全球变暖"间歇期"宣告结束?
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图片说明:世界上现存约2万至2.5万头北极熊。全球气候变暖可能导致2050年将有三分之二数量的北极熊消失。图片来源:yicai.com


有证据显示,地球仍在持续升温。在北美西部地区,持续干旱导致多地频发森林火灾,从夏季的加拿大和美国中西部大火到2015年的加利福尼亚森林大火,再到太平洋的飓风、台风和热带气旋对日本、中国大陆和台湾地区的破坏性打击,全世界各地都受到气候变化的影响,截止到2015年8月中旬,仅剩大西洋还未见飓风活动。在全球范围内,地表温度已达到有记录以来的最高值。2015年,美国温度整体远高于正常值,比20世纪平均气温值高0.94摄氏度,其中7月的温度达到有记录以来的第10位。

由于化石燃料燃烧产生的二氧化碳过量排放导致温室气体不断增加,全球地表平均温度(global mean surface temperature,GMST)正在逐步上升:20世纪60年代后,每个十年都比上一个十年更暖和,目前人类正处在2000年后最热的一个十年当中。

正常情况下,大自然的内部调适会造成GMST发生变化,然而从1920年开始,温度上升的速率就在不断加快,目前的速率与整体水平不一致,其中存在两个“间歇期”,第一个大约从1943年到1975年,第二个从1999年到2013年。在“间歇期”期间,温度上升的速率明显降低。

在Science的一篇论文Has There Been a Global Warming Hiatus?中,作者探讨了海洋、大气、陆地和冰川间的相互作用会影响全球温度的上升趋势。气象学家需要不断改进气候模型,更好地了解这些变量及其对全球温度的影响。

重提"间歇期"

1998年是20世纪最热的一年,然而,从1998年到2013年,全球出现了一个明显的气温上升“间歇期”,虽然2005年和2010年的GMST值比1998年的数值稍高一些,但直到2014年间歇现象才发生变化。根据数据记录,2014年的气温再创新高,到2015年6月,全球气温再破纪录,达到了最高值(如图所示)。看来“间歇期”似乎真的结束了。

图片说明:美国国家海洋与大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)提供了1920年到20世纪的全球季度平均地表温度。测量季度划分为十二月到二月等。黑色加粗曲线显示每隔十年的温度变化。中间的图像显示了拉马德雷(Pacific Decadal Oscillation, PDO)现象每季度的平均气温变化,以标准差为单位,正相(粉色)和负相(淡蓝色)PDO状态如图所示。下方的图像中的绿色线条表明GMST每隔十年的平均变化(以1921年-1930年作为第一个十年);黄色线条表示GMST对PDO相位的分段斜率。大自然的气候变化作用描绘了一幅并非稳步上升的全球平均温度图谱。实际上,年际间的气候变化和不断增加的温室气体带来的热量使GMST变化趋势看起来更像是一节一节的楼梯,而不仅仅是一条爬升的直线。图片来源: Kevin Trenberth/NOAA

厄尔尼诺(El Niño)和拉马德雷现象(PDO)

通过对“间歇期”的近一步了解,我们可以很清楚地看到自然气候变化对全球变暖长期趋势的作用。

1998年,全球气候普遍出现异常,其重要原因是历史上最强大的“厄尔尼诺”现象在作怪——西太平洋积累起来的海洋热量传递到太平洋并进入到大气中,使风暴力量增强,地球表面升温,而海洋则通过蒸发散热来降温。2015年,又一波发端于2014年的强烈厄尔尼诺现象正在逼近,并在很大程度上造成了近期的升温和世界范围的天气变化:太平洋的热带风暴活动不断增强,美国中部阴湿多雨,新西兰频发暴雪天气。

图片说明:我们还要遭受更多的酷热天么?图片来源:suburbanbloke/flickr

太平洋也存在较强的温度变化,主要因为受到拉马德雷(PDO,一种以10年周期尺度变化的太平洋气候变化现象)或者十年际太平洋涛动现象(Interdecadal Pacific Oscillation,IPO,具有类似PDO的海面温度和压强特征,周期为15~30年,但影响区域为南、北太平洋)影响,前者主要发生在北半球,但二者密切相关。PDO模式的正相位和厄尔尼诺现象一样,影响着海洋温度。

通过观测和建模,科学家发现PDO影响“间歇期”的重要因素之一,它使太平洋信风、海平面气压、降雨和整个太平洋及环太平洋国家的风暴发生位置发生很大变化,其影响力一直延伸到南大洋并穿过北极圈进入大西洋。已有证据证明,在PDO负相位期间,季风变化改变了洋流、海水对流和环流倒转模式,造成隐藏在大洋深处的热量发生变化。这种影响在南北半球各自的冬季体现得最为明显,即在PDO的正相位期间,GMST上升,在负相位期间不变。

研究成果显示,地球总体能量的不平衡现象并没有随PDO的变化而产生变化,但在正相位期间,更多的热量被存储在海洋上层的300米以内,影响着GMST的数值;在负相位期间,更多的热量被释放入海平面300米以下,造成海洋整体变暖。

调节人类活动

气候的内部变化也会因为外部影响产生变化,其中主要是人类活动的影响。温室气体吸收的热量可以被化石燃料燃烧产生的可见污染物(大气颗粒物)抵消。1945年到1970年间,第二次世界大战后,欧洲和北美的工业化进程加快导致污染物增加,特别是在大西洋上空,火山活动造成大气平流层颗粒物大量增加。这些发达国家随即颁布各种法规,如1970年的美国清洁空气法案(Clean Air Act),相关法规的发布有效控制了大气污染。

气候模型和GMST预测数据显示:人类活动对气候变化的影响大约从20世纪70年代开始出现,未来预期变化率与1975年到1999年观测到的变化率一致,但从1999年起,变化率有所减慢,这也是2000年到2013年出现“间歇期”的原因之一。

人类活动引发的气候变化一直都是持续而可测的,GMST减慢的主要原因是PDO。目前科学家推测,GMST已经进入了持续正相位阶段,这一变化和最近的厄尔尼诺事件一起,促使GMST向更高值变化。(科学之家,译审/编辑:J•Xie)
文章来源: https://theconversation.com/is-the-global-warming-hiatus-over-45995
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相关文献

 
1.Has there been a hiatus? | Kevin E. Trenberth |Science|DOI: 10.1126/science.aac9225
2.An apparent hiatus in global warming? |Kevin E. Trenberth, John T. Fasullo|Earth`s Future| DOI:10.1002/2013EF000165
3.Model-based evidence of deep-ocean heat uptake during surface-temperature hiatus periods| Gerald A. Meehl,Julie M. Arblaster,John T. Fasullo,Aixue Hu & Kevin E. Trenberth|Nature Climate Change| DOI:10.1038/nclimate1229
4.Seasonal aspects of the recent pause in surface warming|Kevin E. Trenberth,John T. Fasullo,Grant Branstator& Adam S. Phillips |Nature Climate Change| DOI: 10.1038/nclimate2341
5.Earth's energy imbalance since 1960 in observations and CMIP5 models|Doug M. Smith,Richard P. Allan,Andrew C. Coward,Rosie Eade,Patrick Hyder,Chunlei Liu,Norman G. Loeb,Matthew D. Palmer,Chris D. Roberts,Adam A. Scaife|Gelphysical Research Letters| DOI: 10.1002/2014GL062669

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