B. 气候系统里观测到的变化

　　地球气候正在改变吗？毫不含糊的回答是“是”。大量观测支持这一结论，并且为这些变化的迅速程度提供依据。这些数据对构建一个更困难问题的答案提供了所依据的基本事实，问题是：“为什么气候系统会变化？”。这些会在后面的部分作阐述。

　　本节对观测事实提供了最新的归纳总结，以描述过去气候系统已发生的变化。气候系统的许多要素已经得到直接测量，即“仪器记录”。例如，地面温度广泛的直接测量始于大约19世纪中叶。其它地面天气要素，如降水和风，近全球观测也开展了大概一百年。在某些地区，海平面测量已进行了一百多年，但是潮汐观测只在某些地区才有较长的记录。探空观测是在20世纪世纪40年代后期才系统地开始的。海洋表面观测也有较长记录，它们是从20世纪中叶由船舶和在70年代后期由浮标完成的，现已拥有20世纪40年代后期以来的几乎全球范围的次表层海温测量数据。自20世纪70年代后期以来，由地球观测卫星获得的其它资料已对气候系统各种成分提供广泛的全球观测。另外，不断增加的古气候资料集，如树木、珊瑚、沉积物和冰正在给出距今百年和千年前地球气候的信息。

　　本节对关键气候要素，如温度降水和大气湿度、雪盖、陆冰和海冰的范围、海平面、大气和海洋环流的结构、极端天气和气候事件以及气候变率的综合特征的过去变化作了重点论述，章节的结论部分对这些不同的气候要素的观测趋势进行了比较，试图给出一个整体图象。其内部一致性程度对评估了解气候系统的目前信度水平是一个关键要素。

B.1 观测到的温度变化

仪器记录的陆地和海洋温度

　　自19世纪后期以来全球平均地面温度已经上升了0.6± 0.2°C³ 。自1861年有仪器记录以来,20世纪90年代可能是最温暖的十年，1998年是最温暖的一年（图2）。从第二次评估以来，估计全球0.15°C增暖的主要原因是与后来6年（1995到2000年）资料的增暖记录有关，第二个原因是与估算变化方法的改进有关。目前，稍为较大的不确定性范围（±0.2°C,95%的信度间隔）还是客观存在的。另外，由于一些新的研究技术的提高，第二次评估报告后，估算19世纪末以来全球温度升高信度的科学基础也已有了加强，这方面包括海面温度资料根据时间连续偏差订正的独立性检验以及城市热岛效应对全球陆地温度趋势影响的新分析。正如图2指出的，19世纪后期以后大多数全球温度增暖主要出现在二个不同阶段：1910-1945年和1976年之后，两段时间温度升高的速率大约为0.15°C/十年。

图2: 相对1961-1990年综和的1861-2000年年地表和海表温度距平（°C），在年数值上刻度指示有两个标准方差的不确定。[根据图2.7c]

图3: 1901-2000,19010-1945,1946-1975,1976-2000四段时间的年温度趋势，趋势分别由圆点区域大小表示，红点表示增加，蓝点表示减少，绿点表示较少或没有变化，趋势是通过年平均网格距平资料计算得到的，符合计算年距平值最少需要10个月资料的要求，在1901-2000年，趋势的计算利用100年中至少包括了66年年距平的网格资料，对短时间段内（19010-1945年，1946-1975年，1976-2000年）的较少的年数分别是24，20和16年。[根据图2.9]

最近，陆地增暖大于海洋增暖，在1950-1993年海面温度的升高大约是陆地表面平均温度升高的一半。与1997、1998年厄尔尼诺事件有关的全球温度的高值可作为一个极端事件，并对最近的增暖速率也负有责任。

　　20世纪初增暖与20世纪后期增暖的区域结构是不同的。图3是整个世纪以及3个时间段增暖的区域特征。在最近时间段的增暖（1976-1999年）几乎是全球性的，但是最大的温度增长发生在北半球大陆的中高纬度。年际变冷在北太平洋西北部和北太平洋中部比较明显，但是北太平洋变冷的趋势在近期有所改变。所显示的最近温度变化型式部分地与大气-海洋涛动的各阶段，如北大西洋-北极涛动、太平洋十年涛动有关。因此，几十年区域温度趋势受气候系统区域变率的影响很大，可以偏离全球平均。1910-1945年的增暖主要集中在北大西洋，相反，1946-1975年北太平洋和北半球大部分地区表现出明显的变冷，而在南半球大部分地区却是增暖。

　　新的分析表明从1950年以来全球海洋热容量已经有明显的增加。一半以上的热容量增加出现在海洋上层300米以上，相当于该层温度升高速率约为0.04°C/十年。

　　1950-1993年日最大、最小地面温度的最新分析仍然表明，虽然不是每一个地区，但大部分地区温度日较差显著减少。平均而言，最小温度升高的速率是最高温度的2倍（0.2 对0.1°C/十年）。

从卫星和气球记录得到的地表以上的温度

　　地面、气球和卫星测得的温度表明对流层和地球表面发生了增暖，而平流层变冷了。在比较短的时间内（1979年以后），即同时获得卫星和气球数据时间内，卫星和气球记录表明对流层低层的增暖比观测到的地面增暖小很多。对1958年来大气层最低层8公里和地面温度趋势的分析表明二者具有很好的一致性，如图4a，大约每十年增暖0.1°C。尽管如此，由于卫星记录开始于1979年，从卫星和气球得到的温度资料显示全球中低对流层的增暖速率大约是每十年0.05±0.10°C，全球平均地表温度升高为0.15±0.05°C/十年。增暖速率的不同从统计上讲是明显的。相反，1958-1978年，地表温度趋势变化几乎为零，而大气层最低8公里的变化趋势接近0.2°C/十年。1979年来所观测到增暖判别的一半可能⁴ 是由于地面和对流层观测空间范围的不同、一系列火山喷发的物理效应和发生在这段时间的厄尔尼诺（见框4关于ENSO的一般性描述）的综合作用有关。其它的差别很大可能是由于真实的而非观测性的偏差，这主要是由于热带和副热带地区温度变化速率不同引起的，该地区在1979年前大气层8公里下的变化速率较快，而之后的变化较慢。在北半球中纬度大陆的增暖速度没有明显的不同。对流层高层在20世纪60年代初来没有检测到明显的全球温度变化趋势。平流层，如图4b所示，卫星和气球观测都表明有显著变冷，同时由于火山喷发，不时穿插着1到2年的增暖。

通过代用记录得到的器测时代前地面温度

　　20世纪比过去1000年的任何时间的增暖速率和持续时间可能都要大，20世纪90年代可能是北半球1000年来最暖的十年，1998年可能是最暖的一年。在了解最近一千年来的温度变化已取得了重大的进步，特别在单个温度重建的综合集成上。北半球新的详细的温度记录见图5，该数据显示了北半球与11-14世纪有关的相对暖和的时段和与15-19世纪有关的相对冷的时段。尽管如此，没有证据支持中世纪温暖期和小冰期分别是全球同步的。如图5表示的20世纪北半球增暖的速率和持续时间似乎在这一千年是前所未有的，这不能简单地认为是15-19世纪小冰期的恢复。通过得到的古气候资料的空间代表性的敏感分析，这些分析可得以补充，注意到即使与上一千年的最暖期比最近十年的增暖超出了温度不确定性的95%信度区间。更进一步，几种不同的分析业已完成，每一种都表明北半球过去十年的温度比过去600到1000年的任何时段都暖和。这是一个时间序列，是利用半球范围的树木年轮、冰芯、珊瑚和其它年分辨率代用资料的计算得到有年分辨率的温度时间序列。由于获得的资料较少，对从现在以前一千年的年平均，以及对1861年前南半球多数地区的状况了解得较少。

　　在上一个冰期和消冰期（在大约100000和10000年前）可能发生了大而迅速的年代际温度变化，特别在北半球高纬度地区。在消冰期，一些地方局地温度增暖5-10°C可能出现在数十年的时段里。在最近10000年，有迹象表明出现了明显快速的区域温度变化，这部分是由于气候的自然变率造成的。

图4: (a) 气候和卫星及地面观测的对流层季节温度距平时间序列； (b) 气候和卫星及地面观测的平流层季节温度距平时间序列 [根据图2.12]

图5: 公元1000-1999年北半球千年温度重建（蓝色-树木年轮，珊瑚，冰芯和历史纪录）以及仪器纪录（红色），并注明了北半球平滑后的曲线（黑色）和两个标准方差限度（灰色区域）。[根据图2.20]