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        影響跨越多個圈層 全球變暖何以“四處橫行”

        [ 來源:科技日報 | 作者:吳純新 龐偉紅 | 發布時間:2021-09-03 | 瀏覽:156次 ]

        氣候變化不是孤立的,地球不同圈層之間相互作用才構成了氣候系統。氣候系統包括大氣圈、巖石圈、水圈、生物圈和冰凍圈,近些年人類圈又被提出。各圈層與大氣圈相互作用,影響著地球的氣候狀態。

        近日,瑞士恩格爾貝格的工作人員為鐵力士山上的冰川鋪上了白色的毯子,以防止冰川融化。這是當地為縮小全球氣候變暖對冰川影響的一種無奈之舉。

        氣溫升高、冰川融化,以及近年來頻發的極端天氣現象,都發生在全球變暖的重要氣候背景下。

        如何識別全球變暖,它如何對地球產生影響?全球變暖給我們帶來的直觀感受,只是越來越熱嗎?

        國家氣候中心首席專家、中國地質大學(武漢)教授任國玉認為,全球變暖已是公認事實,但其帶來的影響十分復雜,科學認知防范全球變暖,平衡研究尤為重要。

        在地球各圈層均有跡可循

        “氣候變化不是孤立的,地球不同圈層之間相互作用才構成了氣候系統?!比螄窠榻B,氣候系統包括大氣圈、巖石圈、水圈、生物圈和冰凍圈,近些年人類圈又被提出。各圈層與大氣圈相互作用,影響著地球的氣候狀態。這6個圈層中,任何一個圈層的變化都可能引起一個地區甚至全球的氣候變化。

        平均溫度、降水量、極端溫度和降水的長期顯著變化,以及墨西哥灣颶風強度變大、山地和北極冰川和海冰加速融化等,均是氣候變化的表象。

        目前來看,全球變暖是全球氣候變化最重要的跡象之一。

        任國玉說,全球變暖的觀測研究,需要使用長序列地表溫度資料。最早的地表氣溫觀測,是在17世紀的歐洲,但比較系統的觀測數據僅有100多年。20世紀中期后,觀測網絡逐步加密、觀測數據質量不斷提高。我國具有至少60年觀測數據的地面氣象站點有2400個左右;還有120多個探空站點,可觀測地面到一萬多米高度的大氣異常和變化情況。

        世界氣象組織發布數據顯示,2019年全球地表年平均溫度比1850年—1900年平均值高1.1攝氏度,有記錄以來僅次于2016年。20世紀80年代以來,每10年的氣溫都比上一個10年高。

        20世紀50年代初以來,全球地表平均氣溫平均每10年升高0.12攝氏度;我國年平均地面氣溫每10年上升0.25攝氏度。剔除城市化影響偏差以后,我國每10年上升速率為0.18攝氏度左右,比全球平均略高。

        任國玉指出,城市化影響偏差,以及全球陸地和海洋觀測記錄的空間覆蓋不均勻,特別是早期全球陸地和海洋大部分地區缺少觀測,是造成目前全球變暖速率估計不確定性的主要原因。

        全球變暖不僅表現在器測數據顯示的地表平均溫度上升,實際上,其影響在地球的各個圈層均有跡可循。

        作為地球水圈的主體,海洋熱含量增加;自1993年以來,海平面的上升趨勢為(3.3±0.3)毫米/年;同時,因為海洋吸收了大氣中釋放的過量二氧化碳,海洋酸化明顯。

        而在冰凍圈,全球變暖造成全球積雪和雪蓋融化加劇,全球海冰和冰原明顯融化,范圍明顯減小。

        “冰凍圈十分特殊,被科研人員視為地球氣候變化的晴雨表?!比螄癖硎?,冰凍圈具有高易變性、高反照率、啟動大洋環流傳輸帶和巨大相變潛熱等獨特性,深刻影響全球氣候環境變化和異常。

        其中,南極冰蓋和格陵蘭冰蓋保存有地球氣候和環境變化記錄。IPCC第五次評估報告指出,1992年至2011年,格陵蘭冰蓋和西南極冰蓋冰量損失增加,且增加速率呈現加快趨勢。

        在陸地巖石圈和生物圈,全球變暖下,生長季的長度有加長的趨勢;冬季變短,夏季變長,以北半球為例,1952年—2011年北半球平均夏季從78天增加到95天,冬季從76天減少到73天;全球綠化、物種范圍移動均有增加趨勢。

        發生氣候突變可能性不大

        盡管全球變暖在地球各圈層均有所顯現,但對于大氣圈,任國玉說,全球變暖最直接的影響就是與氣候關系極為密切的大氣水汽含量變化。溫度每升高1攝氏度,空氣中就能多容納7%的水汽。

        觀測數據表明,隨著全球變暖,中高緯度地區一般呈現出降水量增加趨勢,而歐洲和非洲副熱帶地區一般呈現出降水量下降趨勢,有研究認為這會導致干的地方愈干、濕的地方愈濕。

        在全球變暖背景下,各地降水結構出現了變化。在我國,近50年來,年平均雨日總體呈下降趨勢,小雨日數減少達13%,而暴雨日數呈現一定程度增加。

        人類能感知到的不利影響遠不止如此。

        過去幾十年,伴隨氣候變暖,我國北方干旱和南方水澇災害都有增加趨勢。但對于未來情景,科學家們莫衷一是。

        有科學家認為,到2050年,我國北方年平均氣溫將升高1攝氏度以上,但降水增加很少,會導致氣候變干,河湖水量減少。另一方面,隨著人口增加和經濟增長,北方需水量將持續上升,水資源短缺可能趨于嚴重。也有科學家認為,未來氣候變化將使我國北方,特別是華北地區和西北地區降水量顯著增加,氣候條件趨向濕潤。

        根據IPCC報告,預計到2100年,全球變暖會導致海平面上升50厘米。由于地面沉降,我國遼河、海河、黃河、長江和珠江三角洲沿岸,海面上升速率將高于全球平均值。海面上升會導致海岸侵蝕、加速海水倒灌和地下水污染、引起土壤鹽漬化、破壞海岸生態系統、增加強風暴潮危害。

        我國瀕危植物達1000余種。如果氣候變化速率太快,加之人類活動造成的動植物碎片化分布,一些物種將加速滅絕。物種滅絕對我國未來農業、林業、漁業、制藥業、旅游業都將造成無法挽回的損失。

        那么,全球氣候會不會發生突變?

        對此,任國玉表示,氣候變化發生在包括多年代、百年、千年甚至更長的地質時間尺度上,涉及氣候系統外強迫因子及其變化,也涉及氣候系統內部分量的變化及反饋機制,“在可預見的未來,像電影《后天》中描述的快速氣候突變發生的可能性,應該說很小”。

        進一步研究才能解開更多謎題

        在全球變暖的背景下,全球陸地或一個特定區域的極端天氣氣候事件頻率、強度和持續期是否發生了明顯趨勢性變化?

        在任國玉看來,我國幅員廣闊,自然環境復雜多樣,不同地區對氣候變化的響應差別很大,極端天氣氣候事件有增有減。

        多年來,任國玉團隊利用大陸范圍過去50至60年每天的地面實測氣象資料,對高溫、低溫、強降水、干旱、熱帶風暴、沙塵暴、大風等7種主要類型極端天氣氣候事件頻率和強度的長期變化趨勢分別進行了分析。

        研究表明,過去50至60年間,我國極端高溫事件有較明顯增多,但極端低溫事件卻有顯著的減少;強降水事件有所增加,但增加趨勢存在較大的區域差異,長江流域、東南沿海及新疆等地強降水事件頻率上升,而華北、東北南部和西南地區強降水事件頻率則表現為下降;氣象干旱面積百分率有所增加;影響我國的熱帶氣旋或臺風、沙塵暴及大風等極端事件發生頻率都有不同程度的減少。

        進一步將上述7種主要類型極端天氣氣候事件的總體變化情況進行區域綜合分析,可發現在這個時間內,我國具有重大影響的各類極端事件發生頻率總體上看沒有出現明顯增加或減少的趨勢性變化,觀測記錄的前30余年呈輕微減少趨勢,而后30余年則略有增加。

        此前,美國科學家也對美國本土區域開展了類似研究,同樣表明美國本土區域不同類型的極端氣溫、降水事件總體變化趨勢不很明顯。

        “這些研究結果提醒我們,籠統地說‘受全球變暖影響,極端天氣氣候事件不斷增多、增強’是不準確的?!比螄裾f,至少在我國這樣一個次大陸尺度的區域范圍內,極端天氣氣候事件變化表現出比通常想象更為復雜的圖景。

        “全球變暖與極端天氣氣候事件變化的聯系尚需研究?!比螄癖硎?,全球平均氣溫明顯上升是科學界的共識,但全球變暖的速率到底是多少,以及氣候變暖如何影響全球或中國極端天氣氣候事件變化,仍存在較大不確定性,需要開展進一步研究。


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