气候变化2001:
科学基础
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E. 人类对气候变化影响的辨认

  BC节分别给出观测到的过去气候和强迫因子的变化。D节通过预测气候系统对这些变化的响应,对气候模式进行了检验。本节使用那些信息,检验迄今人类活动对气候变化的影响能否被识别这一问题。

  这是一个需要特别注意的地方。SAR总结“有一系列证据表明,存在一个可辨别的人类活动对全球气候产生影响”。它注意到人为气候变化信号的检测和归因可以通过不断的证据积累过程来完成。SAR同样指出在一些因子中的不确定性,包括内部变率、强迫和响应的量级和类型,这使得它们不能得到一个确定的结论。

E.1 检测和归因的含义

  检测是证明一个观测到的变化比能被自然变率解释得更显著(在统计意义上)的过程。归因是在一些给定可信度基础上建立因果的过程,包括有争议假设的评估。 人为气候变化强迫变化的响应,发生在自然界内部和外部强迫的气候变率背景下。内部气候变率,即不是被外界因子强迫的气候变率,发生在从数周到数世纪乃至上千年的所有时间周期上。慢气候部分,例如海洋,因为与天气变率想相关,而在年代际和世纪的时间尺度上有非常重要的作用。这样,气候就能在没有外来影响的情况下,产生具有相当大小的长时间尺度的变化。强迫气候变率(信号)的外部因子,可以是由于自然强迫因子的变化,比如太阳辐射或火山气溶胶;或由于人为强迫因子的变化,比如温室气体浓度或气溶胶的增加,这种自然气候变率的存在,意味着人为气候变化的检测和归因是一个统计“信噪比”问题。检测研究证明一个观测到的变化是否在统计意义上高度非同寻常,但并不一定意味着我们知道它的原因。将气候变化归因为人为原因,需要使用统计分析和对多种证据仔细的评估,在事先给定的误差界限下,观测到的变化为:

E.2 一个更长时间的、经过更仔细核查的观测记录


图14:利用三个不同的气候模式-哈得莱,地球流体动力实验室和汉堡模式,得到的1000年的全球平均地表气温距平控制模拟结果,并与最近的仪器记录进行比较。模式控制试验没有表明地面气温的趋势与观测趋势一样大,假如这些模式的内部变率是正确的话,最近的增暖不可能是由于气候系统单独的变化引起的。[根据图12.1]

  最近5年中的3年(1995,1997和1998)是全球有仪器观测记录以来的最暖年份。对全球和半球平均温度记录观测样本误差的影响进行了估计。对基于卫星的温度记录(微波辐射计,MSU)的误差和不确定性也有了更深入的了解。MSU和探空资料的差异得到了很大程度上的解决,尽管地面和对流层低层间差别的观测趋势还不能被完全解释(B节)。最近1,000年新的温度重建表明,即使考虑到在古气候重建方面很大的不确定性(参见B节),最后100年温度的变化不可能全部归因于自然原因。

E.3 内部变率新的模式估计

  如现在的模式估计所表明的,最近100年的变暖看起来非常不像仅是由于内部变率引起的。器测记录较短。包括人类影响时期;古气候记录包括了自然强迫变化,比如那些由于太阳辐射变化和重要火山喷发的频率。这些局限性使得在使用耦合模式进行长期的“控制”模拟估计内部气候变率方面很少有其他替代。自SAR以来,更多的模式被用来估计内部变率的大小,其中一个事例在图14中给出。如所看到的,这些模式中有相对的全球尺度的内部变率。与检测和归因相联系的长时间尺度的估计还不能确定,但在年际和十年际时间尺度,一些模式表示出较观测类似或大的变率,即使模式不包括外源的变化。关于人为影响信号的检测,结论是它对用以估计内部变率的模式不敏感,最近的变化也不能单纯由内部信号解释,即使在模拟的内部变率的幅度由于增加2个或更多的因子而最多的情况下。大多数最新的检测和归因研究发现没有证据表明,在扣除在用来作检测和归因研究的大的空间尺度和长的时间尺度的人为信号估计外的剩余变率后,由模式估计的地表内部变率与仍在观测中的剩余变率是不一致的。但是请注意,用来估计不一致性的能力是有限的。如图14所示,没有模式控制的模拟表现出地面气温趋势和最近1,000年的观测趋势一样大。


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