气候变化研究中若干不确定性的认识问题

      文章编号：1000-0585(2010)02-0191-13

      现代气候变化研究始于19世纪初，20世纪80年代以来，已从纯科学研究扩展到与社会经济可持续发展相结合，演变成当今国际政治、经济和外交的热点议题。政府间气候变化专门委员会(IPCC)第四次评估报告(AR4)指出[1]，近百年来（1906～2005年）全球地表平均温度升高了0.74℃，预计到21世纪末将上升1.1～6.4℃，其中20世纪中期以来全球平均气温升高的90%可能是由人类活动排放的温室气体造成的。2009年，联合国气候变化大会签署了《哥本哈根协议》，“2℃阈值”（全球增暖幅度控制在2℃以内）被当作政治共识为世界各国接受。尽管当前有关气候变化研究的科学基础并非牢固，许多认识在学术界远未达成共识，如2007年成立的非政府间国际气候变化专门委员会(NIPCC)就曾针对IPCC评估报告提出了许多争议性和分歧性问题[2，3]，但在欧盟等发达国家的努力下，若干具有不确定性的认识被当成科学结论而渐被纳入“全球共识”的轨道。本文选择对气候变化研究有重要意义但已有的研究结果存在不确定性的几个方面进行综述，包括对过去两千年气候变化的事实、温室效应、气候模式模拟、2℃阈值等问题的正反方面的认识。进而，对未来一段时期深入开展气候变化研究需要重点关注的5个领域及其主要科学问题进行了探讨。

      1 关于过去两千年气候变化事实的认识

      1.1 是否存在“中世纪暖期”和“小冰期”

      历史气候领域迄今仍未取得具有重大意义的共识是，过去两千年来是否存在比20世纪更温暖的“中世纪暖期”或其他暖期。“中世纪暖期”（Medieval Warm Period或Medieval Warm Epoch，简称MWP）最早由英国人H.Lamb于1965年提出，是指欧洲及北大西洋邻近地区900～1300AD出现的相当或高于20世纪中期温暖程度的一个气候阶段。由于1100～1200AD正处于欧洲的“中世纪”，当时西欧的气温较1900～1939年高0.5～1.0℃，故得名。当时欧洲大部分地区气候对人类社会的发展比较有利，又被称之为中世纪气候最佳期(Medieval Climate Optimum)或“小气候适宜期”(Little Climatic Optimum)。这一争议关系到如何评估20世纪气候变暖中自然波动与人类活动的贡献问题。若存在中世纪暖期，则意味着20世纪暖期有可能是百年尺度的暖期，甚至是千年尺度暖期的重现，与“小冰期”(LIA)结束后气候转暖有关。

      

      图1 Mann M等建立的过去千年温度变化曲线[4，5]

      Fig.1 Northern hemisphere temperature anomalies during the past 1000 years given by Mann M.et al.

      否认MWP和LIA存在的代表是美国学者Mann M和英国学者Jones P，他们认为过去千年来上个世纪最暖，见图1[4，5]，其观点被IPCC多次引用。认为MWP和LIA存在的代表是加拿大学者McIntyre S和McKitrick R以及美国学者Soon W。McIntyre S.和McKitrick R[6]认为Mann M的资料在1550年之前数据可信度不高，存在6个错误（资料核对的误差、不合理的截断及外推记录、应用过时的资料、地理位置错误、不正确地计算树木年轮的主分量以及资料缺少质量控制），重新订正后发现1550年之前温度比Mann M的高。Soon W[7]认为中世纪暖期和小冰期普遍存在，时间分别为800～1300年和1300～1900年。在回辩McIntyre S等人的质疑时，Jones P等[8]否决了MWP和LIA术语的使用，理由是MWP和LIA的存在与否在不同地区差异很大，不适于全球尺度上的气候研究。2006年，美国科学研究咨询委员会(NRCNA)对利用代用资料重建的全球或北半球温度变化的结果进行了评估[9]，认为截至2006年，学术界重建的全球或半球温度序列在900～1600年时段的可信度较低，关于MWP和LIA变幅的科学认识需要新的证据。2009年，Mann M在《Science》上发表文章[10]，认可了MWP和LIA的存在，并承认某些区域MWP的温暖程度可能超过了20世纪末。我国学者利用文献和树轮、石笋等代用资料重建的过去两千年以来全国温度变化（图2），结果显示MWP和LIA在我国普遍存在，只是不同地区在冷暖阶段的起止时间和冷暖幅度上存在一定的差别[11～13]。

      

      图2 中国过去2000年温度变化