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预测未来气候


气候学家掌中"水晶球"上的阴霭


作者:Luigi Jorio


云的形成是最难预测的大气现象之一 (Keystone)

云的形成是最难预测的大气现象之一

(Keystone)

政府间气候变化专门委员会(IPCC)即将发表一份新的气候报告。预测一、两个世纪后地球的状态是科学领域最艰巨的课题之一,这也要归因于一些气候现象的不可预见性。

气候模式总是出现失误:正如所有的科学理论一样,无法完全与现实吻合,不但气候怀疑论者看法如此,而且那些恰恰从事气候预测工作的研究人员们也肯定了这一点。不合逻辑?专家们坚持认为,这完全在情理之中。

 “气候模式的成果提供了重要信息,有助于理解并且就一些气候现象及演变过程进行预测。”全球性气候及气候变化瑞士论坛ProClim在发表的一篇文章中写道。文章强调,重要的是要了解各种气候模式的局限性以及哪些预测具有可信性。日内瓦大学的气候学家Stéphane Goyette承认,预测气候是“一个冒险的举措。”

2100年降雨量会是多少?

今年9月末,政府间气候变化专门委员会将公布他们新的评估报告(此份报告是该系列的第5份)中的第一部分。根据预测,在地球变暖方面,人类应承担95%(2007年的上一份报告中为90%)责任,这一点已得到证实。除了将关于温度升高、冰川融化以及海平面上升的最新数据汇总到一起之外,政府间气候变化专门委员会的报告还包括对于未来两个世纪的气候预测。

但是,我们现在都无法知道一星期后的天气形势,又怎么可能预测地球50年或100年后的气候呢?“这涉及的是两个不同的方面。”Reto Knutti回答我们说。他是苏黎世联邦理工(ETHZ)大气与气候研究学院的教授,也是政府间气候变化专门委员会报告的联合作者。

“气象预报需要知道一天后准确的天气形势,然而,气候预测关心的却不是2100年12月31日那一天的天气形势。比如说,其目的是预测本世纪末晴朗天气的数量以及平均降雨量的多少。”

Stéphane Goyette解释说,气候预测以多种气候模式为基础,例如,碳循环模式就是将人口与经济因素考虑在内,借助于这两个因素进行推测,从而确定大气中温室效应气体的比例。

“这一数据接下来要被引入建立在物理和化学法则基础上的气候模式,以这种方法,人们可以获得有关气候、降雨周期或者是风力方面的指标。”他向瑞士资讯swissinfo.ch指出。 

政府间气候变化专门委员会的第五份报告

政府间气候变化专门委员会精心构筑了其第五份气候评估报告,报告内容将在不同阶段公布于众,瑞士研究人员也参与了政府间气候变化专门委员会的工作。

第一部分(基于气候变化的科学基础)将于2013年9月27日在斯德哥尔摩(Stoccolm)被递交;第二部分(气候影响、调节作用以及脆弱性)将于2014年3月31日、第三部分(缓解气候变化)预期于2014年4月中旬递交。

报告的总结部分将于2014年10月末在哥本哈根(Copenhagen)提交。

政府间气候变化专门委员会的文件基本上是对气候科学认知的概括,即使各个政府以及经济领域将其用作参考,从长期角度来考虑应对气候变化措施,这些文件都不具有约束力。

尽管火山爆发,预测还是正确

Stéphane Goyette指出,为了验证假设的有效性,可以采用下列模式:从过去的数据出发,计算当前气候,如果所得结果与现实吻合,该模式就被认为具有可信性。相反,另一方法是分析过去的预测是否确实得到证实。

一些研究人员致力于考察气候预测的可信度,他们考虑了政府间气候变化专门委员会的第一份报告的内容,1990年的这份文件曾经预测,到2030年,地球的平均气温将升高约1.1摄氏度(也就是说,到2010年,气温将升高大约0.55摄氏度)。

NASA:1880-2012全球气候变暖状况

新西兰惠灵顿维多利亚大学(Victoria University di Wellington)的David Frame与加利福尼亚劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)的Daithi Stone统计,1990年到2010年间,气温升高了0.35-0.39摄氏度。他们强调说,假定的0.55摄氏度的增长值与观测的数值不符属于正常波动。

与目前相比,当时的气候模式比较简单,鉴于这一事实,“1990年的预测准确度是引人注目的。”2012年12月发表的研究的作者们写道。他们又补充说,如果考虑到科学家们无法预见可能影响气候的重大事件的话,这些预测结果就更加令人印象深刻。这些事件包括:1991年皮纳图博(Pinatubo)火山的喷发、苏联的解体以及中国的经济增长。

从短期来看,正如上面所引证的事件,这些变化对于全球变暖都有相对影响,David Frame和Daithi Stone评论说,工业革命过程中二氧化碳的积聚对气候变暖起到了决定性作用。

2012年年末的另一项研究也得出了同样的结论,德国、美国和法国的研究人员们强调,全球气温和大气中二氧化碳的持续增长,都和政府间气候变化专门委员会的假设一致。然而,海平面的升高速度却比预测的要迅速。

“考虑到政府间气候变化专门委员会的第一份报告的主要结论与2007年报告相一致,这点令人欣慰。”Stéphane Goyette指出。

然而,德国盖斯特哈赫特(Geesthacht)研究所的Eduardo Zorita则认为,1990年预测“很准确”的说法却有些过头,“我只想简单地说,该预测方向正确,20年的时间还不足以得出结论。”这位气候学家在参加2013年

瑞士气候变化暑期研讨班

(Swiss Climate Summer School)

时表示。

瑞士气候概况

瑞士联邦气象局(MétéoSuisse)负责制订适合瑞士的气候模式,该机构与高校共同合作。

根据瑞士联邦气象局预测,到本世纪中叶,一年四季,瑞士大部分地区的平均温度都会升高。

由于气体的排放,到2060年,温度升高将在0.5-3.6摄氏度之间。

在平原地区,每年夏季天数(最低温度25摄氏度)将从过去的50天增加到65-80天。植被生长期也将增长30-50天。

夏季时,瑞士全国平均降雨量都将会减少。炎热天气将会更长,热浪天气也会更加集中。

云的未知系数

今年9月初,伯尔尼高地(Oberland bernese)的格林德瓦(Grindelwald)举办了一次主题为“气候重建及预测”的国际会议,与会期间,号称“蝴蝶效应”的各种后果被进行了突出:对于气候预测来说,初始条件下微小的变化就足以导致截然相反的后果。“气候学仍要面临诸多未知系数。”

Eduardo Zorita指出,“现存的模式比较繁琐,分辨率也更高。但是,考虑到不确定性还和过去一样,这点令人沮丧。”

相对来说,从长期来看,气候模式很好解释了全球温度的变化或者说是降雨量的改变,Reto Knutti指出,“然而,准确无误的重新构造出水的整个循环或者是气流结构变化,这并非易事。”而且,大气和海洋、土壤、植被之间的相互作用仍是未知领域。

云层的形成及变化都是气候领域的主要攻关项目,Reto Knutti指出,“云层的结构尤其复杂,每一朵云都有其独特性,我们看看窗外的云,心里就一清二楚了。”他接着说道,“但是,每一朵云对于辐射都有不同的影响,以数字信息模式,来预测云层变化,简直难度太大了。”

尽管云层令人捉摸不定,不管怎样,对其进行预测还是有深谋远虑的,Eduardo Zorita坚持认为,“气候模式将会改善,以后的进展也是有可能的,我们已经从气象预报中见证了这一点:20年前,天气预报的准确度只是保证两天,而现在,我们却可以预见甚至6天后的天气情况。”


(译自意大利文:薛伟中), 瑞士资讯swissinfo.ch



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