国际研究关注工业革命前到20世纪的气候变率

2019-8-19 17:36 来源: 全球变化研究信息中心 |作者: 曾静静

工业化前气候的终结是评估人类活动导致当代气候变暖程度的基准,但不容易在时间上对其进行精确定位。无论如何,过去几十年从过去2000年的气候波动中脱颖而出。过去2000年的气候变率——“公元元年”(Common Era)——一直是过去20多年来激烈争论的话题。关于曲棍球棒形状的温度记录的早期概念早已被一个更微妙的观点所取代。曲棍球棒形状的温度记录的早期概念是指在温度记录的早期,温度较低且几乎没有变化,随后在最后150年左右的时间里温度急剧上升。现在人们知道,从几十年到几百年的时间尺度上,公元元年的温度记录具有显著的起伏。近日,Nature出版集团旗下期刊相继发表文章,从不同的角度切入,进一步细化了工业革命前到20世纪的气候变率情形。

2019年7月24日,“过去全球变化2000年气候团队”(PAGES 2k Consortium)在《自然·地球科学》(Nature Geoscience)杂志发表题为《公元元年期间全球温度重建和模拟中一致的几十年变率》(Consistent Multidecadal Variability in Global Temperature Reconstructions and Simulations over the Common Era)的文章,使用7种不同的统计方法对过去2000年来的全球平均气温进行了重建,并与基于模型的重建相比较,研究发现不同温度记录之间数百年甚至更长时间内的全球平均变化存在显著差异,因此也存在不确定性。但在更短的几十年里却呈现出令人惊讶的一致性。研究人员考察了公元1300—1800年这些几十年波动的原因,认为火山喷发起着主导作用,并对气温产生了明显的全球平均影响。测量到的大气温室气体浓度的早期变化是次要的,这些早期变化可能包括早期人类活动的贡献,而太阳活动的变率并不是一个重要因素。20世纪是独一无二的:在至少20年的时间里呈现出全球最大的平均变暖趋势。

来自瑞士伯尔尼大学、美国哥伦比亚大学、西班牙穆尔西亚大学等机构的研究人员探讨了区域温度变化的全球一致性问题,结果显示,各地的温度并没有同步上升和下降。具体来说,持续数个世纪的早期凉爽或温暖的时间间隔在不同地区的不同时间达到顶峰。例如,小冰期(Little Ice Age)在15世纪的太平洋、17世纪的欧洲和19世纪的其他地方达到了顶峰。一般来说,在大多数重建工程中,在不超过地球一半的地方都能探测到工业化前51年的任何温度高峰或低谷。同样,20世纪末的情况也很突出:在最近几十年里,几乎整个地球都同时出现了创纪录的高温。相关研究《没有证据表明工业化前的公元元年存在全球一致的暖期和冷期》(No Evidence for Globally Coherent Warm and Cold Periods over the Preindustrial Common Era)于2019年7月24日在线发表于《自然》(Nature)杂志上。

2019年7月24日,来自瑞士伯尔尼大学、苏黎世大学和弗里堡大学等机构的科研人员在《自然·地球科学》(Nature Geoscience)杂志上发表题为《火山爆发造就了小冰期的最后阶段》(Last Phase of the Little Ice Age Forced by Volcanic Eruptions)的文章,研究了至少5次大型热带火山爆发是如何影响全球气候的,包括1815年4月的坦博拉(Tambora)火山爆发。这一时期涵盖了前工业时代的大部分自然变率与重大人类影响的时代之间的接触点(touchpoint)。通过海洋和大气之间的热量交换,火山持续冷却;较慢的反馈效果进一步传送了系统所受到的冲击。研究人员揭示了火山喷发的影响:非洲、印度和澳大利亚几十年的季风减弱;在大西洋和欧洲上空风暴路径的位置向南移动;以及欧洲阿尔卑斯山脉的冰川移动。

从19世纪开始的气候动荡期,不仅与人类活动通过工业革命对全球气温的加速影响同时发生,而且19世纪中叶也标志着系统的地表温度仪器测量的开始。仪器观测在精确度上有了很大的提高,但最初在空间上是稀疏的。考虑到树木年轮、沉积物岩心和其他代表物对温度响应的多样性,它们作为温度的记录器都有自身的季节性偏差和其他偏差。当试图确定跨越这一时期前后的温度记录趋势时,在测量精度上有这样的提高就需要格外小心。

要计算出在不违反《巴黎协定》温度目标的情况下人们仍能向大气排放多少二氧化碳时,研究人员选取代表工业化前条件的时间点可能会产生至关重要的影响。因此,19世纪气候变暖在多大程度上归因于火山冷却带来的恢复,以及人类活动的影响,以及将基于代用指标的记录和仪器观测数据拼接在一起是否会产生人工制品,这些问题可能会带来意想不到的政策影响。

20世纪后期在公元元年的背景下显得尤为突出。在未来一段时间内,弄清楚应该在自然、工业革命前气候和人类重大影响时期之间的什么地方划定界限,可能仍将面临挑战。

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