 拟 的 改 进 以 及 对 模 拟 结 果 不 确 定 性 范 围 更 广 泛 的 分 析 取 得 的 在 IPCC 第 四 次 评 估 报 告 第 一 工 作 组 报 告 中, 这 些 进 展 明 显 增 加 了 对 气 候 科 学 的 信 任 程 度 尽 管 本 报 告 提 供 了 气 候 变 化 科 学 认 识 方 面 新 的 重 要 的 政 策 相 关 信 息, 但 气 候 系 统 的 复 杂 性 以 及 控 制 其 特 性 的 多 重 相 互 作 用 限 制 了 我 们 充 分 认 识 地 球 气 候 未 来 进 程 的 能 力 尚 不 能 完 全 地 科 学 认 识 气 候 系 统 许 多 分 量 及 其 在 气 候 变 化 中 的 作 用 关 键 不 确 定 性 包 括 云 冰 雪 圈 海 洋 土 地 利 用 以 及 气 候 与 地 球 生 物 化 学 循 环 之 间 的 耦 合 所 起 的 作 用 本 报 告 所 涉 及 的 科 学 领 域 仍 在 持 续 飞 速 进 展, 因 此, 应 该 认 识 到, 目 前 评 估 只 反 映 了 至 2006 年 中 期 经 同 行 评 审 的 现 有 文 献 基 础 上 的 科 学 认 识 决 策 者 摘 要 展 现 了 IPCC 第 一 工 作 组 评 估 的 关 键 发 现 本 技 术 摘 要 提 供 了 更 详 细 的 关 于 这 些 发 现 的 科 学 基 础 的 全 面 评 述, 并 提 供 了 主 报 告 各 章 节 的 路 线 图 它 着 重 于 重 大 发 现, 突 出 了 那 些 TAR 以 来 的 新 发 现 技 术 摘 要 的 结 构 如 下 : 第 2 节 : 当 前 关 于 气 候 变 化 自 然 和 人 为 驱 动 因 子 科 学 认 识 的 全 面 评 述 ; 第 3 节 : 关 于 观 测 到 的 气 候 系 统 ( 包 括 大 气 海 洋 和 冰 雪 圈 ) 变 化 及 其 与 物 理 过 程 之 间 关 系 的 全 面 评 述 ; 第 4 节 : 关 于 气 候 变 化 认 识 及 归 因 的 全 面 评 述, 包 括 基 于 气 候 模 式 和 科 学 认 识 来 解 释 观 测 到 的 气 候 变 化 ; 在 多 大 程 度 上 气 候 变 化 可 以 归 结 为 特 定 原 因 ; 气 候 对 温 室 气 体 增 加 敏 感 性 的 最 新 评 估 ; 第 5 节 : 关 于 近 期 和 远 期 气 候 变 化 预 估 的 全 面 评 述, 包 括 对 强 迫 变 化 响 应 的 时 间 尺 度 关 于 未 来 气 候 变 化 可 能 性 的 信 息 ; 以 及 第 6 节 : 对 当 前 气 候 变 化 科 学 认 识 中 最 确 凿 的 发 现 和 关 键 不 确 定 性 的 综 述 技 术 摘 要 中 报 告 实 质 性 结 果 的 每 个 段 落, 都 在 其 后 用 大 括 号 标 注 出 相 应 的 主 报 告 章 节, 从 这 些 章 节 可 以 获 得 对 科 学 文 献 的 详 细 评 估 以 及 更 多 的 信 息 TS.2 人 为 和 自 然 气 候 驱 动 因 子 的 变 化 地 球 平 均 气 候 由 太 阳 的 入 射 能 量 和 地 球 及 其 大 气 的 特 性 即 大 气 内 部 和 地 球 表 面 的 能 量 反 射 吸 收 和 散 射 所 决 定 虽 然 接 收 到 的 太 阳 能 变 化 ( 例 如 因 围 绕 太 阳 的 地 球 轨 道 变 化 所 引 起 ) 不 可 避 免 地 影 响 地 球 能 量 平 衡, 但 大 气 和 地 表 的 特 性 也 很 重 要, 并 且 这 些 特 性 可 能 受 到 气 候 反 馈 的 影 响 对 于 冰 芯 所 记 录 的 过 去 65 万 年 的 气 候 变 化 而 言, 气 候 反 馈 的 重 要 性 是 显 然 的 大 气 和 地 表 已 经 发 生 的 一 些 变 化 改 变 了 地 球 的 能 量 平 衡, 因 此 可 能 引 起 气 候 发 生 变 化 这 些 变 化 包 括 温 室 气 体 浓 度 的 增 加, 这 主 要 增 加 大 气 对 逸 出 辐 射 的 吸 收 ; 以 及 气 溶 胶 ( 大 气 中 微 小 粒 子 或 小 滴 ) 的 增 加, 这 主 要 反 射 和 吸 收 入 射 的 太 阳 辐 射, 并 改 变 云 的 辐 射 特 性 这 些 变 化 产 生 了 气 候 系 统 的 辐 射 强 迫 1 根 据 强 迫 的 量 级, 这 些 强 迫 因 子 之 间 的 差 别 相 当 大, 其 空 间 和 时 间 特 征 的 差 别 也 很 大 正 负 辐 射 强 迫 分 别 增 加 和 降 低 全 球 平 均 地 表 温 度 本 节 更 新 了 对 估 算 的 人 为 和 自 然 辐 射 强 迫 的 认 识 由 于 存 在 一 些 可 对 气 候 系 统 产 生 强 烈 影 响 的 正 负 反 馈 ( 例 如 参 见 第 4.5 节 和 5.4 节 ), 全 球 1 辐 射 强 迫 是 对 某 个 因 子 改 变 地 气 系 统 入 射 和 逸 出 能 量 平 衡 影 响 程 度 的 度 量, 它 也 是 反 映 该 因 子 作 为 一 种 潜 在 气 候 变 化 机 制 重 要 性 的 指 数 正 强 迫 使 地 表 变 暖, 而 负 强 迫 使 地 表 降 冷 本 报 告 中 的 辐 射 强 迫 值 是 相 对 于 1750 年 工 业 化 前 本 底 的 变 化 值, 以 瓦 / 平 方 米 (W m 2) 为 单 位 表 述 除 非 特 别 说 明, 辐 射 强 迫 值 指 的 是 全 球 年 平 均 值 详 见 术 语 表 21

4 框 TS.1: 第 一 工 作 组 评 估 中 对 不 确 定 性 的 处 理 方 法 IPCC 在 准 备 其 气 候 变 化 评 估 时 已 经 清 楚 地 认 识 到, 一 致 和 透 明 地 处 理 不 确 定 性 非 常 重 要 第 1.6 节 论 述 了 对 以 前 评 估 中 不 确 定 性 处 理 方 法 的 关 注 正 在 不 断 增 加 为 了 促 进 三 个 工 作 组 对 不 确 定 性 的 处 理 方 法 保 持 一 致, 已 要 求 第 四 次 评 估 报 告 的 作 者 们 遵 循 一 套 简 单 的 关 于 在 评 估 中 确 定 和 描 述 不 确 定 性 的 指 导 意 见 2 本 框 图 综 述 了 第 一 工 作 组 应 用 这 些 指 导 意 见 的 方 式, 同 时 涉 及 到 一 些 特 定 的 对 本 报 告 不 确 定 性 的 处 理 方 法 根 据 其 来 源, 可 以 几 种 不 同 的 方 式 对 不 确 定 性 进 行 分 类 两 种 主 要 的 类 型 是 数 值 不 确 定 性 和 结 构 不 确 定 性 数 值 不 确 定 性 源 于 对 特 定 数 值 或 结 果 的 不 完 全 确 定, 例 如, 资 料 不 准 确 或 者 不 能 充 分 代 表 所 感 兴 趣 的 现 象 结 构 不 确 定 性 源 于 对 控 制 特 定 数 值 或 结 果 的 过 程 的 不 完 全 认 识, 例 如, 用 于 分 析 的 概 念 框 架 或 模 式 没 有 包 括 所 有 相 关 的 过 程 或 关 系 通 常 使 用 统 计 学 方 法 来 估 算 数 值 不 确 定 性, 并 用 概 率 来 表 示 而 结 构 不 确 定 性 则 通 常 是 根 据 作 者 们 对 某 一 结 果 准 确 性 的 信 度 的 集 体 判 断 来 描 述 在 这 两 种 情 形 下, 所 估 算 的 不 确 定 性 本 质 上 是 对 知 识 局 限 性 的 描 述 由 于 这 一 原 因, 所 涉 及 到 的 也 是 专 家 对 现 有 知 识 水 平 的 判 断 另 一 种 不 同 的 不 确 定 性 源 于 本 质 上 是 混 沌 的 或 不 能 完 全 确 定 的 系 统, 这 限 制 了 我 们 预 估 气 候 变 化 的 能 力 这 里 评 估 的 科 学 文 献 使 用 了 各 种 不 同 的 不 确 定 性 分 类 方 法 与 随 机 误 差 相 关 的 不 确 定 性 具 有 随 着 更 多 观 测 资 料 积 累 而 减 少 的 特 点, 而 与 系 统 误 差 相 关 的 不 确 定 性 则 不 具 有 此 特 点 在 处 理 气 候 记 录 时, 更 多 关 注 的 是 识 别 系 统 误 差 或 者 因 资 料 样 本 问 题 以 及 分 析 和 综 合 资 料 的 方 法 所 引 起 的 无 意 识 偏 差 已 经 开 发 出 基 于 定 量 分 析 的 专 门 统 计 方 法 来 进 行 气 候 变 化 的 检 测 和 归 因, 并 预 估 未 来 的 气 候 参 数 相 关 章 节 已 经 综 述 了 这 些 方 法 为 第 四 次 评 估 报 告 提 供 的 不 确 定 性 指 南 首 次 描 述 了 科 学 认 识 信 度 水 平 以 及 特 定 结 果 可 能 性 之 间 的 精 细 区 别 这 使 得 作 者 们 可 以 认 为 极 不 可 能 发 生 的 事 件 ( 例 如 掷 骰 子 两 次 都 得 到 六 点 ) 是 高 信 度 的, 也 可 以 认 为 或 许 可 能 发 生 的 事 件 ( 例 如 掷 硬 币 正 面 朝 上 ) 是 高 信 度 的 这 里 使 用 的 信 度 和 可 能 性 是 截 然 不 同 的 概 念, 但 在 实 际 应 用 时 通 常 是 相 关 联 的 IPCC 关 于 不 确 定 性 的 指 导 意 见 中 给 出 的 用 于 定 义 信 度 水 平 的 标 准 术 语 是 : 信 度 术 语 非 常 高 的 信 度 高 信 度 中 等 信 度 低 信 度 非 常 低 的 信 度 结 果 正 确 的 可 信 程 度 至 少 有 九 成 机 会 结 果 正 确 大 约 有 八 成 机 会 结 果 正 确 大 约 有 五 成 机 会 结 果 正 确 大 约 有 两 成 机 会 结 果 正 确 少 于 一 成 机 会 结 果 正 确 注 意 低 信 度 和 非 常 低 的 信 度 只 对 特 别 关 注 的 那 些 领 域 使 用, 在 这 些 领 域, 基 于 风 险 的 判 断 被 认 为 是 合 理 的 本 报 告 第 2 章 在 描 述 对 辐 射 强 迫 不 同 贡 献 的 不 确 定 性 时, 使 用 了 一 个 相 关 术 语 科 学 认 识 水 平 使 用 这 一 术 语 是 为 了 与 第 三 次 评 估 报 告 保 持 一 致, 其 基 础 是, 作 者 们 已 经 使 用 了 各 种 方 法 的 集 成 确 定 了 特 定 的 科 学 认 识 水 平, 这 些 方 法 与 IPCC 关 于 不 确 定 性 的 指 导 意 见 相 一 致, 在 节 和 表 2.11 中 有 详 细 的 解 释 ( 接 下 页 ) 2 IPCC 关 于 不 确 定 性 的 指 导 意 见 包 括 在 本 报 告 的 补 充 材 料 中 22

5 本 报 告 用 来 定 义 一 个 可 用 概 率 来 估 算 的 结 果 可 能 性 的 标 准 术 语 是 : 可 能 性 术 语 发 生 / 出 现 的 可 能 性 几 乎 确 定 发 生 概 率 大 于 99% 极 有 可 能 发 生 概 率 大 于 95% 很 可 能 发 生 概 率 大 于 90% 可 能 发 生 概 率 大 于 66% 多 半 可 能 发 生 概 率 大 于 50% 或 许 可 能 发 生 概 率 为 33%~66% 不 可 能 发 生 概 率 小 于 33% 很 不 可 能 发 生 概 率 小 于 10% 极 不 可 能 发 生 概 率 小 于 5% 几 乎 不 可 能 发 生 概 率 小 于 1% 上 面 定 义 的 术 语 极 有 可 能 极 不 可 能 和 多 半 可 能 已 经 被 补 充 到 IPCC 关 于 不 确 定 性 的 指 导 说 明 中, 以 便 对 包 括 归 因 和 辐 射 强 迫 在 内 的 某 些 方 面 进 行 更 为 准 确 的 评 估 除 非 特 别 说 明, 本 报 告 所 给 出 的 数 值 为 最 佳 估 计 值, 其 不 确 定 性 范 围 为 90% 的 信 度 区 间 ( 即 取 值 低 于 最 低 估 计 值 或 者 高 于 最 高 估 计 值 的 可 能 性 为 5%) 注 意, 在 某 些 情 形 下, 由 于 某 一 数 值 或 其 他 可 以 获 得 信 息 的 局 限 性, 可 能 表 明 围 绕 最 佳 估 计 值 的 不 确 定 性 范 围 呈 非 对 称 分 布 在 这 些 情 形 下, 在 最 佳 估 计 值 之 后, 用 方 扩 号 给 出 不 确 定 性 范 围 气 候 对 于 辐 射 强 迫 的 总 体 响 应 很 复 杂 尽 管 水 汽 是 一 种 强 烈 的 温 室 气 体, 但 其 在 大 气 中 的 浓 度 随 着 对 地 表 气 候 变 化 的 响 应 而 变 化, 因 此 被 认 为 是 一 种 反 馈 效 应, 而 不 是 一 种 辐 射 强 迫 本 节 还 综 述 了 地 表 能 量 平 衡 的 变 化 及 其 与 水 分 循 环 的 联 系 另 外, 还 注 意 到 诸 如 气 溶 胶 之 类 的 因 子 对 降 水 影 响 的 观 点 TS.2.1 温 室 气 体 工 业 化 时 代 气 候 辐 射 强 迫 的 显 著 因 子 是 大 气 中 各 种 温 室 气 体 浓 度 的 增 加 几 种 主 要 温 室 气 体 是 自 然 存 在 的, 但 在 过 去 250 年 里, 其 大 气 浓 度 的 增 加 则 主 要 是 由 于 人 类 活 动 其 它 温 室 气 体 则 完 全 是 人 类 活 动 的 结 果 在 特 定 时 期 内, 每 种 温 室 气 体 对 辐 射 强 迫 的 贡 献 取 决 于 其 在 该 时 期 内 大 气 浓 度 的 变 化 以 及 该 气 体 干 扰 辐 射 平 衡 的 效 力 本 报 告 所 考 虑 的 不 同 温 室 气 体 当 前 大 气 浓 度 之 间 的 差 别 大 于 8 个 数 量 级 (10 8 倍 ), 其 辐 射 效 率 之 间 的 差 别 则 大 于 4 个 数 量 级 (10 4 倍 ), 这 反 映 出 它 们 特 性 和 来 源 的 巨 大 差 异 一 种 温 室 气 体 在 大 气 中 的 当 前 浓 度 是 其 过 去 历 史 排 放 及 其 从 大 气 中 清 除 的 净 结 果 这 里 考 虑 的 气 体 和 气 溶 胶 是 通 过 人 类 活 动 排 放 到 大 气 中, 或 者 是 由 排 放 到 大 气 中 的 前 体 物 质 所 形 成 这 些 排 放 被 化 学 和 物 理 清 除 过 程 所 抵 消 二 氧 化 碳 (CO 2 ) 是 个 重 要 的 例 外 通 常 的 情 形 是, 这 些 过 程 每 年 只 能 从 大 气 中 清 除 一 部 分 CO 2, 对 清 除 速 率 的 反 算 可 以 得 到 该 气 体 的 平 均 生 命 期 在 某 些 情 形 下, 清 除 速 率 可 能 随 气 体 浓 度 或 者 其 它 大 气 特 性 ( 例 如 温 度 或 本 底 化 学 条 件 ) 而 变 长 生 命 期 的 温 室 气 体 (LLGHGs) 如 CO 2 甲 烷 (CH 4 ) 和 氧 化 亚 氮 (N 2 O) 的 化 学 性 质 稳 定, 可 在 大 气 中 留 存 十 年 到 数 百 年 甚 至 更 长 时 间, 所 以 它 们 的 排 放 可 对 气 候 产 生 长 期 影 响 由 于 这 些 气 体 的 生 命 期 很 长, 所 以 它 们 在 大 气 中 得 到 充 分 混 合, 其 速 率 要 远 远 快 于 其 被 清 除 的 速 率, 因 此 可 以 根 据 少 数 地 点 的 资 料 准 确 地 估 算 23

6 出 它 们 的 全 球 浓 度 CO 2 没 有 一 个 特 定 的 生 命 期, 因 为 它 在 大 气 海 洋 和 陆 地 生 物 圈 之 间 不 停 地 循 环, 其 从 大 气 中 的 净 清 除 涉 及 到 具 有 不 同 时 间 尺 度 的 各 种 过 程 短 生 命 期 的 气 体 ( 例 如 二 氧 化 硫 和 一 氧 化 碳 ) 是 化 学 反 应 性 气 体, 一 般 通 过 大 气 中 的 自 然 氧 化 过 程 被 清 除, 或 者 在 地 表 被 清 除, 或 者 因 降 水 冲 刷 而 清 除, 因 此 其 浓 度 变 化 很 大 臭 氧 是 一 种 重 要 的 温 室 气 体, 它 是 通 过 涉 及 大 气 中 其 它 物 质 的 化 学 反 应 被 形 成 和 破 坏 的 在 对 流 层, 人 类 主 要 通 过 导 致 臭 氧 形 成 的 前 体 气 体 的 变 化 对 臭 氧 产 生 影 响 ; 而 在 平 流 层, 人 类 影 响 主 要 是 通 过 氯 氟 烃 (CFCs) 和 其 它 消 耗 臭 氧 物 质 所 造 成 的 臭 氧 清 除 速 率 的 变 化 TS 大 气 中 二 氧 化 碳 甲 烷 和 氧 化 亚 氮 的 变 化 当 前 大 气 CO 2 和 CH 4 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 ( 参 见 图 TS.1 和 图 TS.2) {2.3, , FAQ 7.1} 长 生 命 期 温 室 气 体 CO 2 CH 4 和 N 2 O 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 TS.2) 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 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 {2.3, 6.4} 冰 期 - 间 冰 期 冰 芯 资 料 图 TS.1. 南 极 冰 芯 中 氘 的 变 化 (δd)( 局 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 (CO 2 ) 甲 烷 (CH 4 ) 和 氧 化 亚 氮 (N 2 O) 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 冰 期 暖 期 { 改 编 自 图 6.3} 24

7 技术摘要 来自冰芯资料和当代资料的温室气体变化 图TS.2. 浓度和辐射强迫 (a)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 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 {图6.4} 大气CO2浓度已从工业化前的约280ppm 增 加 到 了 2005年 的 379ppm 在 工 业 化 前 的 8000年里 大气CO 2浓度仅增加了20ppm 几 十年到百年尺度上的变化少于10ppm 并且可 能 主 要 是 由 于 自 然 过 程 然 而 自 1750年 以 来 CO 2 浓 度 已 经 增 加 了 近 100ppm 过 去 十 年的CO 2 年增长率( 年平均 每年 1.9ppm)高于有连续直接大气观测以来的年增长 率( 年平均 每年1.4ppm) {2.3, 6.4, 6.5} 自工业化时期以来 大气CO 2 增加所产生 的辐射强迫为+1.66±0.17Wm 2 其贡献显著 大于本报告考虑的所有其它辐射强迫因子 在 1995至2005年间 大气CO2增长导致其辐射强迫 增加了20% {2.3, 6.4, 6.5} 来自化石燃料使用以及土地利用变化对植 物和土壤碳影响所产生的CO2排放是大气CO2增 加的主要来源 据估算 自1750年以来 排放 到大气中的CO2大约有三分之二来自化石燃料燃 烧 三分之一来自土地利用变化 这些CO2大约 有45%留存在大气中 30%被海洋吸收 其余的 被陆地生物圈吸收 排放到大气中的CO2 大约 一半在30年里被清除 30%在几百年里被清除 其余的20%通常将在大气中留存数千年 {7.3} 在 最 近 几 十 年 里 CO 2 排 放 持 续 增 加 (见 图TS.3) 化石燃料燃烧产生的全球CO2年排放 量3 从20世纪90年代的平均每年64±4亿吨碳增 25

8 加 到 2000 至 2005 年 间 的 每 年 72±3 亿 吨 碳 与 土 地 利 用 变 化 相 关 的 CO 2 排 放 量 估 算 值, 在 20 世 纪 90 年 代 平 均 每 年 可 能 排 放 5~27 亿 吨 碳 4, 中 值 为 16 亿 吨 碳 表 TS.1 给 出 了 最 近 几 十 年 来 CO 2 平 衡 的 估 算 值 {2.3, 6.4, 7.3, FAQ 7.1} 自 2 0 世 纪 8 0 年 代 以 来, 陆 地 生 物 圈 对 CO 2 的 自 然 吸 收 过 程 ( 即 表 TS.1 中 的 剩 余 陆 地 汇 ) 以 及 海 洋 的 吸 收 大 约 清 除 了 50% 的 人 为 排 放 ( 即 表 TS.1 中 的 化 石 燃 料 燃 烧 产 生 的 CO 2 排 放 和 土 地 利 用 变 化 通 量 ) 这 些 清 除 过 程 受 大 气 CO 2 浓 度 以 及 气 候 变 化 的 影 响 海 洋 和 陆 地 生 物 圈 的 吸 收 在 量 级 上 是 类 似 的, 但 陆 地 生 物 圈 的 吸 收 较 不 稳 定 与 20 世 纪 80 年 代 相 比,20 世 纪 90 年 代 每 年 多 吸 收 10 亿 吨 碳 观 测 表 明, 在 海 洋 表 面 溶 解 的 CO 2 浓 度 (pco 2 ) 几 乎 在 所 有 地 区 都 增 加, 与 大 气 CO 2 增 加 趋 势 相 同, 但 具 有 更 大 的 空 间 和 时 间 变 率 {5.4, 7.3} 陆 地 生 物 圈 对 碳 的 吸 收 和 存 储 源 于 植 被 生 长 再 造 林 变 化 和 固 碳 所 产 生 的 吸 收 与 异 养 呼 吸 收 割 毁 林 林 火 污 染 损 害 以 及 其 它 影 响 生 物 质 和 土 壤 的 干 扰 因 素 所 产 生 的 排 放 之 间 的 净 差 异 不 同 地 区 林 火 发 生 频 率 的 增 减 已 经 影 响 到 净 的 碳 吸 收 在 北 温 带 北 部 森 林 地 区, 由 于 林 火 造 成 的 排 放 在 近 几 十 年 里 明 显 增 加 利 用 大 气 观 测 网 资 料, 通 过 反 演 研 究 估 算 的 净 CO 2 表 面 通 量 证 明 : 在 北 半 球 中 纬 度 地 区 陆 地 吸 收 很 大, 而 在 热 带 地 区 陆 地 大 气 间 的 通 量 几 乎 为 零, 这 意 味 着 热 带 森 林 滥 伐 大 致 被 森 林 再 生 长 所 抵 消 {7.3} 所 观 测 到 的 大 气 CO 2 增 长 率 的 短 期 ( 年 际 ) 变 化 主 要 受 大 气 和 陆 地 生 物 圈 之 间 CO 2 通 量 变 化 的 控 制, 海 洋 通 量 变 率 的 影 响 较 小, 但 很 重 要 ( 见 图 TS.3) 陆 地 生 物 圈 通 量 的 变 率 受 气 候 扰 动 的 影 响, 气 候 扰 动 会 通 过 植 物 生 长 影 响 对 CO 2 的 吸 收, 还 会 通 过 有 机 物 的 异 养 呼 吸 和 林 火 所 产 生 的 腐 烂 影 响 CO 2 重 新 排 放 回 大 气 大 气 CO 2 增 长 率 的 年 际 变 化 主 要 源 于 厄 尔 尼 诺 南 方 涛 动 (ENSO) 事 件, 因 为 ENSO 事 件 会 影 响 陆 地 通 量 海 平 面 温 度 降 水 以 及 林 火 的 发 生 {7.3} 目 前 尚 不 能 可 靠 地 量 化 大 气 CO 2 增 加 对 大 尺 度 陆 地 碳 吸 收 的 直 接 影 响 大 气 CO 2 浓 度 增 加 和 营 养 物 沉 积 ( 施 肥 效 应 ) 可 以 促 进 植 物 生 长 可 是, 大 多 数 试 验 和 研 究 表 明, 这 种 响 应 相 对 而 言 显 然 是 短 期 的, 并 且 与 其 它 效 应 如 水 分 和 营 养 物 的 获 得 强 烈 相 关 同 样, 气 候 ( 温 度 和 湿 度 ) 对 垃 圾 和 土 壤 异 养 呼 吸 影 响 的 试 验 和 研 究 也 不 确 定 注 意, 气 候 变 化 对 碳 吸 收 的 影 响 在 TS.5.4 节 中 单 独 论 述 {7.3} 表 TS.1. 全 球 碳 平 衡 按 照 惯 例, 正 值 表 示 进 入 大 气 的 CO 2 通 量 ( 亿 吨 碳 / 年 ), 负 值 表 示 对 大 气 CO 2 的 吸 收 ( 即 CO 2 汇 ) 2004 年 和 2005 年 来 自 化 石 燃 料 燃 烧 的 CO 2 排 放 量 为 临 时 估 算 值 由 于 现 有 的 研 究 有 限, 因 此 对 于 净 陆 地 大 气 通 量 及 其 分 量, 不 确 定 性 范 围 采 用 65% 的 信 度 区 间, 并 且 不 包 括 年 际 变 率 ( 见 7.3 节 ) NA 表 示 无 法 获 得 资 料 20 世 纪 80 年 代 20 世 纪 90 年 代 大 气 CO 2 增 加 3.3 ± ± ± 0.1 化 石 燃 料 燃 烧 的 大 气 CO 2 增 加 5.4 ± ± ± 0.3 海 洋 进 入 大 气 的 净 CO 2 通 量 1.8 ± ± ± 0.5 陆 地 进 入 大 气 的 净 CO 2 通 量 0.3 ± ± ± 0.6 分 解 如 下 : 土 地 利 用 变 化 通 量 剩 余 的 陆 地 汇 1.4 (0.4 ~ 2.3) 1.7 ( 3.4 ~ 0.2) 1.6 (0.5 ~ 2.7) NA 2.6 ( 4.3 ~ 0.9) NA 3 化 石 燃 料 燃 烧 产 生 的 CO 2 排 放 包 括 源 自 化 石 燃 料 生 产 分 配 和 消 费 的 排 放 以 及 源 自 水 泥 生 产 的 排 放 排 放 10 亿 吨 碳 相 当 于 排 放 36.7 亿 吨 CO 2 4 正 如 7.3 节 中 所 解 释 的 那 样, 土 地 利 用 变 化 排 放 的 不 确 定 性 范 围 以 及 整 个 碳 循 环 平 衡 的 不 确 定 性 范 围 只 能 采 用 65% 的 信 度 区 间 26

9 图 TS.3. 全 球 平 均 CO 2 浓 度 的 年 变 化 ( 灰 色 条 纹 ) 以 及 根 据 两 个 不 同 的 观 测 网 资 料 所 计 算 的 五 年 平 均 ( 红 色 和 下 部 的 黑 色 台 阶 线 条 ) 五 年 平 均 平 滑 了 与 和 1997 年 强 ENSO 事 件 相 关 的 短 期 扰 动 五 年 平 均 中 的 不 确 定 性 由 红 色 线 条 和 下 部 黑 色 线 条 之 间 的 差 异 来 表 示, 其 量 级 为 0.15ppm 上 部 的 台 阶 线 条 表 示 所 有 化 石 燃 料 燃 烧 产 生 的 排 放 都 留 存 在 大 气 中 而 没 有 其 它 排 放 时 可 能 产 生 的 年 增 加 { 图 7.4} CO 2 排 放 和 增 加 2005 年 CH 4 浓 度 约 为 1774ppb, 是 工 业 化 前 浓 度 的 两 倍 以 上 在 过 去 1 万 年 间, 大 气 CH 4 浓 度 在 580~730ppb 之 间 缓 慢 变 化 ; 但 在 过 去 两 个 世 纪 里 增 加 了 约 1000ppb, 是 该 气 体 在 至 少 过 去 8 万 年 里 最 快 的 变 化 在 20 世 纪 70 年 代 末 期 和 80 年 代 初 期,CH4 浓 度 增 长 率 达 到 最 大 值, 每 年 增 长 1% 以 上 但 自 20 世 纪 90 年 代 初 期 以 来, 增 长 率 大 幅 度 下 降, 在 从 1999 至 2005 年 的 六 年 里, 增 长 率 接 近 零 当 排 放 超 过 清 除 时,CH 4 浓 度 增 加 近 期 增 长 率 的 降 低 意 味 着 目 前 的 排 放 几 乎 与 清 除 相 当, 这 主 要 是 由 于 羟 基 (OH) 的 氧 化 自 TAR 以 来, 使 用 两 种 独 立 示 踪 物 ( 甲 基 氯 仿 和 14 CO) 所 进 行 的 新 的 研 究 表 明, 没 有 发 现 全 球 OH 浓 度 存 在 重 大 的 长 期 变 化 因 此, 自 1993 年 以 来, 大 气 CH4 增 长 率 的 降 低 可 能 是 由 于 在 总 排 放 保 持 近 似 恒 定 期 间 大 气 接 近 平 衡 {2.3, 7.4, FAQ 7.1} 自 工 业 化 时 期 以 来, 大 气 CH 4 浓 度 增 加 所 产 生 的 辐 射 强 迫 为 +0.48±0.05Wm 2 在 温 室 气 体 中, 该 强 迫 仅 次 于 CO 2 位 于 第 二 {2.3 } 当 前 大 气 CH 4 水 平 是 由 于 持 续 的 人 为 排 放 ( 大 于 自 然 排 放 ) 所 造 成 的 根 据 观 测 到 的 浓 度 以 及 对 清 除 速 率 的 独 立 估 算, 可 以 很 好 地 确 定 CH 4 总 排 放 量, 但 来 自 单 独 CH 4 源 的 排 放 尚 不 能 象 总 排 放 那 样 被 很 好 地 确 定, 并 且 大 多 是 生 物 源, 包 括 来 自 湿 地 反 刍 动 物 稻 田 和 生 物 质 燃 烧 的 排 放, 来 自 工 业 源 包 括 与 化 石 燃 料 相 关 的 排 放 的 贡 献 较 小 对 CH 4 源 的 了 解, 以 及 对 过 去 65 万 年 间 CH 4 浓 度 的 自 然 范 围 很 小 ( 图 TS.1) 而 自 1750 年 以 来 CH 4 浓 度 剧 烈 增 加 ( 图 TS.2) 的 事 实 的 了 解, 可 以 确 定 观 测 到 的 CH 4 长 期 变 化 很 可 能 是 由 于 人 类 活 动 造 成 的 {2.3, 6.4, 7.4} 大 气 CH 4 增 长 率 除 了 在 过 去 15 年 里 降 低 以 外, 还 呈 现 出 很 大 的 年 际 变 率, 这 尚 未 得 到 充 分 的 解 释 1996 至 2001 年 间 年 际 变 率 的 最 大 贡 献 可 能 源 自 湿 地 和 生 物 质 燃 烧 排 放 的 变 化 几 个 研 究 指 出, 湿 地 CH 4 排 放 对 于 温 度 非 常 敏 感, 并 受 到 水 文 学 变 化 的 影 响 现 有 模 式 估 算 指 出, 由 于 未 来 气 候 变 化, 所 有 的 湿 地 排 放 会 增 加, 但 这 种 正 反 馈 的 量 级 变 化 很 大 {7.4} 2005 年 N 2 O 浓 度 为 319ppb, 大 约 比 工 业 化 前 的 数 值 高 18% 在 过 去 几 十 年 里,N 2 O 近 似 以 每 年 约 0.8ppb 的 速 率 线 性 增 加 冰 芯 资 料 表 明, 在 工 业 化 前 的 11,500 年 里, 大 气 N 2 O 浓 度 的 变 化 小 于 10ppb {2.3, 6.4, 6.5} 目 前, 自 工 业 化 以 来 N 2 O 增 加 所 产 生 的 辐 射 强 迫 为 +0.16±0.02Wm 2, 主 要 是 源 于 人 类 活 动, 特 别 是 农 业 及 相 关 的 土 地 利 用 变 化 根 据 当 前 的 估 算, 约 40% 的 N 2 O 总 排 放 是 人 为 的, 但 对 单 独 源 排 放 的 估 算 尚 存 在 相 当 大 的 不 确 定 性 {2.3, 7.4} 27

10 TS 大 气 中 卤 烃 平 流 层 臭 氧 对 流 层 臭 氧 和 其 它 气 体 的 变 化 CFCs 和 含 氢 氯 氟 烃 (HCFCs) 是 纯 粹 人 为 排 放 的 温 室 气 体, 有 着 广 泛 的 用 途 由 于 在 蒙 特 利 尔 议 定 书 下 正 逐 步 淘 汰 这 些 气 体, 因 此 其 排 放 已 经 减 少 由 于 自 然 清 除 过 程, 目 前 大 气 中 CFC-11 和 CFC-113 的 浓 度 正 在 降 低 自 TAR 以 来, 极 地 雪 芯 中 的 观 测 资 料 已 经 扩 充 了 现 有 的 这 些 温 室 气 体 时 间 序 列 的 信 息 冰 芯 和 实 地 观 测 资 料 证 实, 工 业 源 是 观 测 到 的 大 气 CFCs 和 HCFCs 增 加 的 主 要 原 因 {2.3} 2005 年, 蒙 特 利 尔 议 定 书 所 管 制 的 气 体 对 直 接 辐 射 强 迫 的 贡 献 为 +0.32±0.03Wm 2, 其 中 CFC-12 继 续 成 为 第 三 种 最 重 要 的 长 生 命 期 的 辐 射 强 迫 因 子 作 为 一 个 群 体, 这 些 气 体 对 长 生 命 期 温 室 气 体 产 生 的 总 辐 射 强 迫 的 贡 献 约 为 12% {2.3} 京 都 议 定 书 所 包 括 的 工 业 氟 化 气 体 ( 氢 氟 碳 化 物 (HFCs) 全 氟 化 碳 (PFCs) 和 六 氟 化 硫 (SF 6 )) 的 浓 度 相 对 很 小, 但 正 在 迅 速 增 加 2005 年, 它 们 产 生 的 总 辐 射 强 迫 为 Wm 2 {2.3} 对 流 层 臭 氧 是 短 生 命 期 的 温 室 气 体, 由 大 气 中 前 体 物 质 的 化 学 反 应 所 产 生, 具 有 很 大 的 空 间 和 时 间 变 率 改 进 后 的 观 测 和 模 拟 已 经 提 高 了 对 形 成 对 流 层 臭 氧 的 化 学 前 体 物 质 的 认 识, 它 们 主 要 是 一 氧 化 碳 氮 氧 化 物 ( 包 括 各 种 来 源 和 闪 电 的 可 能 长 期 趋 势 ) 和 甲 醛 总 体 而 言, 基 于 最 根 本 的 过 程, 当 前 模 式 可 以 成 功 地 模 拟 目 前 全 球 对 流 层 臭 氧 分 布 的 主 要 特 征 新 的 卫 星 和 实 地 观 测 资 料 提 供 了 关 于 这 些 模 式 的 重 要 的 全 球 限 制 可 是, 这 些 模 式 重 建 与 大 尺 度 排 放 或 气 候 变 化 相 关 的 臭 氧 变 化 的 能 力 的 信 度 较 低, 而 且 这 些 模 式 模 拟 观 测 到 的 20 世 纪 臭 氧 浓 度 长 期 变 化 趋 势 的 信 度 也 较 低 {7.4} 对 流 层 臭 氧 所 产 生 的 辐 射 强 迫 估 计 为 +0.35[+0.25~+0.65]Wm 2, 其 科 学 认 识 水 平 为 中 等 自 TAR 以 来, 该 辐 射 强 迫 的 最 佳 估 计 值 并 未 改 变 观 测 表 明, 过 去 几 十 年 里 许 多 地 方 的 对 流 层 臭 氧 变 化 趋 势 在 符 号 和 量 级 上 变 化 都 很 大, 但 在 低 纬 度 地 区, 主 要 表 现 为 相 当 大 的 增 加 趋 势 与 TAR 相 比, 对 自 工 业 化 以 来 因 对 流 层 臭 氧 增 加 所 产 生 辐 射 强 迫 的 模 式 研 究 在 复 杂 性 和 综 合 性 上 都 得 到 大 大 改 进 {2.3, 7.4} 对 流 层 臭 氧 变 化 与 空 气 质 量 和 气 候 变 化 相 关 一 些 研 究 已 经 表 明, 夏 季 白 天 的 臭 氧 浓 度 与 温 度 强 烈 相 关 这 种 相 关 似 乎 反 映 了 与 温 度 相 关 的 挥 发 性 生 物 有 机 碳 排 放 硝 酸 过 氧 化 乙 酰 热 分 解 ( 作 为 氮 氧 化 物 (NOx) 的 汇 ) 以 及 高 温 与 区 域 停 滞 联 合 的 贡 献 1988 年 夏 季, 异 常 的 炎 热 和 停 滞 条 件 是 美 国 东 北 部 臭 氧 地 表 水 平 达 到 最 高 记 录 年 份 的 原 因 2003 年 的 欧 洲 夏 季 热 浪 也 与 异 常 高 的 局 地 臭 氧 地 表 水 平 相 关 { 框 7.4} 蒙 特 利 尔 议 定 书 管 制 气 体 造 成 的 平 流 层 臭 氧 破 坏 所 产 生 的 辐 射 强 迫 被 重 新 估 算 为 0.05±0.10Wm 2, 小 于 TAR 的 数 值, 具 有 中 等 科 学 认 识 水 平 尽 管 20 世 纪 80 年 代 和 90 年 代 期 间 观 测 到 的 愈 来 愈 大 的 全 球 平 流 层 臭 氧 耗 损 趋 势 不 再 发 生, 但 全 球 平 流 层 臭 氧 仍 然 比 20 世 纪 80 年 代 以 前 的 值 大 约 低 4%, 并 且 尚 不 清 楚 臭 氧 层 是 否 已 经 开 始 恢 复 除 了 臭 氧 的 化 学 破 坏 以 外, 动 力 学 变 化 也 可 能 导 致 北 半 球 中 纬 度 臭 氧 的 减 少 {2.3 } 人 类 活 动 直 接 排 放 的 水 汽 对 辐 射 强 迫 的 贡 献 可 以 忽 略 不 计 可 是, 随 着 全 球 平 均 温 度 的 增 加, 对 流 层 水 汽 浓 度 增 加, 这 表 示 了 一 种 关 键 反 馈, 但 不 是 一 种 气 候 变 化 强 迫 人 类 主 要 通 过 灌 溉 向 大 气 直 接 排 放 水 汽, 这 也 是 一 种 可 能 的 强 迫 因 子, 但 不 到 大 气 水 汽 自 然 来 源 的 1% 通 过 化 石 燃 料 燃 烧 直 接 向 大 气 注 入 水 汽 要 大 大 低 于 农 业 活 动 排 放 的 水 汽 {2.5} 基 于 化 学 输 送 模 式 研 究, 由 于 CH 4 氧 化 导 致 的 平 流 层 水 汽 增 加 所 产 生 的 辐 射 强 迫 估 计 为 +0.07±0.05Wm 2 对 此 的 科 学 认 识 水 平 很 低, 因 为 CH 4 对 近 对 流 层 顶 水 汽 变 化 垂 直 结 构 的 贡 献 尚 不 确 定 导 致 平 流 层 水 汽 增 加 从 而 产 生 辐 射 强 迫 的 其 它 潜 在 人 为 原 因 尚 未 得 到 很 好 地 认 识 {2.3} 28

11 技术摘要 TS.2.2 气溶胶 面已经取得重大进展 对于生物质燃烧产生的 气溶胶 目前估算的直接辐射强迫已经从负值 变为接近零 这是因为估计值受到这些气溶胶 在云层以上出现的强烈影响 首次得到了硝酸 盐气溶胶的辐射强迫 对于矿物粉尘 其直接 辐射强迫的范围缩小了 这是因为其人为分量 估计值减小 {2.4} 和以前相比 目前可以更好地量化气溶胶 的直接辐射强迫 这体现了自TAR以来的一个 主要进展 当时对几个分量的科学认识水平很 低 现在 首次可以得到所有气溶胶的总直接 辐射强迫为 0.5±0.4Wm 2 科学认识水平为中 等 大气模式已经得到改进 许多模式现在能 够描述所有重要的气溶胶分量 气溶胶的特性 变化很大 这会影响它们吸收和散射辐射的程 度 因而不同类型的气溶胶 可能具有净的降冷或变暖效 总的气溶胶光学厚度 应 在北半球许多大陆地 区 可以清楚地辨别出主要 由硫酸盐 有机碳 黑碳 硝酸盐和工业粉尘组成的工 业气溶胶 实地观测 卫 星和地基观测的改进(见图 TS.4)已经能够验证全球气 溶胶模式的模拟结果 这些 改进允许首次对气溶胶的总 直接辐射强迫进行量化 这 是 自 TAR以 来 的 一 个 重 要 进展 单一气溶胶的直接 辐射强迫仍不确定 根据 模式估算 硫酸盐的辐射 强迫约为 0.4±0.2Wm 2 来 自化石燃料的有机碳的辐 射强迫为 0.05±0.05Wm 2 来自化石燃料的黑碳的辐 射强迫为+0.2±0.15Wm 2 生物质燃烧的辐射强迫为 +0.03±0.12Wm 2 硝酸盐的 辐射强迫为 0.1±0.1Wm 2 矿物粉尘的辐射强迫为 0.1±0.2Wm 2 两个最近的 排放储量研究支持来自冰芯 的资料 认为全球人为硫酸 盐排放在 年期间 减少 硫酸盐强迫的地理分 图TS.4. (上)通过卫星观测资料确定的2001年1 3月在中等可见光波段总的气溶胶光学厚度 布也发生改变 {2.4, 6.6} (由于自然和人为气溶胶产生) (下)2001年8 10月总的气溶胶光学厚度 说明了工业的和 自TAR以来 在估算生 物质燃烧 硝酸盐和矿物粉 尘所产生的直接辐射强迫方 生物质燃烧产生的气溶胶的季节性变化 资料来自卫星观测 并得到图中所示地点的两种不 同地基观测资料的补充(详见2.4.2节) {图2.11} 29

12 人 为 气 溶 胶 对 水 云 的 影 响 可 产 生 间 接 的 云 反 照 率 效 应 ( 参 见 TAR 中 最 初 的 间 接 效 应 ), 首 次 得 到 的 最 佳 估 计 值 为 0.7[ 0.3~1.8]Wm 2 自 TAR 以 来, 估 算 液 态 水 云 反 照 率 效 应 的 全 球 模 式 数 量 已 经 大 大 增 加, 并 且 以 更 为 严 格 的 方 式 对 这 些 估 计 值 进 行 了 评 估 对 这 一 辐 射 强 迫 的 估 算 来 自 多 个 模 式 的 研 究, 考 虑 了 更 多 的 气 溶 胶 种 类, 并 更 详 细 地 描 述 了 气 溶 胶 云 的 相 互 作 用 过 程 包 括 更 多 气 溶 胶 种 类 或 受 卫 星 观 测 资 料 约 束 的 模 式 研 究, 倾 向 于 产 生 相 对 较 弱 的 云 反 照 率 效 应 尽 管 自 TAR 以 来 已 经 取 得 进 展, 缩 小 了 强 迫 估 计 值 的 范 围, 但 在 观 测 和 过 程 模 拟 两 方 面 仍 然 存 在 很 大 的 不 确 定 性, 导 致 低 的 科 学 认 识 水 平, 相 对 于 TAR 的 很 低 水 平 而 言, 已 经 是 一 个 提 高 {2.4, 7.5, 9.2} 气 溶 胶 的 其 它 效 应 包 括 云 的 生 命 期 效 应 半 直 接 效 应 和 气 溶 胶 冰 云 的 相 互 作 用 这 些 效 应 被 看 成 是 气 候 响 应 的 一 部 分, 而 不 是 辐 射 强 迫 {2.4, 7.5} TS.2.3 航 空 凝 结 尾 迹 和 卷 云 土 地 利 用 及 其 它 效 应 源 自 全 球 航 空 的 持 续 线 性 凝 结 尾 迹 对 辐 射 强 迫 的 贡 献 很 小, 为 +0.01[+0.003~+0.03]Wm 2, 科 学 认 识 水 平 为 低 这 一 最 佳 估 计 值 要 小 于 TAR 中 的 数 值, 其 中 的 差 异 源 于 对 凝 结 尾 迹 范 围 的 最 新 观 测 以 及 凝 结 尾 迹 光 学 厚 度 估 算 值 的 减 小 目 前 尚 不 能 得 到 对 伸 展 性 凝 结 尾 迹 净 强 迫 的 估 计 值 它 们 对 卷 云 的 影 响 以 及 航 空 气 溶 胶 对 本 底 云 的 全 球 影 响 仍 然 未 知 {2.6} 人 为 引 起 的 土 地 利 用 变 化 已 经 增 加 了 全 球 地 表 反 照 率, 产 生 的 辐 射 强 迫 为 0.2±0.2Wm 2, 和 TAR 的 数 值 相 同, 为 中 低 科 学 认 识 水 平 沉 积 在 雪 上 的 黑 碳 气 溶 胶 降 低 了 地 表 反 照 率, 估 计 产 生 的 相 关 辐 射 强 迫 为 +0.1±0.1Wm 2, 科 学 认 识 水 平 低 自 TAR 以 来, 已 经 利 用 更 好 的 方 法 对 土 地 利 用 变 化 产 生 的 辐 射 强 迫 进 行 了 各 种 估 算, 并 排 除 了 评 估 中 的 反 馈, 改 进 了 大 尺 度 观 测 的 综 合 估 算 的 不 确 定 性 包 括 目 前 植 被 和 历 史 状 态 的 分 布 和 特 性, 地 表 辐 射 过 程 的 参 数 化, 以 及 模 式 气 候 变 量 的 偏 差 雪 中 烟 尘 微 粒 的 存 在 导 致 雪 反 照 率 的 降 低, 产 生 正 的 强 迫, 而 云 则 影 响 融 雪 关 于 烟 尘 结 合 到 雪 中 的 方 式, 不 确 定 性 很 大, 因 而 其 光 学 特 性 也 存 在 很 大 的 不 确 定 性 {2.5} 预 计 在 某 些 地 区, 土 地 利 用 变 化 对 气 候 的 影 响 具 有 局 地 的 重 要 性, 但 在 全 球 尺 度 上, 与 温 室 气 体 变 暖 相 比, 其 影 响 很 小 人 类 活 动 导 致 的 陆 地 表 面 ( 植 被 土 壤 和 水 ) 变 化 能 通 过 改 变 辐 射 云 地 表 粗 糙 度 和 地 表 温 度 而 极 大 地 影 响 局 地 气 候 在 区 域 尺 度 上, 植 被 覆 盖 变 化 也 能 对 地 表 能 量 和 水 分 平 衡 产 生 实 质 性 影 响 这 些 影 响 涉 及 到 非 辐 射 过 程, 这 意 味 着 不 能 用 辐 射 强 迫 来 量 化 它 们, 科 学 认 识 水 平 很 低 {2.5, 7.2, 9.3, 框 11.4} 人 为 能 量 生 产 过 程 的 热 量 释 放 在 城 市 地 区 可 能 相 当 大, 但 在 全 球 尺 度 上 并 不 重 要 {2.5} TS.2.4 由 于 太 阳 活 动 和 火 山 爆 发 造 成 的 辐 射 强 迫 关 于 总 的 太 阳 辐 照 度 的 连 续 监 测 到 现 在 已 经 有 28 年 了 资 料 表 明, 太 阳 辐 照 度 有 一 确 定 的 11 年 周 期, 从 周 期 的 最 小 值 到 最 大 值, 太 阳 辐 照 度 存 在 0.08% 的 变 化, 其 长 期 趋 势 不 显 著 新 的 资 料 更 精 确 地 量 化 了 在 宽 广 的 波 长 范 围 内 太 阳 光 谱 通 量 的 变 化 与 变 化 的 太 阳 活 动 有 关 由 于 使 用 高 质 量 的 多 种 仪 器 测 量 而 提 高 的 校 准 也 有 助 于 加 深 认 识 当 前 关 于 太 阳 物 理 过 程 和 辐 照 度 变 率 的 已 知 来 源 的 认 识 表 明 在 过 去 的 两 个 太 阳 周 期 间 有 可 以 比 较 的 发 光 水 平, 包 括 太 阳 周 期 的 最 小 值 当 代 知 道 的 关 于 辐 照 度 变 化 的 基 本 原 因 是 太 阳 黑 子 的 太 阳 圆 盘 ( 主 要 表 现 为 紧 密 的 黑 暗 的 特 征, 这 里 辐 射 局 地 被 消 耗 ) 和 太 阳 光 球 上 的 光 斑 ( 主 要 表 现 大 范 围 的 发 亮 特 征, 这 里 太 阳 辐 射 被 局 地 增 强 ) 的 存 在 {2.7} 估 算 的 从 1750 年 以 来 由 于 太 阳 输 出 量 的 变 化 造 成 的 直 接 辐 射 强 迫 为 +0.12[+0.06 至 +0.3]Wm 2, 这 个 数 值 不 到 TAR 中 给 出 的 估 计 值 的 一 半, 对 此 科 学 认 识 水 平 较 低 减 少 的 辐 射 强 迫 估 计 主 要 是 由 于 对 1610 年 ( 蒙 德 尔 极 小 期 ) 以 来 太 阳 辐 照 度 长 期 变 化 的 重 新 评 估 : 使 用 太 阳 磁 场 通 量 变 化 模 式 ( 不 使 用 地 磁 的 宇 宙 射 线 产 生 的 或 恒 星 的 代 用 资 料 ) 进 行 的 新 的 重 建 资 料 ; 30

13 提 高 的 对 近 来 太 阳 变 化 及 其 与 物 理 过 程 的 关 系 的 认 识 ; 以 及 对 象 太 阳 一 样 的 行 星 变 化 的 重 新 评 估 尽 管 这 导 致 了 科 学 认 识 水 平 上 的 一 次 提 高, 即 从 TAR 非 常 低 的 认 识 到 本 次 报 告 低 的 认 识, 然 而 由 于 缺 少 直 接 的 观 测 和 对 长 时 间 尺 度 上 太 阳 变 率 机 制 的 不 全 面 认 识, 还 存 在 很 大 的 不 确 定 性 {2.7, 6.6} 尽 管 受 太 阳 调 节 的 大 气 宇 宙 射 线 离 子 与 全 球 平 均 的 低 层 云 覆 盖 之 间 的 经 验 关 系 已 经 被 揭 示, 但 是 系 统 的 间 接 的 太 阳 影 响 的 证 据 仍 是 不 明 确 的 研 究 表 明 到 达 对 流 层 的 具 有 充 分 能 量 的 银 河 系 宇 宙 射 线 可 以 改 变 了 云 凝 结 核 的 分 布 以 及 相 应 的 微 物 理 成 份 ( 云 滴 数 和 浓 度 ), 从 而 产 生 与 对 流 层 气 溶 胶 的 间 接 云 反 照 率 影 响 相 似 的 云 过 程 变 化 以 及 造 成 气 候 的 间 接 太 阳 强 迫 研 究 已 经 探 索 了 与 特 定 区 域 或 用 有 限 云 型 或 有 限 时 间 内 云 有 关 的 各 种 相 关 ; 然 而, 宇 宙 射 线 的 时 间 序 列 似 乎 与 1991 年 以 后 全 球 总 的 云 覆 盖 或 1994 年 后 全 球 低 层 云 覆 盖 并 不 对 应 由 于 缺 少 可 以 被 证 明 的 物 理 机 制 以 及 对 影 响 云 覆 盖 变 化 的 其 它 因 子 的 清 楚 认 识, 这 将 使 银 河 系 宇 宙 射 线 引 起 的 气 溶 胶 变 化 与 云 形 成 之 间 的 关 系 变 成 一 个 有 争 议 的 问 题 {2.7} 突 然 的 火 山 爆 发 显 著 地 增 加 了 平 流 层 硫 酸 盐 气 溶 胶 的 浓 度 一 次 火 山 爆 发 可 以 从 此 使 全 球 平 均 气 候 变 冷 若 干 年 火 山 气 溶 胶 不 仅 干 扰 平 流 层 和 地 表 / 对 流 层 的 辐 射 能 量 收 支, 而 且 以 偶 然 的 方 式 干 扰 气 候 许 多 过 去 事 件 在 硫 酸 盐 和 温 度 记 录 的 冰 芯 观 测 中 是 很 明 显 的 从 1991 年 以 来 皮 纳 图 博 火 山 爆 发 以 来, 没 有 爆 发 性 火 山 爆 发 事 件 发 生, 皮 纳 图 博 火 山 爆 发 向 平 流 层 大 气 喷 射 了 重 要 的 物 质 然 而, 目 前 火 山 爆 发 的 潜 力 还 是 存 在 的, 而 且 比 1991 年 皮 纳 图 博 火 山 爆 发 大 很 多, 这 将 可 能 造 成 更 大 的 辐 射 强 迫 和 长 期 的 气 候 系 统 变 冷 {2.7,6.4,6.6,9.2} TS.2.5 净 全 球 辐 射 强 迫, 全 球 变 暖 潜 势 和 强 迫 型 态 从 T A R 以 来, 关 于 人 类 活 动 影 响 气 候 变 暖 和 变 冷 的 认 识 已 经 有 很 大 提 高, 从 而 对 1750 年 以 来 人 类 活 动 的 影 响 为 净 的 正 强 迫 +1.6[+0.6to+2.4]Wm 2 有 了 非 常 高 的 信 度 从 TAR 以 来, 对 强 迫 机 制 增 进 的 认 识 和 更 好 的 量 化 使 首 次 得 到 一 综 合 的 净 的 人 类 活 动 辐 射 强 迫 变 成 可 能 把 每 一 强 迫 因 子 和 它 们 的 不 确 定 性 结 合 在 一 起 得 出 了 综 合 的 人 类 辐 射 强 迫 估 计 的 概 率 分 布 ( 图 TS.5); 太 阳 辐 照 度 变 化 造 成 的 辐 射 强 迫 最 可 能 的 值 大 约 比 估 计 值 大 一 个 量 级 由 于 估 计 的 范 围 是 +0.6 至 +2.4Wm 2, 因 此 对 于 由 于 人 类 活 动 造 成 的 净 的 正 的 辐 射 强 迫 有 较 高 的 信 度 LLGHG 总 的 贡 献 是 +2.63±0.26Wm 2, 这 是 主 要 的 辐 射 强 迫 项 并 且 有 最 高 的 科 学 认 识 水 平 对 比 而 言, 还 没 有 很 好 地 认 识 对 负 的 强 迫 有 贡 献 的 总 的 直 接 气 溶 胶 云 反 照 率 和 地 表 反 照 率, 还 有 比 较 大 的 不 确 定 性 净 估 计 的 范 围 增 加 了 负 的 强 迫 项, 这 比 正 的 强 迫 项 有 更 大 的 不 确 定 性 估 计 云 反 照 率 影 响 时 的 不 确 定 性 性 质 造 成 了 分 布 方 面 值 得 注 意 的 非 对 称 性 分 布 上 的 不 确 定 性 包 括 结 构 方 面 ( 例 如, 在 组 成 方 面 极 端 事 件 的 表 征, 缺 少 任 何 权 重 的 辐 射 强 迫 机 制, 没 有 考 虑 和 定 量 辐 射 强 迫 的 可 能 性 ) 和 统 计 方 面 ( 例 如, 关 于 描 述 组 成 因 子 不 确 定 性 分 布 的 类 型 ) {2.7, 2.9} 全 球 变 暖 潜 势 ( G W P ) 对 于 比 较 不 同 LLGHGs 排 放 情 景 下 潜 在 气 候 影 响 是 一 种 有 用 的 度 量 尺 度 ( 见 表 TS.2) 全 球 变 暖 潜 势 以 单 位 质 量 的 脉 冲 排 放 比 较 规 定 时 间 内 的 ( 例 如, 100 年 ) 总 辐 射 强 迫, 它 是 一 种 比 较 与 不 同 温 室 气 体 排 放 有 联 系 的 潜 在 气 候 变 化 的 途 径 已 有 研 究 表 明 GWP 概 念 存 在 不 足, 这 种 不 足 特 别 体 现 在 使 用 它 评 估 短 生 命 物 种 的 影 响 {2.10} 对 于 所 考 虑 的 实 际 的 强 迫 强 度 和 范 围, 证 据 表 明 在 全 球 平 均 的 辐 射 强 迫 和 全 球 平 均 的 地 表 温 度 响 应 之 间 是 一 种 近 似 的 线 性 关 系 对 于 不 同 的 强 迫 因 子, 辐 射 强 迫 的 空 间 型 态 是 不 同 的 然 而, 气 候 响 应 的 空 间 信 号 通 常 并 不 象 预 期 的 那 样 与 强 迫 的 空 间 分 布 型 态 相 对 应 气 候 响 应 的 空 间 型 态 主 要 受 气 候 过 程 和 反 馈 的 控 制 例 如, 海 冰 - 反 照 率 反 馈 往 往 增 强 高 纬 度 的 响 应 响 应 的 空 间 型 态 也 受 到 海 陆 之 间 热 惯 性 差 异 的 影 响 {2.8, 9.2} 如 果 这 种 结 构 有 助 于 影 响 大 气 结 构 或 环 流 31

14 技术摘要 全球平均辐射强迫 概率分布 ႑ क़ 图 TS.5. (a) 2005年各种因子和物理构成的全球平均的辐射强迫(RF)和它们90%的信度区间 右边一栏说明最佳估计和信度区间(RF值) 强迫的典型地理范围(空间尺度) 和如2.9节所解释的表明科学信度水平的科学认识水平(LOSU) 给出了CH4 N2O和卤烃的误差 也给 出了净的人为辐射强迫及其范围 由于一些因子的非对称的不确定性范围 通过每一项的直接相加得不到最佳估计和不确定性范围 这里 给出的值是用如2.9节所讨论的蒙特卡罗(Monte Carlo)方法得到的 这里没有包括其它的强迫因子 被认为只有非常低的科学认识水平 火山气溶胶尽管是一种另外的自然强迫形式 但由于它们的突然性质而没有在这里予以考虑 线性的飞行云范围没有包括飞行对云的其它 可能影响 (b)如(a)所示的各种人为因子的全球平均的综合的辐射强迫的概率分布 分布是通过结合每一因子的最佳估计和不确定性计算 得到的 通过负的强迫项显著地增加了分布的范围 它比正的强迫项有更大的不确定性 {2.9.1, 2.9.2; 图 2.20} 32

15 TS.2 相 对 于 CO 2 的 生 命 期 辐 射 效 率 和 直 接 的 (CH 4 除 外 ) 全 球 变 暖 潜 势 (GWP){Table 2.14 工 业 用 名 辐 射 特 定 时 段 的 全 球 变 暖 潜 势 或 通 用 名 称 生 命 期 效 率 SAR ( 年 ) 化 学 分 子 式 ( 年 ) (W m 2 ppb 1) (100- 年 ) 20- 年 100- 年 500- 年 二 氧 化 碳 CO 2 见 注 释 a b 1.4x 甲 烷 CH 4 12 c 3.7x 氧 化 亚 氮 N 2 O x 蒙 特 利 尔 公 约 限 制 的 物 质 CFC-11 CCl 3 F ,800 6,730 4,750 1,620 CFC-12 CCl 2 F ,100 11,000 10,900 5,200 CFC-13 CClF ,800 14,400 16,400 CFC-113 CCl 2 FCClF ,800 6,540 6,130 2,700 CFC-114 CClF 2 CClF ,040 10,000 8,730 CFC-115 CClF 2 CF 3 1, ,310 7,370 9,990 哈 龙 CBrF ,400 8,480 7,140 2,760 哈 龙 CBrClF ,750 1, 哈 龙 CBrF 2 CBrF ,680 1, 四 氯 化 碳 CCl ,400 2,700 1, 甲 基 溴 CH 3 Br 甲 基 氯 仿 CH 3 CCl HCFC-22 CHClF ,500 5,160 1, HCFC-123 CHCl 2 CF HCFC-124 CHClFCF , HCFC-141b CH 3 CCl 2 F , HCFC-142b CH 3 CClF ,800 5,490 2, HCFC-225ca CHCl 2 CF 2 CF HCFC-225cb CHClFCF 2 CClF , 氢 氟 碳 化 物 HFC-23 CHF ,700 12,000 14,800 12,200 HFC-32 CH 2 F , HFC-125 CHF 2 CF ,800 6,350 3,500 1,100 HFC-134a CH 2 FCF ,300 3,830 1, HFC-143a CH 3 CF ,800 5,890 4,470 1,590 HFC-152a CH 3 CHF HFC-227ea CF 3 CHFCF ,900 5,310 3,220 1,040 HFC-236fa CF 3 CH 2 CF ,300 8,100 9,810 7,660 HFC-245fa CHF 2 CH 2 CF , HFC-365mfc CH 3 CF 2 CH 2 CF , HFC-43-10mee CF 3 CHFCHFCF 2 CF ,300 4,140 1, 全 氟 化 合 物 六 氟 化 硫 SF 6 3, ,900 16,300 22,800 32,600 三 氟 化 氮 NF ,300 17,200 20,700 PFC-14 CF 4 50, ,500 5,210 7,390 11,200 PFC-116 C 2 F 6 10, ,200 8,630 12,200 18,200 33

16 表 TS.2 ( 续 ) 工 业 用 名 辐 射 特 定 时 段 的 全 球 变 暖 潜 势 或 通 用 名 称 生 命 期 辐 射 效 率 SAR ( 年 ) 化 学 分 子 式 ( 年 ) (W m 2 ppb 1) (100- 年 ) 20- 年 100- 年 500- 年 全 氟 化 合 物 ( 续 ) PFC-218 C 3 F 8 2, ,000 6,310 8,830 12,500 PFC-318 c-c 4 F 8 3, ,700 7,310 10,300 14,700 PFC C 4 F 10 2, ,000 6,330 8,860 12,500 PFC C 5 F 12 4, ,510 9,160 13,300 PFC C 6 F 14 3, ,400 6,600 9,300 13,300 PFC C 10 F 18 >1,000 d 0.56 >5,500 >7,500 >9,500 三 氟 甲 基 苯 甲 醛 SF 5 CF ,200 17,700 21,200 五 氟 化 硫 氟 化 醚 HFE-125 CHF 2 OCF ,800 14,900 8,490 HFE-134 CHF 2 OCHF ,200 6,320 1,960 HFE-143a CH 3 OCF , HCFE-235da2 CHF 2 OCHClCF , HFE-245cb2 CH 3 OCF 2 CHF , HFE-245fa2 CHF 2 OCH 2 CF , HFE-254cb2 CH 3 OCF 2 CHF , HFE-347mcc3 CH 3 OCF 2 CF 2 CF , HFE-347pcf2 CHF 2 CF 2 OCH 2 CF , HFE-356pcc3 CH 3 OCF 2 CF 2 CHF HFE-449sl (HFE-7100) C 4 F 9 OCH , HFE-569sf2 C 4 F 9 OC 2 H (HFE-7200) HFE-43-10pccc124 CHF 2 OCF 2 OC 2 F 4 OCHF ,320 1, (H-Galden 1040x) HFE-236ca12 CHF 2 OCF 2 OCHF ,000 2, (HG-10) HFE-338pcc13 CHF 2 OCF 2 CF 2 OCHF ,100 1, (HG-01) 乙 基 全 氟 异 丁 基 醚 PFPMIE CF 3 OCF(CF 3 )CF 2 OCF 2 OCF ,620 10,300 12,400 碳 氢 化 合 物 及 其 它 化 合 物 直 接 影 响 二 甲 醚 CH 3 OCH <<1 二 氯 甲 烷 CH 2 Cl 氯 甲 烷 CH 3 Cl 注 释 : SAR 指 政 府 间 气 候 变 化 专 门 委 员 会 第 二 次 评 估 报 告 (1995), 用 于 在 联 合 国 气 候 变 化 框 架 公 约 下 的 报 告 a 本 次 报 告 使 用 的 CO 2 响 应 函 数 基 于 本 次 报 告 第 10 章 所 使 用 的 Bern 碳 循 环 模 式 的 修 正 版 本 (Bern2.5CC; Joos 等. 2001), 其 使 用 的 CO 2 背 景 浓 度 378 ppm,co 2 脉 冲 随 时 间 的 衰 减 是 通 过 以 下 表 达 式 给 出 3 a 0 + S a i e -t/t i 其 中 a0 = 0.217,a1 = 0.259,a2 = 0.338,a3 = 0.186,t1 = 年,t2 = 年, 和 t3 = 年,t < 1,000 年 i = 1 b 用 TAR 中 修 正 的 IPCC (1990) 简 化 表 达 式 计 算 的 CO 2 辐 射 效 率, 其 中 更 新 的 背 景 浓 度 为 378 ppm+1 ppm 的 扰 动 值 ( 见 节 ) c 如 TAR 中 CH 4 的 扰 动 生 命 期 是 12 年 ( 见 7.4 节 ) CH 4 的 GWP 包 括 臭 氧 和 平 流 层 水 汽 增 加 的 间 接 影 响 ( 见 2.10 节 ) d 假 定 的 1000 年 生 命 期 是 一 比 较 低 的 界 限 34

17 的 特 殊 方 面, 那 么 可 以 充 分 地 改 变 对 辐 射 强 迫 响 应 的 型 态 模 拟 研 究 和 资 料 比 较 表 明, 中 高 纬 度 环 流 结 构 可 能 受 到 一 些 强 迫 如 火 山 爆 发 的 影 响, 这 与 北 半 球 环 状 模 态 (NAM) 和 北 大 西 洋 涛 动 (NAO) 的 变 化 有 联 系 ( 见 第 3.1 节 和 黑 框 TS.2) 模 拟 也 表 明 吸 收 的 气 溶 胶, 特 别 是 黑 碳, 可 以 减 少 到 达 地 面 的 太 阳 辐 射, 也 可 以 加 热 区 域 尺 度 范 围 内 的 大 气, 因 而 影 响 垂 直 温 度 廓 线 和 大 尺 度 大 气 环 流 {2.8, 7.5, 9.2} 与 LLGHGs 辐 射 强 迫 空 间 型 态 的 相 对 高 的 信 度 相 比, 臭 氧 辐 射 强 迫 的 空 间 型 态 气 溶 胶 的 直 接 影 响 气 溶 胶 - 云 的 相 互 作 用 以 及 土 地 使 用 有 相 当 大 的 不 确 定 性 由 于 南 半 球 比 较 小 的 气 溶 胶 浓 度, 南 半 球 的 净 的 正 辐 射 强 迫 很 可 能 超 过 北 半 球 {2.9} TS 2.6 地 面 强 迫 和 水 分 循 环 观 测 和 模 式 表 明, 地 球 表 面 辐 射 通 量 的 变 化 影 响 地 表 热 量 和 水 汽 收 支, 因 而 与 水 分 循 环 有 关 最 近 的 研 究 表 明 一 些 强 迫 因 子 可 以 不 同 于 那 些 通 过 与 云 的 相 互 作 用 的 因 子 来 影 响 水 分 循 环 特 别 是, 气 溶 胶 也 许 可 以 比 其 它 人 为 强 迫 因 子 更 强 烈 地 影 响 水 分 循 环 的 降 水 和 其 它 方 面 地 表 存 储 的 能 量 直 接 影 响 蒸 发 和 感 热 交 换 地 表 瞬 时 的 辐 射 通 量 变 化 ( 此 后 叫 地 面 强 迫 ) 对 于 认 识 热 量 和 水 汽 地 表 收 支 变 化 以 及 相 应 的 气 候 变 化 是 一 种 有 用 的 诊 断 工 具 然 而, 与 辐 射 强 迫 不 同 的 是, 地 表 瞬 时 辐 射 通 量 可 以 被 用 来 定 量 地 比 较 不 同 因 子 对 平 衡 全 球 平 均 地 表 温 度 变 化 的 影 响 净 辐 射 强 迫 和 地 面 强 迫 在 北 半 球 有 不 同 的 赤 道 - 到 - 极 地 的 梯 度, 并 且 在 北 半 球 和 南 半 球 之 间 也 是 不 同 的 {2.9, 7.2, 7.5, 9.5} TS.3 气 候 变 化 的 观 测 为 了 增 加 对 全 球 和 区 域 尺 度 的 气 候 变 化 趋 势 变 率 和 过 程 的 认 识, 本 次 报 告 评 估 了 地 球 气 候 系 统 的 变 化, 不 仅 考 虑 了 大 气, 而 且 考 虑 了 海 洋 和 冰 雪 圈 以 及 大 气 环 流 变 化 等 现 象 使 用 直 接 方 法 的 观 测 记 录 具 有 下 面 描 述 的 变 量 长 度 : 现 在 全 球 温 度 估 计 最 早 始 于 1850 年 讨 论 了 极 端 天 气 和 气 候 事 件 的 观 测, 并 描 述 了 观 测 的 极 端 事 件 的 变 化 也 描 述 了 将 要 给 出 的 逐 渐 全 面 的 不 同 气 候 变 量 变 化 之 间 的 观 测 一 致 性 最 后 评 估 了 通 常 使 用 间 接 代 用 资 料 推 断 更 长 时 间 尺 度 ( 百 万 年 以 上 ) 气 候 变 化 的 古 气 候 信 息 TS. 3.1 大 气 变 化 : 器 测 记 录 这 次 报 告 包 括 了 全 球 和 半 球 平 均 的 分 析, 不 同 经 纬 度 和 海 拔 上 的 陆 地 和 海 洋 的 变 化 以 及 趋 势 分 布 从 TAR 以 来, 观 测 资 料 的 改 进 和 校 正 更 详 细 的 分 析 方 法 和 延 长 的 时 间 序 列 允 许 对 大 气 温 度 降 水 湿 度 风 和 环 流 进 行 更 深 入 的 分 析 气 候 极 端 事 件 是 气 候 变 率 的 主 要 表 现, 本 次 报 告 包 括 了 新 的 资 料, 可 以 深 入 了 解 许 多 类 型 的 极 端 事 件 的 变 化, 包 括 热 浪 干 旱 大 雨 和 热 带 气 旋 ( 包 括 飓 风 和 台 风 ){ , 3.8} 而 且, 从 TAR 以 来 的 进 步 还 体 现 在 对 许 多 季 节 和 长 期 异 常 能 否 用 气 候 变 率 的 型 态 来 描 述 方 面 的 认 识 这 些 型 态 由 于 内 部 的 相 互 作 用 和 对 陆 地 和 海 洋 山 脉 以 及 大 的 加 热 变 化 的 不 同 影 响 而 产 生 去 除 它 们 的 物 理 源, 这 些 响 应 通 常 在 区 域 内 可 以 通 过 大 气 中 与 大 尺 度 波 有 关 的 大 气 遥 相 关 感 觉 到 认 识 与 气 候 变 率 的 主 要 模 有 关 的 温 度 和 降 水 异 常 对 于 认 识 许 多 区 域 气 候 异 常 和 为 什 么 它 们 不 同 于 全 球 尺 度 的 变 化 是 必 要 的 风 暴 路 径 急 流 和 主 要 的 阻 塞 反 气 旋 出 35

18 现 的 地 区 以 及 季 风 的 变 化 也 可 以 与 这 些 变 率 的 主 要 型 态 一 起 发 生 { } TS 全 球 平 均 温 度 2005 年 和 1998 年 是 1850 年 器 测 全 球 地 表 温 度 记 录 以 来 最 暖 的 两 年 1998 年 地 表 温 度 的 加 强 是 由 于 年 的 ElNiño 事 件, 但 如 此 强 的 异 常 现 象 在 2005 年 并 没 有 出 现 最 近 12 年 中 ( 年 ) 有 11 年 位 列 1850 年 以 来 最 暖 的 12 个 年 份 之 中 (1996 年 除 外 ) {3.2} 全 球 平 均 地 表 温 度 一 直 在 增 加, 特 别 是 从 1950 年 前 后 由 于 增 加 了 几 个 暖 年, 更 新 的 近 100 全 球 地 表 温 度 的 线 性 趋 势 为 0.74 ±0.18 C( 年 ), 大 于 TAR 时 给 出 的 0.6 C±0.2 C( ) 从 到 年 总 的 温 度 增 加 为 0.76 C±0.19 C 近 50 年 的 变 暖 率 (0.13 C±0.03 C/10 年 ) 几 乎 是 近 100 年 的 两 倍 三 种 不 同 的 全 球 地 表 温 度 估 计 都 表 明 一 致 的 变 暖 趋 势, 这 种 一 致 性 也 表 现 在 各 自 的 陆 地 和 海 洋 范 围 内 海 表 温 度 (SST) 和 夜 间 海 表 气 温 之 间 ( 见 图 TS.6) {3.2} 就 半 球 和 大 陆 尺 度 而 言, 最 近 的 研 究 证 实 城 市 化 和 土 地 使 用 变 化 对 全 球 温 度 记 录 的 影 响 是 可 以 忽 略 的 ( 陆 地 上 不 到 C/10 年, 而 海 洋 上 为 0) 所 有 的 观 测 资 料 经 过 质 量 和 均 一 性 的 检 查 以 校 正 可 能 的 偏 差 在 所 使 用 的 陆 地 温 度 资 料 中 考 虑 了 城 市 区 域 实 际 的 但 是 局 地 的 影 响 城 市 化 和 土 地 使 用 与 观 测 到 的 大 范 围 海 洋 变 暖 并 不 相 关 增 加 的 证 据 表 明 城 市 热 岛 也 影 响 降 水 云 和 温 度 日 较 差 ((DTR). {3.2} 由 探 空 和 卫 星 观 测 度 对 对 流 层 中 低 层 温 度 进 行 的 新 的 分 析 表 明, 二 者 之 间 的 变 暖 率 基 本 上 是 一 致 的, 并 且 在 各 自 的 不 确 定 性 范 围 内 与 年 和 年 之 间 的 地 表 温 度 记 录 一 致 这 基 本 上 弥 合 了 TAR 中 所 指 出 的 差 异 ( 见 图 TS.7) 探 空 记 录 在 空 间 上 的 分 布 明 显 不 如 地 面 记 录 完 整 增 加 的 证 据 表 明 许 多 探 空 资 料 库 是 不 可 靠 的, 特 别 是 在 热 带 地 区 1979 年 以 来 由 卫 星 微 波 探 空 仪 (MSU) 和 先 进 的 微 波 探 空 仪 测 量 的 不 同 的 对 流 层 温 度 趋 势 之 间 还 存 在 差 异, 并 且 所 有 的 测 量 可 能 包 含 着 剩 余 误 差 然 而, 从 TAR 以 来, 通 过 对 局 地 跨 越 时 间 变 化 的 卫 星 轨 道 衰 变 和 漂 移 的 调 整, 显 著 地 改 进 了 趋 势 估 计, 并 且 资 料 集 之 间 的 差 别 也 减 小 了 如 果 考 虑 平 流 层 对 微 波 探 空 仪 (MSU) 第 2 通 道 的 影 响, 似 乎 卫 星 得 到 的 对 流 层 温 度 记 录 与 地 表 温 度 趋 势 一 致 与 MSU 得 到 的 对 流 层 温 度 变 暖 率 0.12 C-0.19 C/10 年 相 比,1979 年 以 来 全 球 地 表 的 变 暖 在 不 同 资 料 集 之 间 的 范 围 是 0.16 C C/10 年 在 热 带, 随 着 纬 度 从 地 表 到 大 部 分 对 流 层, 变 暖 可 能 在 增 强, 而 平 流 层 在 明 显 变 冷, 并 且 对 流 层 顶 在 向 更 高 趋 势 发 展 {3.4} 由 调 整 后 的 探 空 卫 星 和 再 分 析 资 料 对 平 流 层 温 度 的 估 计 都 是 一 致 的, 即 1979 年 以 来 每 10 年 变 冷 0.3 C-0.6 C( 图 TS.7) 更 长 时 间 的 探 空 记 录 ( 追 溯 到 1958 年 ) 也 表 明 平 流 的 变 冷, 但 是 受 实 际 仪 器 不 确 定 性 的 影 响 1979 年 后 变 冷 率 增 加, 但 在 最 近 的 10 年 在 减 弱 由 于 没 有 考 虑 探 空 装 置 的 变 化, 所 以 探 空 资 料 很 可 能 过 高 地 估 计 了 平 流 层 的 变 冷 由 于 平 流 层 的 变 暖 事 件 与 主 要 的 火 山 爆 发 事 件 有 关, 因 此 变 冷 的 趋 势 并 不 是 不 变 的 {3.4} 全 球 平 均 的 DTR 已 经 停 止 减 少 在 TAR 中 指 出 年 期 间 DTR 以 大 约 0.1 C /10 年 的 速 度 减 少 最 新 的 观 测 揭 示, 从 年 尽 管 日 间 和 夜 间 的 温 度 在 以 相 同 的 速 率 升 高, 但 DTR 没 有 变 化 从 一 个 地 区 到 另 一 个 地 区 趋 势 是 十 分 不 同 的 {3.2} 36

19 技术摘要 全球气温变化趋势 ୲ 图TS.6. (上) 年全球地表温度(左)和卫星观测的对流层温度(右)的线性趋势型态 灰色表示资料不完整的区域 (下)全球年平 均气温(黑点)及对应的线性拟合 左边的坐标轴表示相对于 年平均的温度距平 右边的坐标轴表示估算的实际温度 单位均是 C 图分别给出了25年(黄色) 50年(橙色) 100年(红紫色) 200年(红色)的线性趋势 蓝色的平滑曲线表示年代际变化(见附录3.A) 淡蓝色曲线表示90 的年代际误差范围 从 年到 年 全球温度增加0.76 C ± 0.19 C {问题3.1 图1 } TS 温度 环流和相关变量变化 的空间分布 在南北半球 陆地表面温度的变暖速率都 比海洋快 已有的长时间记录表明 近20年来 陆地温度增温明显快于海洋(陆地和海洋的增温 速率大约分别为0.27 C/10年和0.13 C/10年) {3.2} 近30年来全球大范围增温 最大增温幅度 出现在北半球高纬地区 最大增温期发生在北 半球冬季(12 1 2月平均)和春季(3 4 5月 平均) 近100年来 北极平均温度几乎以两倍 于其它地区的速率升高 不过 北极温度具有 很高的变率 在1925至1945年期间也观测到一 个较长的暖期 该时段内北极变暖的幅度几乎 和现在一样 但是由于此次变暖范围不是全球 37

20 技术摘要 性的 所以增温区的地理分布和近年来 的不一样 {3.2} 气温观测结果 有证据表明大尺度大气环流发生了 长期变化 如西风气流向极地方向移 动 并且强度增加 区域气候变化趋势 非常不同于全球平均气候变化趋势 反 映出大气环流 海气相互作用以及气候 系统其它组成部分的变化 文献资料记 录表明 至少从1979年到20世纪90年代 末期的大部分季节里 南北半球中纬度 西风带最大风速变强 大西洋和南大洋 极锋急流向极地移动 从20世纪60年代 到90年代北半球西风气流加强 但此后 西风强度又回复到接近长期平均值 北 半球西风气流加强改变从海洋吹向陆地 的气流 这是影响观测到的中高纬度冬 季风暴路径以及相关的降水和温度场趋 势分布型态变化的一个主要因素 基于 再分析资料的证据表明 从20世纪70年 代末的再分析记录开始直至90年代末 北半球热带外风暴发生了变化 对风场 和有效波高度的分析支持这一证据 这 些变化伴随着对流层整层和平流层低层 的冬季极涡加强 { } 许多区域气候变化能用气候变率的 众值突显型态来描述 因此 区域气候 变化可认为是用于刻画这些型态强度 图TS.7. 观测的表面气温(D) 对流层低层气温(C) 对流层中高层气温 和位相特征的指数发生变化 经常注意 (B)和平流层低层气温(A) 月平均距平相对于1979至1997年的7月滑动平 到 北大西洋西风气流和风暴路径的变 均值 虚线表示火山爆发时期 {图3.17} 率在所有时间尺度上都很重要 这些变 率可通过NAO来描述(对NAO和其它突 显型态的解释见框TS.2) 近年来 北半 海气相互作用也发生了变化 尽管ENSO有时不 球和南半球的纬向平均西风变率波动特征分别 太明显 但它仍是全球尺度上年际变率的主要 用各自的 环状模态 刻画 即北半球环状模态 模态 和南半球环状模态(NAM和SAM) 这些观测到 的变化可表示为环流向着与这些主要型态相关 年 间 北 太 平 洋 年 代 际 振 荡 的某种结构转移 北大西洋中纬度西风加强很 (PDO)的位相朝厄尔尼诺事件增多方向发展 大程度上可视为反映NAO或NAM的变化 大西 而且ENSO的演变也出现变化 与此相关的气 洋区域大气和海洋的多年代际变率也很明显 候转型影响到许多地区 包括大多数热带季风 从20世纪60年代到现在 与SAM变强相关联的 区 例如 北美区域与ENSO和太平洋 北美 南半球大气环流的变化同南极半岛强烈升温以 (PNA)遥相关型相关的变化造成整个陆地上不 及南极大陆部分地区小范围冷却有关 太平洋 38

21 技术摘要 框TS.2: 气候变率型态(模态) 大气和气候的变率分析表明 可以利用少数的主要气候变率众值突显的型态指数的振幅和符号变动 来描述变率的重要部分 一些常见的型态如下 厄尔尼诺和南方涛动(ENSO) 大气和赤道太平洋之间的耦合波动 显著周期为2-7年 ENSO通 常利用塔希提和达尔文站的表面气 NAO和NAM的正位相 压差以及中东赤道太平洋的海表温 度来衡量 北大西洋涛动(NAO) 主要描述 冬季冰岛低压和亚速尔高压的强度 变化以及它们之间的西风变化 NAO与从北大西洋到欧亚大陆的风 暴路径 温度和降水具有联系(见 框TS. 2 图1) 北半球环状模态(NAM) 冬季北 极区表面低气压和中纬度强西风的 波动 NAM与北半球和平流层的 极涡具有联系 南半球环状模态(SAM) 南极区表 面低气压和中纬度强西风的波动 类似于NAM 不同的是 SAM全 年都存在 太平洋 北美型态(PNA) 大气的 一种大尺度波列 在对流层中从副 热带西太平洋到北美东海岸表现出 一连串的高 低气压异常 ഘუ گ ٷ ဇᄝዐևഘუԲ ߛLj ഽဇ ॽټޅ ഘ ই ཀഘ ع ԛ౹ ഘუ ߛ Բ ই Բ ณ Բ ૐ ই Բฉ ܠ 框TS.2, 图1: NAO和NAM位于正位相时大气环流变化的示意图 图中给 出了气压 风场和降水的变化 暖色表示温度异常偏高的区域 蓝色表 示温度异常偏低的区域 太平洋年代际振荡(PDO) 描述北 太平洋海表温度的变化 该区域海 温与刻画阿留申低压强度的北太平洋指数(NPI)具有很强的相关 不过 该信号在太平洋大部分 区域都存在 所有这些气候变率型态在多大程度上能认为是气候系统的真实模态 这是科学研究的一个主 题 不过 有证据表明它们的存在可以导致比预想中更大幅度的区域强迫响应 特别是 20世纪观 测到的许多气候变化事实可利用这些型态的变化来解释 因此 检验气候模式对这些型态的模拟能力 (见TS.4, 框TS.7) 考虑观测到的和这些型态相联系的变化与气候系统内部变化或由人类活动造成的 气候变化之间存在多大的关系 都是十分重要的 3.6,8.4 39

22 技术摘要 大气水汽 同的气候变化特征 如北美西部气温比北美东 部偏暖 但后者的云量偏多 湿度偏大 20世 纪太平洋地区的大气呈现出重要的低频变化 年和 年 大气环流减弱 年和 年 大气环流增强 {3.2, 3.5, 3.6} 极端温度变化与变暖相一致 观测结果显 示 中纬度区域霜冻日数大范围减少 极端暖 日数(最暖10 的白昼或黑夜)增加 极端冷日 数(最冷10 的白昼或黑夜)减少(见框TS.5) 冷夜变化最显著 1951至2003年间 在有观测 资料的所有区域(76 的陆地)冷夜均减少 {3.8} 自20世纪下半叶以来 热浪一直在持续 增长 2003年夏季 发生在欧洲中西部创记录 的热浪就是近年极端气候异常的一个很好的例 子 那个夏季(6 7 8月平均)是自1780年开始 拥有器测记录以来最暖的(比先前最暖的1807年 高1.4 C) 春季欧洲陆地表面干燥是2003年极端 温度事件发生的一个重要因素 证据表明其它 地区的热浪发生频率和持续的时间也在增加 夏季热带地区陆地干燥度和高温的强相关突显 出水汽在气候调节中的重要作用 {3.8, 3.9} (b)全球海洋区域平均的距平时间序列及相应的线性趋势 距平相 尚无足够的证据确认一些如龙卷 冰雹 闪电和沙尘暴等中小尺度事件是否存在着变化 趋势 {3.8} 对于给定时段的值 (c)全球平均(80 N到80 S)的对流层上层水汽 TS 水分循环变化 水汽 云 降 水和热带风暴 对流层上层水汽也在增加 由于仪器测量 的局限性 很难评估对流层上层水汽的长期变 化 而对流层上层的辐射是很重要的 不过 现有的资料证实近20年来全球对流层上层的比 湿增加(图TS.8) 这些观测结果和观测到的温 度升高相一致 这是自TAR以来的一个重要进 展 {3.4} 对流层水汽增加(图TS.8) 自1976年以来 陆地和海洋表面的比湿普遍增加 这与温度偏 高具有密切联系 自1988年到2004年 全球海 洋上空整层水汽以每十年1.2± 0.3%(95 信度)的 速度增长 观测到的区域变化在分布型态和数 量方面与海表温度的变化及水汽混合比中相对 湿度几乎定常增加相一致 额外的大气水汽表 明降水可用水汽增加 {3.4} 40 图 TS.8.(a) 年可降水(整层水汽)的线性趋势(%/10年) 辐射与卫星亮温距平( C)的月平均时间序列 距平相对于1982至 2004年的平均值 虚线表示亮温的线性趋势(单位 C/10年) {3.4, 图3.20和3.21} 云量变化受ENSO控制 陆地上DTR大范围 下降(但并不是到处都是如此)与云量的增加相符 合 地表观测的海洋上空总云量和低云云量的 变化与卫星观测到的不一致 不过 从20世纪

23 技术摘要 全球平均降水 80年代到90年代 大气顶的辐射变化(可能部分 与ENSO现象有关)似乎和热带地区上层云量的 减少有关 这与能量收支和观测到的海洋热容 量变化相一致 {3.4} 全球变暖的范围并不具有全球性 而且 1990年以后不再继续 据 报 道 从 1970年 到 1990年入射地球表面的太阳辐射减少 这种减 少存在城市间的差异 而且 大约自1990年起 入射地球表面的太阳辐射增加 由人类活动造 成的气溶胶增加降低区域的空气质量和到达地 球表面的太阳辐射总量 在一些地方 比如东 欧 近来观测到太阳辐射变化和空气质量改善 相联系的反效应 {3.4} 已在许多大的地区观测到降水量在1900至 2005年间存在长期趋势(图TS.9) 在南北美东 部 欧洲北部 亚洲北部和中部已观测到降水 量显著增加 在萨赫勒 地中海 非洲南部和 亚洲南部部分地区已观测到降水量减少 降水 的时空变化很大 在其它大的区域尚未观测到 长期趋势5 {3.3} 观测到强降水事件大体上增加 大 约 自 1950年以来 许多陆地上的强降水事件(例如 高于95个百分点)发生次数可能增加 甚至在那 些总降水量减少的区域也是如此 据报道 极 弱降水事件也在增加(50年1次) 但是仅有少数 地区有足够的资料来评估这种趋势的可信性(见 图TS.10) {3.8} 观测证据表明 大约自1970年以来 北大 西洋的强热带气旋活动增加 这与热带海表温 度上升相关 在其他一些资料质量备受关注的 区域 也有迹象表明强热带气旋活动在增加 多年代际变率的存在 以及1970年左右常规卫 星观测问世之前的热带气旋记录的资料质量 使得对热带气旋活动长期变化趋势的检测复杂 化 每年的热带气旋个数并没有明显的变化趋 势 对热带气旋潜在破坏力的估算表明 20世 纪70年代中期以来热带气旋的生命史变长 强 度增加 具有上升趋势 SST是影响热带气旋 发展的一个重要变量 它的变化也具有很明显 图TS 至2005年间(上图 单位 /100年)和1979至2005年 间(中图 单位 /10年)陆地上年降水量的线性趋势分布 灰 色区域表示尚无足够多的数据计算出可信的趋势 (下图)1900至 2005年 全 球 陆 地 年 降 水 量 距 平 的 时 间 序 列 距 平 变 化 相 对 于 1961至1990年的平均值 平滑曲线表示不同数据集的年代际变化 (见附录 3.A) {3.3, 图3.12 和3.13} 5 被评估的地区是指在 第三次评估报告(TAR) 区域观测 以及本报告第二章所涉及的地区 41

24 技术摘要 年降水量的变化趋势 图TS.10.(上)观测的1951至2003年湿天(比如 等于或大于95个百分点)对年总降水量贡献的趋势(单位 %/10年) 白色陆地区域表示尚无 足够的数据来估算趋势 (下)全球(上图显示的有资料记录区域)年均湿天距平(相对于 年 单位 )时间序列 湿天定义为相 对基准时段平均值(22.5%)的百分数变化 平滑的橙色曲线表示年代际变化 (见附录3.A) {图3.39} 年均海表温度距平 图TS.1 1.大西洋飓风形成区里的热带大西洋(10 N 20 N)年均海表温度距平变化(单位 C) 所有变化相对于1961至1990年的均值 {图 3.33} 42

25 的 趋 势 ( 见 图 TS.11) ENSO 以 及 年 代 际 变 率 导 致 热 带 气 旋 总 数 发 生 变 化, 也 致 使 热 带 风 暴 数 量 和 风 暴 路 径 重 新 分 配 1995 至 2005 年 期 间, 北 大 西 洋 飓 风 数 有 9 年 高 于 平 均 状 况 ( 基 于 年 ) {3.8} 自 20 世 纪 70 年 代 以 来, 在 更 大 范 围 地 区, 尤 其 是 在 热 带 和 副 热 带 地 区, 观 测 到 了 强 度 更 强 持 续 时 间 更 长 的 干 旱 虽 然 有 很 多 种 不 同 的 方 法 来 衡 量 干 旱, 但 是 不 少 研 究 仍 采 用 降 水 和 温 度 的 变 化 来 表 示 6 由 温 度 升 高 和 陆 地 降 水 减 少 造 成 的 变 干 增 加, 促 成 了 干 旱 的 这 些 变 化 {3.3} TS.3.2 冰 雪 圈 的 变 化 : 器 测 记 录 当 前, 冰 的 常 年 覆 盖 面 积 占 地 表 的 10%, 只 有 极 小 的 一 部 份 位 于 南 极 和 格 陵 兰 之 外 冰 还 每 年 平 均 覆 盖 大 约 7% 的 海 洋 在 隆 冬 季 节, 雪 盖 约 占 北 半 球 陆 表 面 积 的 49% 雪 和 冰 的 一 个 重 要 特 性 就 是 其 较 高 的 地 表 反 照 率 因 为 达 90% 的 太 阳 辐 射 被 雪 面 和 冰 面 反 射, 而 只 有 约 10% 的 辐 射 被 海 洋 或 被 林 地 反 射, 雪 盖 和 冰 盖 的 变 化 是 气 候 变 化 中 的 重 要 反 馈 机 制 另 外, 雪 和 冰 是 有 效 的 隔 离 体 季 节 性 冻 土 比 积 雪 范 围 更 广, 冻 土 的 存 在 对 能 量 通 量 和 湿 度 通 量 很 重 要 因 此, 冻 土 表 面 在 能 量 过 程 和 气 候 过 程 中 发 挥 着 重 要 作 用 {4.1} 冰 雪 圈 储 存 了 世 界 上 大 约 75% 的 淡 水 在 区 域 尺 度 上, 山 地 积 雪 冰 川 和 小 型 冰 帽 的 变 化 对 淡 水 的 可 用 量 起 着 关 键 作 用 因 为 冰 变 成 液 态 水 是 在 特 定 的 温 度 下 发 生 的, 所 以 冰 是 气 候 系 统 的 一 个 组 成 部 分, 有 可 能 会 因 气 候 变 暖 到 一 定 程 度 后 而 发 生 突 变 自 TAR 以 来, 扩 大 并 改 进 了 对 冰 变 化 的 观 测 和 分 析, 包 括 山 地 冰 川 量 的 缩 减 雪 盖 的 减 少 多 年 冻 土 层 和 冻 土 的 变 化 北 冰 洋 海 冰 面 积 的 缩 减 格 陵 兰 冰 盖 沿 海 部 分 变 薄 的 速 度 超 过 内 陆 因 降 雪 增 加 而 变 厚 的 速 度 及 季 节 性 冻 土 的 减 少 和 江 河 湖 泊 冰 盖 的 减 少 这 些 可 以 增 加 人 们 对 冰 雪 圈 的 变 化 方 式 的 了 解, 包 括 其 对 近 期 海 平 面 变 化 的 贡 献 1961 年 到 目 前 这 段 时 期 和 1993 年 到 目 前 这 段 时 期 分 别 是 这 份 报 告 的 焦 点, 这 是 由 于 有 了 直 接 测 量 的 冰 川 物 质 平 衡 资 料 和 冰 盖 测 高 观 测 资 料 的 原 因 {4. 1 } 大 多 数 区 域 的 雪 盖 已 经 减 少, 特 别 是 在 春 季 通 过 卫 星 观 测 发 现 1966 年 至 2005 年 这 一 时 期 北 半 球 的 雪 盖 每 个 月 都 在 减 少,11 月 和 12 月 除 外, 上 世 纪 八 十 年 代 后 期, 其 年 均 值 以 5% 的 速 度 逐 步 下 降 ( 参 见 图 TS.12) 在 南 半 球, 为 数 不 多 的 长 期 记 录 或 代 用 资 料 大 多 数 表 明 在 过 去 的 40 多 年 里 情 况 或 者 是 减 少 或 者 是 没 有 变 化 北 半 球 四 月 份 雪 盖 范 围 与 40ºN 到 60ºN 四 月 份 温 度 有 着 很 强 的 相 关 性, 这 反 映 了 雪 和 温 度 之 间 的 反 馈 关 系 {4.2} 根 据 山 地 雪 水 当 量 和 雪 深 年 度 时 间 序 列 记 录 显 示, 全 世 界 几 个 地 区 的 积 雪 已 经 下 降 山 地 积 雪 可 对 温 度 的 细 小 变 化 具 有 敏 感 性, 特 别 是 在 温 带 气 候 区, 因 为 在 这 样 的 地 区, 从 雨 到 雪 的 转 变 一 般 与 结 冰 层 的 高 度 有 着 密 切 联 系 北 美 洲 西 部 和 阿 尔 卑 斯 山 脉 瑞 士 地 区 山 地 积 雪 的 下 降 在 较 低 较 暖 的 海 拔 高 度 上 是 最 大 的 山 地 雪 水 当 量 自 1950 以 来 已 经 减 少, 为 北 美 洲 西 部 台 站 监 测 值 的 75% 阿 尔 卑 斯 山 脉 和 澳 大 利 亚 东 南 部 的 山 地 积 雪 厚 度 也 已 减 少 积 雪 厚 度 的 直 接 观 测 资 料 太 为 有 限, 无 法 确 定 安 第 斯 山 脉 的 变 化, 但 是 温 度 测 值 表 明 南 美 洲 山 区 有 雪 的 高 度 ( 雪 线 以 上 ) 可 能 已 经 上 升 {4.2} 大 部 分 地 区 的 多 年 冻 土 层 和 季 节 性 冻 土 近 几 十 年 来 出 现 了 重 大 变 化 多 年 冻 土 层 条 件 的 变 化 会 影 响 江 河 径 流 供 水 碳 交 换 和 景 观 稳 定, 并 会 对 基 础 设 施 造 成 损 坏 报 告 称 自 上 世 纪 八 十 年 代 以 来, 多 年 冻 土 层 顶 部 温 度 上 升 了 3 C 还 观 测 到 多 年 冻 土 层 出 现 了 变 暖, 加 拿 大 北 冰 洋 地 区 西 伯 利 亚 青 藏 高 原 和 欧 洲 地 区 程 度 不 等 多 年 冻 土 层 的 底 部 出 现 融 化, 速 度 范 围 为 阿 拉 斯 加 的 0.04 米 / 年 到 青 藏 高 原 的 0.02 米 / 年 {4.7} 二 十 世 纪 后 半 叶, 北 半 球 季 节 性 冻 土 覆 盖 的 最 大 面 积 减 少 了 约 7%, 春 季 减 至 15% 自 二 十 世 纪 中 叶 以 来, 其 最 大 深 度 在 欧 亚 地 区 减 少 6 本 报 告 中, 将 组 合 帕 默 尔 干 旱 指 数 (PDSI) 的 降 水 和 温 度 作 为 衡 量 干 旱 的 一 种 方 法 PDSI 不 包 括 如 风 速 太 阳 辐 射 云 量 和 水 汽 等 物 理 量, 但 能 很 好 地 单 独 衡 量 降 水 43

26 框 TS.3: 冰 盖 动 力 学 和 稳 定 性 冰 盖 是 又 厚 又 宽 的 冰 物 质, 主 要 是 由 密 实 的 雪 形 成 的 冰 盖 在 其 自 身 重 量 作 用 下 而 扩 展 开, 将 物 质 向 其 边 缘 传 送, 到 了 边 缘, 物 质 主 要 是 通 过 表 面 融 水 径 流 而 失 去 或 者 通 过 冰 山 溶 解 后 进 入 边 缘 的 大 海 或 湖 泊 而 失 去 冰 盖 通 过 变 形 而 在 冰 里 流 动 或 通 过 融 水 润 滑 在 下 面 的 物 质 之 上 而 滑 动 冰 盖 底 部 快 速 运 动 要 求 底 部 温 度 提 高 到 融 点, 所 需 热 量 或 来 自 地 球 内 部, 通 过 融 水 输 送 而 传 导, 或 来 自 冰 的 运 动 摩 擦 在 一 定 重 力 应 力 下 的 滑 动 速 度 可 分 为 几 个 不 同 的 量 级, 取 决 于 存 不 存 在 可 变 形 的 沉 积 物 下 部 地 层 的 粗 糙 度 及 水 的 供 应 和 分 布 底 部 条 件 一 般 描 述 模 糊, 给 了 解 冰 盖 的 稳 定 性 带 来 很 大 的 不 确 定 性 {4.6} 冰 流 经 常 形 成 通 道, 成 为 快 速 运 动 的 冰 溪 ( 在 移 速 缓 慢 的 冰 墙 之 间 流 动 ) 或 成 为 溢 出 冰 川 ( 伴 有 石 体 ) 冰 溪 流 动 的 加 强 或 是 因 重 力 应 力 的 增 加 ( 与 基 岩 槽 冰 加 厚 有 关 ), 或 是 因 冰 盖 底 部 润 滑 作 用 加 大 {4.6} 在 海 岸 溢 出 的 冰 常 常 与 冰 盖 连 成 一 体, 成 为 漂 浮 冰 架 冰 架 向 前 运 动, 在 自 身 的 重 量 作 用 下 散 开 并 变 薄, 落 到 其 表 面 上 的 雪 和 来 自 冰 盖 的 冰 是 冰 架 的 补 充 来 源 冰 架 边 缘 与 当 地 浅 滩 之 间 的 摩 擦 放 慢 了 冰 架 的 流 动, 因 而 也 放 缓 了 冰 盖 的 溢 出 冰 架 物 质 的 失 去 是 通 过 位 于 前 部 的 冰 山 崩 塌 和 通 过 底 部 融 化 形 成 下 部 洋 穴 研 究 表 明 海 温 上 升 1 C 可 使 冰 架 的 底 部 融 化 增 加 10 米 / 年, 但 是 由 于 大 部 分 冰 架 穴 是 无 法 到 达 的, 因 此 对 其 的 认 识 是 不 够 的, 这 影 响 了 此 类 估 值 的 精 度 {4.6} 以 往 冰 期 的 古 记 录 表 明 冰 盖 随 变 暖 而 缩 小, 随 变 冷 而 扩 大, 而 且 缩 小 的 速 度 能 比 扩 大 的 速 度 快 得 多 格 陵 兰 冰 盖 和 南 极 冰 盖 的 总 量 相 当 于 分 别 让 海 平 面 上 升 约 7 米 和 约 57 米 古 气 候 资 料 表 明, 过 去 有 可 能 其 中 一 个 冰 盖 或 者 两 个 冰 盖 均 发 生 过 实 质 性 融 化 然 而, 冰 芯 资 料 表 明 在 至 少 过 去 百 万 年 中 的 暖 期 期 间 两 个 冰 盖 均 没 有 完 全 消 失 过 冰 盖 能 够 在 很 长 的 时 间 尺 度 上 对 环 境 强 迫 做 出 响 应, 表 明 当 前 的 变 暖 可 以 导 致 未 来 的 变 化 例 如, 地 表 变 暖 可 需 要 一 万 多 年 的 时 间 来 渗 透 到 底 层 并 去 改 变 那 里 的 温 度 大 部 分 冰 盖 上 的 冰 速 随 冰 盖 形 状 的 变 化 或 表 面 温 度 的 变 化 而 缓 慢 变 化, 但 是 速 度 的 重 大 变 化 发 生 在 冰 溪 和 溢 出 冰 川 的 快 速 流 动 中, 因 为 它 相 应 于 底 部 条 件 的 变 化 表 面 融 水 向 底 层 的 渗 透 或 所 流 入 的 冰 架 的 变 化 {4.6, 6.4} 当 前 配 置 针 对 长 期 整 合 的 模 式 在 处 理 表 面 累 积 和 消 融 方 面 仍 是 最 为 可 靠 的, 如 同 TAR, 但 是 这 些 模 式 不 包 括 对 冰 动 力 的 全 面 处 理 ; 因 此 使 用 此 类 模 式 对 过 去 变 化 或 未 来 预 估 的 分 析 可 低 估 冰 流 对 海 平 面 上 升 的 贡 献, 但 是 此 一 效 应 的 程 度 如 何 尚 不 为 人 所 知 {8.2} 了 约 0.3 米 另 外, 从 1956 年 到 1990 年 期 间, 北 冰 洋 俄 罗 斯 地 区 的 季 节 性 融 化 最 大 深 度 增 加 了 约 0.2 米 {4.7} 在 过 去 150 年, 平 均 起 来, 北 半 球 河 冰 和 湖 冰 的 总 体 趋 势 表 明 封 冻 期 推 迟, 平 均 速 度 为 每 世 纪 延 迟 5.8±1.9 天, 同 时 解 冻 日 期 提 前, 速 度 为 每 世 纪 提 前 6.5±1.4 天 然 而, 所 观 测 到 的 空 间 变 率 也 很 大, 部 分 地 区 呈 现 相 反 迹 象 的 趋 势 {4.3} 根 据 卫 星 观 测, 自 1978 年 以 来, 北 冰 洋 年 平 均 海 冰 范 围 以 每 十 年 大 约 2.7±0.6% 的 速 度 在 缩 小 ( 参 见 图 TS.13) 夏 季 范 围 的 下 降 比 冬 季 范 围 的 下 降 要 大, 夏 季 最 低 下 降 速 度 约 为 每 十 年 7.4±2.4% 其 它 资 料 表 明 夏 季 下 降 开 始 于 1970 年 前 后 对 南 极 洲 进 行 的 类 似 观 测 显 示 年 际 变 率 要 更 大 一 些, 但 是 在 卫 星 观 测 期 间 趋 势 却 不 尽 一 致 与 陆 冰 变 化 形 成 对 比, 诸 如 冰 盖 和 冰 川, 海 冰 的 变 化 对 海 平 面 的 变 化 没 有 直 接 贡 献 ( 因 为 此 冰 已 处 于 漂 浮 状 态 ), 但 能 通 过 输 入 淡 水 而 对 盐 浓 度 的 变 化 做 出 贡 献 {4.4} 二 十 世 纪 期 间, 冰 川 和 冰 帽 遭 受 大 范 围 物 质 损 失 并 造 成 海 平 面 上 升 冰 川 和 冰 帽 的 物 质 损 失 ( 不 包 括 格 陵 兰 冰 盖 和 南 极 冰 盖 周 围 的 那 些 冰 物 质 的 损 失 ) 在 1961 年 至 2003 年 期 间 估 计 为 0.50±0.18 毫 米 / 年 的 海 平 面 当 量 (SLE), 在 1991 年 至 2003 年 期 间 估 计 为 0.77±0.22 毫 米 / 年 SLE 二 十 世 纪 后 期 冰 川 的 浪 费 可 能 是 对 1970 年 后 变 暖 的 响 应 {4.5} 44

27 技术摘要 近期观测资料证明部分区域的冰流变化迅 速 促进了海平面的上升 还表明冰动动力学 可能是冰架 沿海冰川和冰盖在未来响应气候 变化过程中的一个关键因素 格陵兰岛 南极 半岛和南极洲西部部分近沿海地区冰架变薄或 丧失是与附近冰川和冰溪加速流动有关 这 表明冰架(包括几公里或几十公里长度的短冰 雪盖的变化 架)在稳定或抑制冰动方面所发挥的作用可能更 大 海洋温度和大气温度似乎都促进了所观测 到的变化 南极半岛地区夏季重大变暖很可能 在随后于2002年发生的拉森-B冰架快速解体方 面起到作用 即增加了夏季融水 并流进了裂 缝 将之胀开 模式并没有准确地获取所有似 涉及所观测到的冰山溶解的物理过程(如拉森B的解体) {4.6} 海冰面积的变化 图TS.12. (上)北半球三月-四月的雪盖地区 来自台站推导的雪盖 指数(1972年之前)和来自卫星资料(1972年期间和之后) 平滑曲线 表示十年变化(参见附件3.A) 5-95%的资料范围设为黄色 (下)卫 星时代较早时期( 年)和较后时期( 年)之间三月四月雪盖分布的差别(用百分比范围表示) 棕黄色表示这些地区的 雪盖已经减少 红色曲线表示0 C和5 C等温线在1967年至2004年 的三月-四月的平均值 来自气候研究小组(CRU)格点地面温度第 2版(CRUTEM2v)资料 最大下降一般是在0 C和5 C的等温线上 反映了积雪与温度之间很强的反馈关系 {图 } 图TS.13. (a)北冰洋最低海冰面积 (b)北冰洋海冰面积距平 和 (c)南极海冰面积距平 均指1979年至2005年期间 符号表示的是 年度值 而兰色平滑曲线表示的是十年变化(参见附件3.A) 虚 线表示的是线性趋势 (a)结果表示线性趋势 60 ± 20 x 103 公里2 /年 或约每十年 -7.4% (b)线性趋势是 33 ± 7.4 x 103 公里2 /年 (等于每十年约 2.7%) 在95%的信度水平上很显著 (c)南极的 结果是一个小的正趋势 5.6 ± 9.2 x 103公里2 /年 在统计上并不 重大 {图4.8和图4.9} 45

28 格 陵 兰 冰 盖 和 南 极 冰 盖 加 起 来 很 可 能 促 进 了 海 平 面 过 去 十 年 的 上 升 格 陵 兰 冰 盖 在 1993 年 至 2003 年 期 间 出 现 退 缩 是 很 有 可 能 的, 中 部 地 区 加 厚, 超 量 补 偿 了 沿 海 地 区 融 化 的 增 加 冰 盖 在 超 过 年 代 际 时 间 尺 度 上 是 扩 大 了 还 是 退 缩 了, 观 测 资 料 尚 未 给 出 完 全 的 定 论 在 技 术 工 具 和 少 量 估 值 之 间 缺 乏 一 致 性 使 之 无 法 确 定 最 佳 估 值, 或 者 统 计 上 的 严 格 误 差 要 求 改 变 冰 盖 的 物 质 平 衡 然 而, 溢 出 冰 川 的 加 速 将 冰 从 内 部 排 出, 这 种 情 况 在 这 两 个 冰 盖 上 都 观 测 到 了 ( 参 见 图 TS.14) 对 资 料 和 技 术 工 具 的 评 估 表 明 1993 年 至 2003 年 期 间 格 陵 兰 冰 盖 的 物 质 平 衡 为 50 至 100 十 亿 吨 / 年 ( 冰 盖 退 缩 可 造 成 全 球 海 平 面 上 升 0.14 至 0.28 毫 米 / 年 ),2005 年 的 损 失 量 甚 至 更 大 对 于 更 早 时 期 和 对 于 南 极 而 言, 不 确 定 性 就 更 大 了 对 1961 年 至 2003 年 时 期 格 陵 兰 冰 盖 物 质 平 衡 的 估 计 范 围 是 在 扩 大 量 25 十 亿 吨 / 年 和 退 缩 量 60 十 亿 吨 / 年 (-0.07 至 毫 米 / 年 SLE) 之 间 对 所 有 资 料 的 评 估 可 得 出 整 个 南 极 冰 盖 的 物 质 平 衡 估 值, 其 范 围 在 1961 年 到 2003 年 期 间 是 从 扩 大 量 100 十 亿 吨 / 年 到 缩 小 量 200 十 亿 吨 / 年 (-0.27 至 毫 米 / 年 SLE), 在 1993 年 到 2003 年 期 间 是 从 +50 到 -200 十 亿 吨 / 年 (-0.14 至 毫 米 / 年 SLE) 冰 流 的 近 期 变 化 有 可 能 足 以 解 释 所 估 测 的 南 极 洲 物 质 失 衡 方 面 的 许 多 情 况 或 者 全 部 情 况, 同 时 冰 流 降 雪 和 融 水 径 流 的 近 期 变 化 足 以 解 释 格 陵 兰 冰 物 质 失 衡 {4.6, 4.8} 观 测 到 的 地 表 高 度 的 变 化 速 度 图 TS.14. 观 测 到 的 格 陵 兰 岛 近 期 表 面 高 度 的 变 化 速 度 ( 左 ; 年 ) 和 南 极 洲 ( 右 ; 年 ) 红 色 表 示 表 面 上 升, 兰 色 表 示 表 面 下 降, 一 般 意 味 着 某 个 点 的 冰 物 质 的 增 加 和 减 少, 虽 然 基 岩 高 度 的 动 态 变 化 和 近 表 面 密 度 的 动 态 变 化 会 是 很 重 要 的 对 于 格 陵 兰 岛 而 言, 快 速 变 薄 的 溢 出 冰 川 Jakobshavn(J) Kangerdlugssuaq(K) Helheim(H) 和 东 南 沿 海 地 区 (SE) 已 经 显 示 了 出 来, 同 时 还 有 对 其 估 测 的 物 质 平 衡 / 时 间 ( 将 K 和 H 相 结 合, 单 位 :Gt yr 1, 负 值 表 示 物 质 损 失 : 从 冰 盖 流 入 海 洋 ) 对 于 南 极 洲 而 言, 冰 架 估 计 在 加 厚 或 变 薄, 速 度 超 过 30 cm yr 1, 这 些 通 过 下 指 的 紫 色 三 角 形 ( 变 薄 ) 和 上 指 的 红 色 三 角 形 ( 变 厚 ) 予 以 表 示, 即 有 关 冰 架 朝 海 方 向 的 图 { 图 4.17 和 4.19} 46