解讀IPCC報告關(guān)于大氣[CO2]加倍對氣候的定量影響

1、背景介紹

政府間氣候變化專門委員會（IPCC）報告（以下簡稱報告）科學基礎(chǔ)部分（2007）全面討論了各種因素對氣候變化的影響，大氣二氧化碳濃度變化僅是其中一個因素，占的篇幅并不是很大，但是，控制這個因素對人類生活的影響最大。按照報告結(jié)論，人類需要大幅度降低二氧化碳排放，才能控制氣候變暖到人類可承受的危害水平。由于人類使用化石燃料來獲得能量，是二氧化碳排放增加的主要原因。減少化石燃料使用量，就會降低人類生活水平，因而是人類密切關(guān)心的問題。

人類使用化石燃料，向大氣排放二氧化碳，使大氣二氧化碳濃度，從工業(yè)革命前280ppmv 增加到現(xiàn)在380ppmv，從而導致氣溫升高，其原因是，如果保持氣溫不變，地面紅外輻射能量也就保持不變，由于大氣二氧化碳濃度升高，使大氣能夠吸收更多地面紅外輻射，從而在地球上積累更多能量，引起地面升溫。這基本上成為科學界的共識。

但是，在科學界，有很多人并不同意報告中的定量結(jié)論。人們對大氣二氧化碳濃度增加，導致氣溫升高的幅度存在不同看法。例如，曾經(jīng)擔任小布什總統(tǒng)科學顧問的麻省理工學院Linden 院士，就是反對派中的代表人物，最近發(fā)表文章（2009），根據(jù)國際海洋溫度測量數(shù)據(jù)和大氣層頂輻射數(shù)據(jù)，計算溫室效應反饋因子，從而得到的大氣二氧化碳濃度加倍對氣候的影響，比報告小得多（0.5對3.26K），這也暗示了報告所采納的數(shù)據(jù)及其計算方法方面存在問題。后來，Trenberth（支持派著名人物，報告采用了其在1997年所提出的地球能量平衡圖）發(fā)表文章（2010），認為Linden院士的計算，在數(shù)據(jù)選取方面有問題，不同意Linden的結(jié)論。也就是說，目前爭論的焦點是報告所采納的計算方法可靠性，以及所得結(jié)果的準確性。一派認為大氣二氧化碳濃度影響很大，另一派則認為很小。

在報告中，引起氣候變化的因素分為人為的和自然的兩大類。不同因素對氣候的定量影響，用氣候敏感度（climate sensitivity）來表示。特別定義了兩種不同的溫室氣體影響氣候的敏感度，一種是平衡條件下的氣候敏感度，其使用的詞是equilibrium climate sensitivity,將其定義為平衡條件下，將工業(yè)革命前大氣等價二氧化碳含量加倍產(chǎn)生的全球年平均溫度變化，它是度量氣候系統(tǒng)對溫室氣體產(chǎn)生的輻射強迫的最終響應強度。另外將瞬時氣候敏感度定義為將大氣二氧化碳濃度加倍時，假設(shè)每年二氧化碳濃度增加1%產(chǎn)生的全球年平均氣溫變化。它表示了氣候系統(tǒng)響應溫室氣體產(chǎn)生的輻射強迫的強度和速度，與海洋吸熱速度有關(guān)。

（原文來自報告 9.6節(jié) pp718，參見：‘Equilibrium climate sensitivity’ (ECS) is the equilibrium annual global mean temperature response to a doubling of equivalent atmospheric CO2 from pre-industrial levels and is thus a measure of the strength of the climate system’s eventual response to greenhouse gas forcing. ‘Transient climate response’ (TCR) is the annual global mean temperature change at the time of CO2 doubling in a climate simulation with a 1% yr–1 compounded increase in CO2 concentration (see Glossary and Section 8.6.2.1 for detailed definitions). TCR is a measure of the strength and rapidity of the climate response to greenhouse gas forcing, and depends in part on the rate at which the ocean takes up heat. ）

起草報告的委員會綜述現(xiàn)有研究結(jié)果，給出結(jié)論。在報告中，引用文獻所使用的估算氣候敏感度的方法，基本上是相同的。通常使用一個復雜的以計算流體力學為基礎(chǔ)的全球氣候模型，改變模型中影響平衡性氣候敏感度的參數(shù)，計算得到平衡條件下氣溫。這樣得到的結(jié)果是很難評價的。

另外一方面，報告還通過文獻綜述給出了決定氣候敏感度ΔT的三個中間結(jié)果，就是輻射強迫變化ΔRf，反饋因子C及直接氣候敏感因子k0。它們的關(guān)系如下：

ΔT＝k0（ΔRf+CΔT）                                              （1）

從（1）式可以得到：

ΔT＝k0ΔRf/(1-Ck0)                                                   (2)

我們主要來看這三個中間結(jié)果。河里村長等，對報告有詳細的長篇介紹，參見 有關(guān)“全球變暖”問題的討論整理匯總 http://www./article/2675366  這些介紹寫得比較有趣，而且很全面，有助于了解全球變暖問題。我這里主要解讀有關(guān)二氧化碳問題的定量結(jié)果，給出定量結(jié)果來源，方法。定量結(jié)果的重要性是不言而喻的，只有定量結(jié)果才能決定氣候變暖問題的解決方法。后面專門有一部分，解讀報告中沒有給出的最近的一些研究結(jié)果，特別是不同于報告的結(jié)果。 請大家多多指教。

參考文獻

Lindzen, R. S., and Y.-S. Choi (2009), On the determination of climate feedbacks from

ERBE data, Geophys. Res. Lett., 36, L16705, doi:10.1029/2009GL039628.

Trenberth, K. E., J. T. Fasullo, C. O'Dell, and T. Wong (2010), Relationships between tropical sea surface temperature and top-of-atmosphere radiation, Geophys. Res. Lett., 37, L03702, doi:10.1029/2009GL042314

IPCC報告出處：http://www./publications_and_data/ar4/wg1/en/contents.html