人们对大气现象和气候变化有什么误解吗

全球气候变暖遭“误解 ”？

最新数据显示 ，2014年全球气温创历史新高 。全球平均气温为14.6摄氏度
，比20世纪的平均水平高出0.69摄氏度
。

即便如此，近十几年平均气温走平、西欧北美寒冬等“事实
”正成为质疑全球气候变暖的理由。

就在中国科学院古脊椎动物与古人类研究所近期举行的“杨钟健—裴文中”学术讲坛上 ，中国科学院院士 、中国气象学会理事长王会军对全球气候变暖问题作出了最新的解答 。

气候变暖停止了？

“近百年来
，全球气候总体存在变暖趋势是一个不争的事实
。 ”王会军首先强调，该结论证据确凿。

根据IPCC（政府间气候变化专门委员会）第五次科学评估报告 ，从1880年到2012年的100多年时间里
，全球地表平均温度始终处于增长趋势，到了上个世纪80年代 ，增温幅度更为显著 。1983年到2012年是过去1400年来最热的30年
。

在此期间，陆地比海洋增温快
，高纬度地区比中低纬度地区增温快。王会军尤其提到了高原地区，青藏高原终年有积雪 ，由于冰雪的反馈作用
，高原地区变暖的趋势也更强烈 。高原的这种情况就类似于极地。

不过，自气候变暖说提出后 ，质疑声便一直没有间断过
。尤其是近年来
，对气候变暖论提出挑战的科学家认为，迄今为止全球气候已有十多年未呈变暖趋势了 ，或被称为
”Hiatus”。这也是2012年全球16位科学家联合对全球变暖说提出质疑的重要事实依据 。

“全球平均气温在1998年到达一个高值之后
，确实进入了一个平台期
。 ”王会军承认，最近十几年来气温变化趋缓 ，“但是
，所谓的气候变化，关注的是几十年至上百年尺度的长期趋势 ，而不是年际之间的变化；而且关注的是全球平均情况。
”事实上，最近的15年还是百年来最暖的15年 。不能认为长期气候变暖趋势就停止了
。

然而
，人类排放的温室气体仍然在增加，全球平均气温走平的原因究竟是什么？

王会军解释 ，真正的地球系统接受的太阳短波辐射的能量
，有90%多进入了海洋。研究显示，海水比大气的热容量大得多 ，上层海洋能量储存在增加
，一定程度上消化了由于温室气体增加所吸收的热量 。

除此之外，太平洋年代际震荡（PDO）会使大气产生年代际波动
。2000年以后 ，PDO转入了负相位
，对气温上升起到一定的缓解作用。

中科院大气物理研究所王庚辰研究员：鼓励大胆设想 推动科技创新

21世纪大家都在提倡低碳生活
、低碳经济，但说起来容易做起来难 ，它需要科学技术的支持 。减少温室效应的增加量
，最重要的就是减少温室气体排放
。但是总的来说，减少温室气体排放是一个涉及到方方面面的复杂问题 ，它涉及到全世界的各个国家。减少温室气体排放除了一些科学技术上的问题以外，还涉及到国家的发展等国家利益问题 。目前我国飞速发展
，有很大的能源需求。而能源从哪里来？无疑是煤、油 、天然气等
。本世纪，像核能等其他清洁能源的使用程度及范围还是很小的 ，绝大部分还是靠化石燃料的燃烧。

我国一直在提倡产业结构的变化
，从科学的角度来说这是很正确的方针，依靠产业结构的优化来减少温室气体的排放 ，特别是减少二氧化碳的排放
，是一条减缓温室效应增加的有效途径 。与此同时，建议政府部门应当逐步出台相应的激励和约束政策 ，要把提倡低碳生活方式
，鼓励大家绿色出行等等落到实处
。此外，政府部门也应当鼓励专家和社会各界人士积极建言献策 ，其中包括鼓励类似“建立大气屏蔽层”这样的大胆的设想
，随着科学技术的不断发展，人们对客观世界的认识也会不断深化 ，人们总是会不断创新，不断提出新的设想
，以推动科学技术的发展，造福人类。

全球海平面的上升将直接淹没人口密集
、工农业发达的大陆沿海低地地区 ，因此后果十分严重 。1995年11月在柏林召开的联合国《气候变化框架公约》缔约方第二次会议上
，44个小岛国组成了小岛国联盟，为他们的生存权而呼吁
。

此外 ，研究结果还指出
，CO?增加不仅使全球变暖，还将造成全球大气环流调整和气候带向极地扩展。包括中国北方在内的中纬度地区降水将减少 ，加上升温使蒸发加大
，因此气候将趋干旱化 。大气环流的调整，除了中纬度干旱化之外 ，还可能造成世界其他地区气候异常和灾害
。例如
，低纬度台风强度将增强，台风源地将向北扩展等。气温升高还会引起和加剧传染病流行等 。以疟疾为例 ，过去5年中世界疟疾发病率已翻了两番，全世界每年约有5亿人得疟疾
，其中200多万人死亡
。

但是，温室效应也并非全是坏事。因为最寒冷的高纬度地区增温最大 ，因而农业区将向极地大幅度推进 。CO?增加也有利于植物光合作用而直接提高有机物产量。还有论文指出
，在中国和世界历史时期中温暖期多是降水较多、干旱区退缩的繁荣时期，等等
。

当然 ，在大气温室效应这个问题上
，也有不同意见。例如，有些科学家认为数值模式还不成熟 ，计算结果过于夸大；百年升高0.3℃-0.6℃属于正常气候变化
，不能证明是大气温室效应所造成，等等 。当然这是少数人的意见
。尽管如此 ，但对于目前大气中CO?浓度和全球温度正迅速增加
，以及温室气体增加会造成全球变暖的原理，都是没有争论的事实。我们如果等到问题发展到了人类可以明显感知的水平 ，这时候往往已经难以逆转，那么就为时已晚 。因此必须引起高度重视
，以便采取对策，保护好人类赖以生存的大气环境
。 温室效应——气候变化研究中的生态环境考虑影片《后天》（英文名The Day After Tomorrow）描绘的是以美国为代表的地球一天之内突然急剧降温 ，进入冰期的科幻故事。该科幻故事中的科学理论基础是温室效应带来的全球变暖将会引发地球空前灾难 。现实中
，政府间气候变化专门委员会（IPCC）自1990年以来的总共5次评估报告及相关国际气候与环境谈判，使得对以气候变暖为主要特征的全球气候变化成为影响世界各国政治 、经济政策的最重要科学问题之一
。

过去的一个半世纪 ，人口和经济规模的增长消耗了大量的能源
，这些能源主要来自储藏在地球表层内的化石燃料，包括煤
、石油和天然气。它们通过燃烧释放热能 ，为我们发电
，供我们取暖，让我们开车 ，同时也释放二氧化碳进入大气 。由于燃料中有很多杂质
，或者燃烧不充分，这个过程也会伴随大量颗粒物的排放
。

燃烧是光合作用的逆过程。在光合作用过程中 ，大气中的二氧化碳和水分子在太阳光的催化下，合成为植物体中的碳
，这些便是燃料 。本来燃烧和光合作用是一个可持续的循环过程，就如在30多年前的中国农村 ，人们种树种谷物
，又用柴草烧饭和取暖，烧柴草向大气释放二氧化碳 ，但在植物的生长过程中
，光合作用又把大气中的二氧化碳取走了。然而，从19世纪中叶起 ，人们开始使用化石燃料
，这些燃料是历经数千万年至数亿年才形成的，用它们燃烧所排放的二氧化碳 ，远远大于光合作用和海洋生态系统能吸收的二氧化碳
。因此
，大气中的二氧化碳含量逐年增加。二氧化碳是温室气体，它的增加可导致全球增温 。

虽然温室效应的理论清楚简单 ，但是若要定量化度量地球系统中大气、海洋 、陆地、生态等圈层的相当贡献，就需要在气候变化研究中引入对生态和环境过程的细致考虑
。2010年至今
，由中国科学院大气物理研究所为第一承担单位
、研究员张明华担任首席科学家的国家重点基础研究计划（“973 ”计划）项目“生态和环境过程模式的研制和改进”（2010CB951800）开展了一系列研究工作，在全球植被动力学、全球气溶胶和大气化学 、多气候分系统模式的耦合集成等方面有了不少研究进展。

全球植被动力学模型

对地球气候中一些子系统的模式研制一般是从最简单的基础模型开始的 。对陆地表面的处理 ，例如土壤类型
、土地利用等属性
，早期的处理办法是用几组不随时间变化的属性数据
。最新的工作是植被动力学模式，就是说在气候变暖的条件下 ，怎样计算出某些地区的植被类型分布的改变
，由此来研究气候与植被的相互影响。

项目组科研人员通过对国际上植被动力学模式的调研、分析和消化，引进了占全球植被的百分之十以上的灌木物种 ，并建立了这类植物的植被动力学方程
，同时也改进了原来模式中其他多类植物的萌衍方案 、物候方案和火灾扰动方案 。示意图（右下）的上半部给出了改进后的大气所植被动力学模式模拟得到的当今气候条件上主导植被类型的全球分布，下半部给出了用卫星遥感推测到的分布
。在这个模拟试验中 ，每个网格中植被的初始条件是裸土
，没有生物量，但有各个物种的种子。这些种子在给定的太阳辐射
、大气温度、湿度 、降水和土壤条件下 ，通过物种萌衍
、光合作用、竞争 、腐烂和死亡等过程，演化一千年后形成的主导植被类型 。计算得到的荒漠
、热带阔叶常绿树林
，灌木林等物种的分布格局，与观测资料吻合得很好
。

全球气溶胶和大气化学模式

温室气体的浓度和大气中的颗粒物（气溶胶）不仅影响空气质量 ，也影响大气辐射传输和云的微物理过程
，在最新的大气模式中，科研人员不再把他们看成是混合均匀的零维量 ，而是要考虑其三维分布及其变化。项目组在原有的大气化学和大气气溶胶模式的基础上
，引进了一系列物理化学过程，它们包括气溶胶表面的非均相化学反应、气溶胶粒子的核化凝结碰并等微物理过程 、阵风起沙和扬尘 ，以及海上大风期产生的海盐气溶胶通量等 。改进后的模式能够计算出每个空间网格上多种气体和气溶胶的浓度
，例如PM2.5的浓度。该模式对一次沙尘个例的模拟，结果发现 ，在东亚地区大气所气溶胶和大气化学模式能成功模拟这次沙尘天气过程
。

全球生态、环境
、气候系统模式的耦合集成

项目组把植被动力学模式、大气所气溶胶和大气化学模式耦合到了我国自主发展的全球气候系统模式模式中
，从而形成了一个我国自主研制的地球系统模式的初步版本。科研人员对这个模式的各个分系统模式作了初步的模拟和验证，并对耦合后的模式进行了初步模拟 ，得到了比较合理的结果 。此外，也建立了全球生态和环境模式所需要的一些重要数据库
。

对模式中的过程 、分系统模式和耦合系统模式作进一步的验证
、分析和认识
，是下一步急需做的工作。验证结果必然会揭示模式的不足 。最终衡量模式的标准是它的应用价值，看它是否能真正模拟过去和预测未来在不同时间和空间尺度上的生态、环境和气候的变化
。项目组离这个目标还很远 ，但是
，这个耦合模式提供了一个研究科学假设的数学工具，也为其他有关全球变化的研究建立了一个平台。

**《后天》中出现的由全球增温所导致的突然急剧降温 ，虽然只是科幻想象
，但有一点是可以肯定的，这就是全球范围的大气 、海洋
、陆地、生态和环境可以通过相互影响而展现人们意想不到的变化 。为了预测这些系统在温室气体不断增长的情况下将会发生什么样的变化 ，数值模拟是唯一可用的科学手段
。地球系统模式是一个复杂的巨系统工程
，在项目的执行过程中，多种形式的合作对项目的执行起了重要作用 ，如果物理 、化学
、生物、生态 、计算数学和高性能计算机科研人员对此也怀有兴趣
，不妨一起加入吧。