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人类导致气候变化的证据

摘要

政府间气候变化专门委员会2001年报告得出结论说:“在过去50年,大多数观察到的气候变暖可能是由于温室气体聚集增加引起的。”该委员会建立于1988年,目的是就气候变化的最新科学向各国政府提供建议。

该报告反映了科学家中的一般性意见,即因为世界上不断增长的人口已经导致了诸如燃烧化石燃料、农业扩张和森林砍伐等活动的加剧,温室气体在大气层中的聚集已经显著增加。

大多数气候变化专家相信,现在有充分的科学证据来表明这一过程已经导致了一种对气候的可察觉的效果,并且这一效果会持续到将来。

麦克·缪尔(Mike Hulme)和西蒙·托拉克(Simon Torok)是英格兰的东格利亚大学(University of East Anglia)Tyndall气候变化研究中心外联经理和主任。 温室气体排放增加的证据

有关温室气体排放增加有一大堆证据。其中典型的是这一事实,即在过去40年大气二氧化碳的测量值,及其更长久的、在南极冰中捕获的气泡里的二氧化碳水平表明,今天的二氧化碳浓度比工业革命开始前的水平高30%。二氧化碳是最重要的温室气体,来自人类活动的这种气体的排放一直在增加。

此外,在最久远的南极冰芯中获得的二氧化碳水平的记录显示,大气中的二氧化碳聚集度比过去42万年间都高,并且可能是过去2000万年间最高的。

政府间气候变化专门委员会报告,其它温室气体的聚集自从18世纪中期以来也增加了:由于放牧、垃圾掩埋和燃烧化石燃料,甲烷的水平增加了151%。一氧化二氮的水平由于农业和化学工业而增加了17%。我们也把新的温室气体释放到大气中,它们是20世纪以前不存在的,例如,氯氟碳(chlorofluorocarbons,CFC)过去用作推进剂,现在还广泛用于冰箱和空调的制冷剂。

全球变暖的证据

与温室气体排放增加同步,也有清楚的证据表明地球表面的温度正在上升。卫星的测算表明,在从1979年以来,自由大气层(free atmosphere)的总体温度增加了0.15摄氏度。

在近地点和海片面的更长期的温度纪录表明,地球比一个世纪前温度增加了0.6摄氏度,其中大多数变暖发生在1910年到1945年和1976年到现在这两段时间(在中间有轻微的变冷期)。二十世纪90年代是地球测量到的最温暖的十年,比起1860年以来,1990年以来的十年是最温暖的,其中测量到的最暖的一年是1998年。

科学家们谨慎地监测那些观测,以排除观测误差和其它影响,诸如城市的热岛效应和由于地表变化导致的局部升温。

实际上,世界各地的许多记录表明,当地的温度比原来更高这种情况已经相当长时间了:例如,从融冰、地壳上层温度、珊瑚礁的生长、海底沉积物和树轮的宽度,可以推论出几百年的温度纪录。这些证据与温度计测量出来的20世纪变暖情况相符合,也表明20世纪是过去一千年来最暖的一个世纪。

也有清楚的证据表明,地球气候的许多其它方面在过去100年也发生了变化。一些国家在20世纪下半期,比起上半期经历了更多降雨和更加频繁的风暴,而另外一些国家则遭受了干旱。

同样也在20世纪下半期,在世界上许多地方有更少的冰冻和更多的热浪。山地冰川收缩了,在许多地方雪线已经下降,一些永久冰冻带已经开始融化。海平面在这个世纪上升了10厘米到20厘米。[1] 什么引起了全球变暖?

尽管这些变化中的许多地方与世界变暖是一致的,但是并不能肯定地说,所有这些变化都是由人类活动单独引起的。是气候系统许多方面的反常变化,加上温室气体的增加才让这些观测结果如此显著。

一些批评者认为,观察到的温度变化是由于自然效果,诸如太阳能量输出的变化。确实,除了上述气候记录中的变化外,也有因为自然事件引发的气候波动,诸如长期的太阳释放能量的变化,地球绕太阳轨道的混乱和温室气体集聚的自然变化。

此外,也有诸如厄尔尼诺等洋流波动和火山灰的变冷效果等引发的短期气候波动。任何由于人类活动的变暖都会叠加在这些自然变化上,并且有时被这些自然变化所隐蔽。

气候模型的用处

为了解释观察到的气候变化,并把它们联系到温室气体的增加,科学家们设计了气候模型,这些模型创建了大气、土地和海洋的全球三维表现,它们的基础是大气如何运转的物理法则。

模拟模型表明,仅仅由于自然效果(诸如太阳的变化和火山喷发)的温度增长,不足以达到观测到的温度纪录中的增长幅度。特别要指出的是,在20世纪后半期的变暖不能仅仅用自然因素解释。

与之对照,大多数模型模拟表明,由于人类增加的温室气体集聚导致的气候变化显示出一种与在过去一个世纪观察到的现象类似的,甚至是更大幅度的变暖。这些模型包括硫酸气溶胶(sulphate aerosols)本地化的制冷效果。模型模拟与观测到的温度变化符合得最好的是那些结合了自然和人类效果的模拟。[2]

尽管这些模型还需要再进一步精炼,特别是要包括来自生物圈的反馈,但是这些发现已经表明,在过去100年来的全球变暖不大可能仅仅由自然波动导致。

结论

总而言之,温室气体聚集的纪录、仔细研究的许多年来的温度测量、观测到的气候其它方面的变化、以及对人类和自然造成的气候变化的模型模拟,所有这些都可以成为证据,表明人类活动改变了全球气候。

政府间气候变化专家委员会的报告得出结论,过去由于人类活动引起的温度上升和海平面升高,到2100年前会持续,幅度可能分别为1.4到5.8摄氏度和9到88厘米。科学家们预期,温度和海平面在将来会继续上升。温度上升和海平面升高的幅度多快、多久在部分上要依靠我们如何管理气候变化。

References

[1] Report of Working Group 1 of the Intergovernmental Panel on Climate Change: Summary for Policymakers (2001)

[2] Causes of Climate Change, Hadley Centre