2013年9月27日,聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會IPCC發(fā)布了第五次評估報告第一工作組的決策者摘要。第一工作組的任務是就氣候變化的相關科學問題進行分析闡述,對氣候變化的原因進行歸因,并對未來的變化趨勢進行預估。與2007年發(fā)布的第四次評估報告相比,新的評估報告認為,氣候變化要比原來認識到的更加嚴重,而有95%以上的把握認為氣候變化是人類的行為造成的。
氣候變化的相關研究非常復雜,涉及多個學科,不過對于普通人來講,可以歸結到四個問題:全球氣候真的在變暖嗎?導致氣候變化的原因都有什么,哪個是主要的?氣候變化會帶來什么樣的后果?人類如何應對氣候變化?IPCC使用三個工作組來回答人們的這些疑問,其中前兩個問題由第一工作組來回答。
新的報告堅持了以往報告的說法,認為氣候變暖是明確的。這個結論有多方面的觀察結果支持,地表氣溫是最直接的指標。報告指出從1950年以來的變化是千年以來所未見的;從有詳細氣象記錄以來的1850年開始,剛剛過去的三個年代每一個都刷新了氣溫最高的紀錄。從1983年到2012年這三十年,至少在北半球是1400年以來最熱的三十年。在1880年到2012年間,陸地與海洋表面的氣溫已經升高了0.85攝氏度,而2003年到2012年十年的平均氣溫與1850年到1900年五十年的平均氣溫比較,也高出了0.78攝氏度。
地球表面絕大多數(shù)被海水覆蓋,實際上海水具有比大氣更大的熱容,也就會比大氣吸收更多的能量。報告指出從1971年到2010年四十年間,地表所積累的能量的60%被700米深度以內的上層海水所吸收,30%被700米深度以下的海水所吸收,加在一起海洋存儲了90%地表積累的能量。75米深度以內的淺層海水平均溫度在1971到2010年間以每個年代0.11攝氏度的溫度在上升。對海水溫度變化的觀測與地表氣溫變化的觀測一致。
另外一個重要的全球變暖指標就是冰川的變化。1971年到2009年間,陸地冰川平均每年損失2260億噸冰,而在1993年到2009年間,損失速度已經達到平均每年2750億噸,冰川消融速度在增加。格陵蘭和南極的冰蓋損失也終于能夠估算,其中格陵蘭的冰蓋損失已經從1992年到2001年的平均每年損失340億噸增加到了2002年到2011年間的平均每年2150億噸;而南極冰蓋損失也已經從1992年到2001年間的平均每年300億噸增加到了2002年到2011年間的平均每年1470億噸。
北冰洋的海冰覆蓋面積也是一個很明顯的指標。1979年到2012年間,北冰洋冰層覆蓋面積以平均每十年3.5%~4.1%的速度減少,或者說每十年損失45到51萬平方公里的冰面;而夏季最小冰面面積也在以每十年9.4~13.6%的速度在減少。同樣在北半球,春季積雪的覆蓋面積也在減少。1967年到2010年間,春季積雪覆蓋面積平均每十年減少1.6%,六月份積雪面積則平均每十年減少11.7%。北半球北部還觀察到了明顯的凍土溫度上升,以及凍土層厚度減少。這些都與氣候變暖的趨勢相吻合。
海冰的減少并不會影響海平面位置,但是冰川和冰蓋的消融直接對海平面上升作出了貢獻,同時海洋溫度升高本身帶來的熱脹冷縮也會導致海平面上升。從1901年到2010年,全球平均海平面上升達到了0.19米,平均每年1.7毫米;而1971年到2010年的海平面平均上升速度是每年2.0毫米,1993年到2010年間速度則達到了平均每年3.2毫米,海平面上升速度在提高,比以前預想的要嚴重。在數(shù)據(jù)翔實的1993年到2010年間,海平面上升的程度基本上與估計的冰川消融程度、海水溫度升高的程度以及陸地水儲存總量相符合,也就是說氣候變暖基本上可以解釋海平面上升的原因。這也是支持全球變暖的強有力證據(jù)。
在觀測到全球變暖的同時,大氣中的溫室氣體含量也在繼續(xù)增加。二氧化碳在大氣中的濃度已經比工業(yè)化之前高出了40%,同樣是溫室氣體的甲烷濃度已經比工業(yè)化之前高出了150%,氮氧化物含量也增加了20%?,F(xiàn)在這三種氣體在大氣中的含量都已經是八十萬年以來的最高,并且濃度還在以很快的速度上升,這個上升速度至少在過去的2.2萬年的時間里是沒出現(xiàn)過的。
這其中化石燃料的使用貢獻最大。從1750年到2011年,化石燃料使用以及水泥行業(yè)總共排放了3650億噸碳,同時森林減少以及其他土地用途改變造成的碳排達到1800億噸。二者加在一起導致人類總量達到5450億噸的碳排(每噸碳排折合3.67噸二氧化碳),可以肯定觀察到的大氣二氧化碳濃度迅速增高是人類活動造成的?,F(xiàn)在土地變更造成的碳排比例已經顯著降低,2002年至2011年十年間,化石燃料燃燒造成的二氧化碳排放平均是每年95億噸碳,土地用途的變化每年平均僅貢獻9億噸碳排。人類活動排放的二氧化碳并沒有完全留在大氣。地表的生態(tài)系統(tǒng)吸收了1500億噸碳,大氣保留了2400億噸,其余的1550億噸碳被海洋吸收。海洋在緩解大氣中二氧化碳濃度做出貢獻的同時也開始酸化,pH值已經平均下降了0.1。這個數(shù)字看起來很小,但是換一個說法,海水中氫離子濃度已經增加了26%,大約就能看出嚴重性了。
溫室氣體會造成地表溫度上升是有充分科學依據(jù)的,不過影響氣候的主要因素還有幾個,要研究造成全球變暖的原因,就需要比較各種不同因素做出的貢獻。這些因素對氣候的影響程度使用一個叫做“輻射強迫”的指標來衡量,正的輻射強迫就會導致地表溫度增加,負的則代表會導致地表溫度降低。在人類活動有能力影響氣候之前,主導氣候變化的一直是大自然。大自然影響氣候的方式主要是兩個,一個是太陽自身的輻射的變化,一個是火山噴發(fā)。太陽的輻射一直不是一成不變的,歷史上的太陽輻射變化可以通過各種方式去尋找痕跡,而現(xiàn)代太陽的輻射變化則可以通過衛(wèi)星監(jiān)測。1978年開始的衛(wèi)星監(jiān)測的太陽輻射數(shù)據(jù)顯示最后的一個太陽極小值要比前兩個低,2008年的極小值與1986年的極小值相比,輻射強迫為-0.04W/m2,
太陽輻射再最近三十年有一個輕微的減弱。工業(yè)化以來,太陽的輻射變化造成的輻射強迫為0.05W/m2,對升溫略有貢獻。大規(guī)模的火山噴發(fā)也會短期對氣候造成影響?;鹕絿姲l(fā)釋放的顆粒物進入大氣后能夠反照太陽輻射,從而減少到達地面的輻射,所以火山噴發(fā)之后的一段時間會產生一個負的輻射強迫,時間長短取決于火山的噴發(fā)程度??偟膩碚f,在20世紀,自然本身僅僅貢獻了一個很小的輻射強迫,在這個期間內,平均下來對氣候的貢獻不大。定量的估算為,自然導致的影響在溫升-0.1度到0.1度之間,與現(xiàn)在觀察到的實際溫升情況相差甚遠。
那么就需要在人類活動上面找原因了。工業(yè)化以來大氣溫室氣體濃度增高所造成的輻射強迫增加達到了3W/m2,二氧化碳排放一項就達到了1.68W/m2。
不過人類活動不僅僅增加溫室氣體排放,各種工業(yè)污染排放的顆粒物是有能力降低地表溫度的。人類活動排放的氣溶膠,加上炭黑,考慮的云的影響之后,貢獻了-0.9W/m2的輻射強迫。綜合下來,與1750年相比,2011年人類活動造成的輻射強迫達到2.29W/m2,這個數(shù)值在1970年以后增長迅速,甚至與2005年估算的數(shù)值相比,2011年估算的輻射強迫也增加了43%。與此同時,目前所觀測到的氣候變化的形式,表現(xiàn)出來的一些具體特征,也與人類活動對氣候產生影響的形式和特征相符合。綜合下來溫室氣體濃度變化導致1951年到2010年期間平均氣溫增高0.5~1.3度,其他的人類影響則產生了-0.6~0.1度之間的變化,而自然導致的影響在-0.1~0.1度之間,基本上可以解釋這個期間的溫升情況。所以這次評估報告下結論說,人類活動對氣候的影響已經很清晰,也有了95%以上的把握認為人類活動是造成氣候變化的主要原因。
IPCC第一工作組也對未來氣候變化的趨勢做出了預測。預估顯示如果太陽輻射沒有顯著變化,沒有大的火山噴發(fā)這些會顯著影響氣候的自然因素,與1986年到2005年的平均氣溫相比,2016年到2035年的平均氣溫會高出0.3~0.7攝氏度,升溫的趨勢仍然會繼續(xù)。
更加遠期的預估就會受到人類發(fā)展各種因素的影響,IPCC根據(jù)經濟和政策的不同狀況推出了四個未來情景來進行預估,這里面有大幅度減排,使得溫室氣體排放在21世紀中期達到頂點然后下降的RCP2.6情景,也有對溫室氣體完全沒有控制的RCP8.5情景。不過無論什么樣的情景,大氣中的溫室氣體濃度在21世紀仍然會繼續(xù)上升,氣候變暖的大趨勢也不會改變,只是程度不同。到21世紀末的2081年到2100年,碳減排力度最大的RCP2.6模式也會導致相對1986年到2005年平均的0.3~1.7攝氏度的溫升,不進行減排的模式則會導致2.6~4.8攝氏度的溫升,21世紀的全球變暖程度非常可能超過1.5度,比20世紀的溫升幅度要高出不少。
溫升會導致極端氣候發(fā)生的頻率強度增加,北冰洋冰面繼續(xù)萎縮,陸地冰川和冰蓋繼續(xù)消融,而海平面的上升速度也會加快。減排強度最大的預估情景中,到21世紀末,海平面也要比20世紀末升高0.26~0.55米,而對于沒有減排的情景,海平面則會在21世紀升高0.45~0.82米。到那個時候,海岸線會與現(xiàn)在非常不同。(注:本文所有插圖都來自聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會第五次評估報告第一工作組決策者摘要)(來源:果殼網)