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(xué)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(dǎo)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(xué)界的共識。
但是，在科學(xué)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(dǎo)致氣溫升高的幅度存在不同看法。例如，曾經(jīng)擔(dān)任小布什總統(tǒng)科學(xué)顧問的麻省理工學(xué)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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 climatesensitivity’ (ECS) is the equilibrium annual global mean temperature responseto a doubling of equivalent atmospheric CO2 from pre-industrial levelsand is thus a measure of the strength of the climate system’s eventual responseto greenhouse gas forcing. ‘Transient climate response’ (TCR) is the annualglobal mean temperature change at the time of CO2 doubling in a climatesimulation with a 1% yr–1compounded increase in CO2 concentration (see Glossaryand Section 8.6.2.1 for detailed definitions). TCR is a measure of the strengthand rapidity of the climate response to greenhouse gas forcing, and depends inpart 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(fù)雜的以計算流體力學(xué)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.ccthere.com/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
ERBEdata, Geophys. Res. Lett., 36, L16705, doi:10.1029/2009GL039628.
Trenberth, K.E., J. T. Fasullo, C. O'Dell, and T. Wong (2010), Relationships betweentropical sea surface temperature and top-of-atmosphere radiation, Geophys. Res. Lett., 37, L03702, doi:10.1029/2009GL042314
IPCC報告出處：http://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/contents.html
