對(duì)全球變暖認(rèn)識(shí)的七個(gè)問題的確定與不確定性

葛全勝 王芳 王紹武 程邦波

全球變暖已經(jīng)成為國(guó)際社會(huì)廣泛關(guān)注的問題。全球變暖可能導(dǎo)致冰川融化、海平面上升、小島國(guó)被淹沒、極端天氣事件增加，甚至旱澇格局產(chǎn)生變化。大多數(shù)科學(xué)家、公眾以及決策者已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，全球變暖主要是人類活動(dòng)造成的溫室效應(yīng)加劇的結(jié)果。因此，全球變暖必將繼續(xù)，而應(yīng)對(duì)全球變暖就成了全社會(huì)的責(zé)任。

應(yīng)對(duì)全球變暖，必須基于科學(xué)認(rèn)識(shí)。地球的氣候系統(tǒng)受到大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈以及人類圈的交互影響，組成復(fù)雜、變化多樣。盡管對(duì)氣候系統(tǒng)的科學(xué)研究已取得一些重要結(jié)論，但由于以人類目前的認(rèn)識(shí)水平，尚無法完全了解氣候變化的全部?jī)?nèi)在規(guī)律，因此目前人類對(duì)氣候變暖的認(rèn)識(shí)確定性與不確定性并存。比如，預(yù)估的未來氣候變化還存在不確定性，這主要是由于對(duì)氣候系統(tǒng)的物理化學(xué)過程與反饋認(rèn)識(shí)不足、可用于氣候研究和模擬的氣候系統(tǒng)資料不足，如對(duì)深海、永凍土等認(rèn)識(shí)不足。

本文旨在歸納總結(jié)目前對(duì)全球變暖的認(rèn)識(shí)哪些是確定的，哪些是不確定的，并提出相關(guān)建議。氣候系統(tǒng)涵蓋很多方面，本報(bào)告重點(diǎn)關(guān)注與人類活動(dòng)造成的氣候變暖相關(guān)的七個(gè)問題。

1七個(gè)問題的確定性與不確定性

1.1對(duì)全球變暖的認(rèn)識(shí)：氣候確實(shí)在變暖，但為什么又出現(xiàn)了停滯

（1）確定性認(rèn)識(shí)。過去百年全球氣候確實(shí)在變暖，特別是20世紀(jì)后期。近百年（1906-2005年）全球地表溫度升高約0.74±0.18 ℃，近50年的變暖率幾乎是近百年的2倍。陸地的變暖速度快于海洋，全球增溫最大地區(qū)位于北半球高緯地區(qū)[1]（見表1，表2）。

（2）不確定性。盡管過去百年氣候一直在變暖，但是過去十多年變暖出現(xiàn)了“停滯”現(xiàn)象[2-3]，自1998年以來全球平均溫度沒有明顯上升。針對(duì)過去十多年全球溫室氣體排放量迅速增加，而大氣增溫“停滯”的現(xiàn)象，有研究認(rèn)為，除溫室效應(yīng)外的其他因素可能發(fā)揮了較大作用，有三種觀點(diǎn)：①自然因素（厄爾尼諾與南方濤動(dòng)現(xiàn)象/ENSO、太陽(yáng)輻射、火山活動(dòng)）造成的冷卻抵消了溫室效應(yīng)加劇造成的變暖[4-6]，②深海吸收了多余的熱量[7-13]，③大西洋多年代振蕩（AMO）的影響[14]。也有人認(rèn)為后兩個(gè)因素不是獨(dú)立的，是北大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流（AMOC）造成了AMO，同時(shí)也影響了深海的熱量吸收。氣候變暖“停滯”

是否會(huì)繼續(xù)？氣候變暖會(huì)不會(huì)加速進(jìn)行？這些疑問對(duì)當(dāng)前全球變暖的認(rèn)識(shí)提出了挑戰(zhàn)（見表1，表2）。

1.2對(duì)大氣中溫室氣體濃度上升的認(rèn)識(shí)：工業(yè)革命以來大氣溫室氣體濃度快速升高是確定的，但未來如何變化有不確定性

（1）確定性認(rèn)識(shí)。工業(yè)革命以來大氣中溫室氣體濃度大幅升高。在多種溫室氣體中，大氣中二氧化碳（CO2）濃度已從工業(yè)革命前（1750年）的280 ppm（ppm表示“百萬分之一”濃度），增加到了目前的400 ppm，增加了40%。

大氣中甲烷（CH4）濃度在2005年約為1 774 ppb（ppb表示“十億分之一”濃度），是工業(yè)化前濃度的兩倍以上。大氣中氧化亞氮（N2O）濃度在2005年為319 ppb，大約比工業(yè)化前高18%（見表1，表2）。

（2）不確定性。一方面，除CO2外的其他溫室氣體（如，地質(zhì)時(shí)期埋藏的甲烷）可能會(huì)對(duì)大氣溫室氣體濃度產(chǎn)生潛在的很大影響。過去人們只考慮燃燒煤、石油、天然氣以及生產(chǎn)水泥、砍伐森林排放到大氣中的CO2，而不太了解其他一些隱藏的氣體也會(huì)嚴(yán)重影響大氣中的溫室氣體濃度。新的研究表明，氣候變暖可能使幾百萬年來埋藏在永凍土中的甲烷重新釋放到大氣中，從而增加了溫室氣體濃度變化的不確定性[15-23]（見表1，表2）。

甲烷是一種溫室效應(yīng)很強(qiáng)的溫室氣體，它是沉積物中的有機(jī)物由于熱力及微生物分解形成的，從最開始的巖石中流出來成層地，或在結(jié)構(gòu)中積累，或者在高壓低溫下作為氣體水合物存在于次表層像冰一樣固體中[24]。北極永凍土及冰川形成一個(gè)“冰雪帽”，儲(chǔ)藏了大量的從烴庫(kù)滲透出來的甲烷，阻止其注入大氣中。最新研究表明，北極地質(zhì)甲烷庫(kù)儲(chǔ)藏了12億t碳，遠(yuǎn)超過大氣中甲烷含量（僅500萬t）[16]。只要這些被埋藏在地下的甲烷有很小一部分逃逸出來，就會(huì)對(duì)氣候產(chǎn)生巨大的影響。

另一方面，大氣溫室氣體增加速率在近20年趨向緩慢，顯著低于人類排放的增加速率。從20世紀(jì)90年代到21世紀(jì)頭10年，人類活動(dòng)排放碳呈明顯的上升趨勢(shì)，但是這期間存留在大氣中碳的年增量卻沒有明顯的增加[25]?？赡艿慕忉屖沁@期間陸地生物和海洋可能吸收了更多的碳（碳匯增強(qiáng)）。但是觀測(cè)數(shù)據(jù)卻顯示陸地及海洋的碳匯均在減弱。因此，目前已知的碳源與碳匯不能達(dá)到平衡。

1.3對(duì)于溫室氣體排放與氣溫上升的關(guān)系（氣候敏感度）的認(rèn)識(shí)：在現(xiàn)代大氣CO2濃度加倍會(huì)導(dǎo)致全球平均增溫約3.0 ℃，但是在更長(zhǎng)時(shí)間尺度上氣候敏感度是不確定的

氣候敏感度是研究人類活動(dòng)造成的氣候變暖的度量標(biāo)尺。一般采用平衡氣候敏感度，指平衡條件下大氣CO2濃度相對(duì)于工業(yè)化前加倍時(shí)全球平均溫度的響應(yīng)。一般認(rèn)為大氣中CO2濃度在工業(yè)化前為280 ppm，因此開始多取560 ppm為CO2濃度的加倍值，后來多采用600 ppm，約相當(dāng)于對(duì)1900年CO2值的加倍。

（1）確定性認(rèn)識(shí)。一般認(rèn)為大氣中CO2濃度加倍時(shí)，全球平均溫度可能上升3.0±1.5 ℃。氣候敏感度的值最初由Charney于1979年首先提出，認(rèn)為3±1.5 ℃或者1.5-4.5 ℃[26]。之后大多數(shù)研究對(duì)于敏感度的估計(jì)范圍都接近Charney的估計(jì)范圍。IPCC 第一、二、三次評(píng)估報(bào)告均采用了這個(gè)估計(jì)值，第四次評(píng)估報(bào)告略微調(diào)整了下限范圍，采用2.0-4.5 ℃[27]（見表1，表2）。

（2）不確定性。短時(shí)間尺度（近百年）估算的氣候敏感度并不適于估算更長(zhǎng)時(shí)間尺度（萬年）的氣候變化。研究人員估計(jì)現(xiàn)代氣候敏感度時(shí)，主要考慮了各種大氣過程的相互作用，而未考慮氣候系統(tǒng)中其他一些可能的變化，如大陸冰蓋、深層海洋、植被、大氣成分等的變化。目前對(duì)氣候敏感度的估計(jì)是建立在假定這些成分無明顯變化的基礎(chǔ)上，但是在更長(zhǎng)時(shí)間尺度上（萬年以上），這種假定可能不成立。一些研究表明，長(zhǎng)時(shí)間尺度的氣候系統(tǒng)敏感度可能比現(xiàn)代的估計(jì)值高50%（氣溫驟升或驟降）[28-29]。比如，在冰期-間冰期旋回中氣候敏感度可能達(dá)到6 ℃[30]。因此，在研究氣候敏感度時(shí)可能需要增加考慮一些地球子系統(tǒng)的顯著變化，如格陵蘭冰蓋融化（見表1，表2）。

1.4對(duì)于氣候模式的認(rèn)識(shí)：它能夠很好地模擬出近百年的氣候變暖趨勢(shì)，但模式只能表征地球系統(tǒng)的部分特征

（1）確定性認(rèn)識(shí)。氣候模式是用數(shù)學(xué)方程式表現(xiàn)地球氣候系統(tǒng)各個(gè)圈層相互作用和反饋的主要過程，對(duì)人們理解氣候系統(tǒng)的演變機(jī)理起著重要作用。由于預(yù)測(cè)未來的氣候需要考慮整個(gè)地球系統(tǒng)，所以氣候模式也從大氣-海洋耦合模式發(fā)展為地球系統(tǒng)模式，增加考慮了地球系統(tǒng)的更多因素，以及生物、地球化學(xué)過程。

目前的氣候模式可以模擬出近百年的氣候變化，特別是氣候變暖趨勢(shì)，且模擬的氣候變暖量級(jí)接近實(shí)際觀測(cè)值。模式中如果同時(shí)考慮人類活動(dòng)影響（主要是溫室效應(yīng)增加）及自然因素，可以很好地模擬出20世紀(jì)以來的全球平均溫度變化；而如果只考慮自然因素，則很難模擬出1980年以來的氣候變暖趨勢(shì)。這也證明了溫室效應(yīng)加劇對(duì)現(xiàn)代氣候變暖起主要作用（見表1，表2）。

（2）不確定性。氣候模式不能充分描述地球系統(tǒng)的變化，只能表征部分特征。目前氣候模式的不確定性主要包括三個(gè)方面：①對(duì)自然因素的變化不能很好地模擬，如太陽(yáng)活動(dòng)和火山活動(dòng)的影響；②對(duì)海洋的過程不能很好地模擬，如厄爾尼諾與南方濤動(dòng)現(xiàn)象、北大西洋年代際振蕩，均會(huì)產(chǎn)生全球尺度的氣候振蕩；③模式對(duì)于氣候突變的模擬能力差，目前的模式不能很好地模擬出氣候史上的氣候突變事件，如大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流崩潰等。因此，氣候模式尚不能充分描述地球系統(tǒng)的變化，只能表征部分特征（見表1，表2）。

1.5對(duì)于氣候預(yù)估的認(rèn)識(shí)：根據(jù)排放情景預(yù)估本世紀(jì)氣候繼續(xù)變暖，但還將變暖多少不確定

（1）確定性認(rèn)識(shí)。根據(jù)溫室氣體排放情景預(yù)估，21世紀(jì)氣候?qū)⒗^續(xù)變暖。通過假定不同的溫室氣體排放方案（高排放、中等排放、低排放等），利用氣候模式預(yù)估的21世紀(jì)氣溫將繼續(xù)升高。IPCC第四次評(píng)估報(bào)告給出了預(yù)估范圍，認(rèn)為全球平均溫度到2100年相對(duì)于1980-1999年平均有可能上升1.1-6.4 ℃，1.1 ℃是最低排放情景的下限，6.4 ℃是最高排放情景的上限（見表1，表2）。

（2）不確定性。氣候預(yù)估的不確定性來自三個(gè)方面：①未來排放方案不確定，各國(guó)將采取的排放標(biāo)準(zhǔn)和政策措施不確定；②對(duì)氣候變化的自然因素認(rèn)識(shí)不足（太陽(yáng)活動(dòng)、火山活動(dòng)、海洋變化、地球軌道變化等），對(duì)氣候系統(tǒng)的內(nèi)部變率尚無法識(shí)別；③氣候模式本身具有誤差。這些不確定性導(dǎo)致預(yù)估的未來氣候變暖幅度也不確定（見表1，表2）。

1.6對(duì)于2 ℃閾值的認(rèn)識(shí)：它是人類控制升溫的一個(gè)設(shè)想，但是升溫幅度何時(shí)達(dá)

到2 ℃不確定

（1）確定性認(rèn)識(shí)。2 ℃閾值是作為控制大氣溫度比工業(yè)革命前溫度上升的上限。它最早由歐盟于2005年在其領(lǐng)導(dǎo)人會(huì)議上提出[31]，隨后IPCC和聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約（UNFCCC）也分別將其作為溫度升高上限的依據(jù)，2009年哥本哈根氣候變化會(huì)議正式采用2 ℃作為控制溫度上升的最高上限，并以協(xié)議的形式通過[32]。

將2 ℃閾值作為人類應(yīng)對(duì)氣候變化的約束性目標(biāo)，是由歐洲科學(xué)家考慮多種因素后最終確定的一個(gè)適中目標(biāo)，并取得了國(guó)際共識(shí)。若閾值設(shè)置太高（如，3 ℃或4 ℃），則可能起不到約束作用；若閾值設(shè)置太低（如，1 ℃或1.5 ℃），則幾乎無法實(shí)現(xiàn)（見表1，表2）。

（2）不確定性。2 ℃閾值是人們的一種設(shè)想，未來升溫幅度何時(shí)超過2 ℃不確定。在各國(guó)政策影響下，人類活動(dòng)或許推遲升溫2 ℃的到來，也或許加速它的到來。如果全球?qū)崿F(xiàn)大幅度溫室氣體減排，則有可能推遲升溫幅度超過2 ℃的時(shí)間。此外，由于氣候系統(tǒng)的復(fù)雜性，可能到某

一年升溫幅度超過了2 ℃，但隨后又降回2 ℃之下，若干

年后才會(huì)穩(wěn)定地升高2 ℃。因此，未來升溫超過2 ℃的時(shí)間不確定。研究認(rèn)為[33]，全球有可能最先達(dá)到2 ℃升溫幅度的地區(qū)位于亞洲北部、北非到中東，亞洲其余大部分地區(qū)（包括中國(guó)）也將較早達(dá)到；南半球則由于大洋的熱力慣性，可能是全球最晚達(dá)到2 ℃升溫幅度的地區(qū)（見表1，表2）。

1.7對(duì)于地球系統(tǒng)臨界點(diǎn)的認(rèn)識(shí)：地球系統(tǒng)已有一些危險(xiǎn)的信號(hào)，但何時(shí)達(dá)到臨界點(diǎn)不確定

在一定條件下，當(dāng)?shù)厍蛳到y(tǒng)的一個(gè)臨界成員的變化達(dá)

到某個(gè)臨界值時(shí)，這個(gè)臨界成員可能轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N全新的狀態(tài)（例如全球變暖可能使得北極冰完全消融），這個(gè)臨界值稱為臨界點(diǎn)[34]。雖然這種變化可能只限于某個(gè)地區(qū)，但是其影響尺度往往可以達(dá)到千km以上的次大陸尺度，同時(shí)影響到半球或全球[35]。

（1）確定性認(rèn)識(shí)。地球系統(tǒng)已存在的臨界成員有[36-37]：北極海冰、格陵蘭冰蓋、同生凍土、海洋甲烷水合物、喜馬拉雅冰川、西南極冰蓋、大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流、北美西南部干旱、印度夏季風(fēng)、西非季風(fēng)、ENSO變化、北半球（北美）森林枯萎、冷水珊瑚礁、北半球（歐亞大陸）森林枯萎、亞馬遜雨林枯萎、熱帶珊瑚礁、南大洋海洋生物碳泵。

這些都是地球系統(tǒng)中最脆弱的環(huán)節(jié)，在全球變暖的影響下最容易達(dá)到臨界點(diǎn)。表1給出部分成員的基本狀況，包括成員的主要變量、影響參數(shù)、臨界值、時(shí)間尺度及主要影響。例如格陵蘭冰蓋的主要變量為冰量、影響參數(shù)為溫度、臨界值為3 ℃、時(shí)間尺度>300年的時(shí)間消融，使全球海平面（SL）高度上升2-7 m。

地球系統(tǒng)正在發(fā)生變化，目前已有很多危險(xiǎn)的信號(hào)。比如，北極海冰是地球系統(tǒng)中最脆弱的子系統(tǒng)，根據(jù)有衛(wèi)星觀測(cè)記錄（1979年）以來的資料，截至2007年夏季，北極海冰面積顯著縮小[38]，僅剩410萬km2（9月），比1979-2000年9月平均水平（670萬km2）減少了約

40%[39]。又如，海平面自1870年以來已經(jīng)上升了20 cm，在1993年以來上升速度已達(dá)3.4 mm/a，比IPCC 評(píng)

估報(bào)告的估計(jì)（1.9 mm/a）要快80%[1]。關(guān)于導(dǎo)致海平面上升的各因素的貢獻(xiàn)，海水熱膨脹在1961-2003年的貢獻(xiàn)約為40%，冰川、冰帽、冰蓋約為60%[40]（見表1，表2）。

（2）不確定性。臨界值屬于理論估計(jì)，具有不確定性，何時(shí)達(dá)到臨界點(diǎn)也不確定。目前，地球系統(tǒng)的許多成員已發(fā)生一些危險(xiǎn)的變化，例如冰蓋消融、海平面高度上升是確定的。但是這些變化何時(shí)達(dá)到臨界點(diǎn)或發(fā)生突變?nèi)圆淮_定。比如，夏季海冰何時(shí)完全消融？格陵蘭冰蓋何時(shí)完全融化？甲烷水合物何時(shí)釋放出甲烷？亞馬遜雨林是否被完全砍伐掉？此外，不同成員可能達(dá)到臨界點(diǎn)的時(shí)間尺度有較大差異。例如，季風(fēng)可能在1-10年之內(nèi)發(fā)生變化，但是這種變化可能是可逆的；格陵蘭冰蓋的完全變化

可能在幾百年之后，它的變化可能是不可逆的，即一旦消失，也許很難恢復(fù)；還有一些成員（如海洋甲烷水合物及海洋缺氧）其影響的時(shí)間尺度在千年以上（見表1，表2）。

2對(duì)氣候變暖的總體認(rèn)識(shí)

由于以人類目前的認(rèn)識(shí)水平，尚無法完全了解氣候變化的內(nèi)在規(guī)律，因此目前對(duì)氣候變暖認(rèn)識(shí)的確定性與不確定性并存（見表2）。

對(duì)于氣候系統(tǒng)的研究仍需不斷深入，以增加更多確定的研究結(jié)論、減少不確定的研究范圍，使人們更好地理解地球系統(tǒng)變化的規(guī)律，科學(xué)應(yīng)對(duì)確定性的變化，科學(xué)規(guī)避不確定性的風(fēng)險(xiǎn)。

3政策建議

（1）加大對(duì)氣候變化基礎(chǔ)研究的支持力度，積累更多關(guān)于確定性與不確定性的科學(xué)認(rèn)識(shí)，為深入揭示氣候變化的規(guī)律奠定基礎(chǔ)。

（2）在適應(yīng)和減緩全球變暖、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等應(yīng)對(duì)行動(dòng)中，應(yīng)全面、綜合考慮氣候變化認(rèn)識(shí)的確定性與不確定性，應(yīng)對(duì)確定性的變化，規(guī)避不確定性的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）加強(qiáng)氣候變化科普宣傳，使公眾全面了解氣候變化認(rèn)識(shí)的確定性和不確定性，并理解不確定性的結(jié)論同確定性結(jié)論一樣，都是科學(xué)的結(jié)論。

（編輯：溫武軍）

1.4對(duì)于氣候模式的認(rèn)識(shí)：它能夠很好地模擬出近百年的氣候變暖趨勢(shì)，但模式只能表征地球系統(tǒng)的部分特征

（1）確定性認(rèn)識(shí)。氣候模式是用數(shù)學(xué)方程式表現(xiàn)地球氣候系統(tǒng)各個(gè)圈層相互作用和反饋的主要過程，對(duì)人們理解氣候系統(tǒng)的演變機(jī)理起著重要作用。由于預(yù)測(cè)未來的氣候需要考慮整個(gè)地球系統(tǒng)，所以氣候模式也從大氣-海洋耦合模式發(fā)展為地球系統(tǒng)模式，增加考慮了地球系統(tǒng)的更多因素，以及生物、地球化學(xué)過程。

目前的氣候模式可以模擬出近百年的氣候變化，特別是氣候變暖趨勢(shì)，且模擬的氣候變暖量級(jí)接近實(shí)際觀測(cè)值。模式中如果同時(shí)考慮人類活動(dòng)影響（主要是溫室效應(yīng)增加）及自然因素，可以很好地模擬出20世紀(jì)以來的全球平均溫度變化；而如果只考慮自然因素，則很難模擬出1980年以來的氣候變暖趨勢(shì)。這也證明了溫室效應(yīng)加劇對(duì)現(xiàn)代氣候變暖起主要作用（見表1，表2）。

（2）不確定性。氣候模式不能充分描述地球系統(tǒng)的變化，只能表征部分特征。目前氣候模式的不確定性主要包括三個(gè)方面：①對(duì)自然因素的變化不能很好地模擬，如太陽(yáng)活動(dòng)和火山活動(dòng)的影響；②對(duì)海洋的過程不能很好地模擬，如厄爾尼諾與南方濤動(dòng)現(xiàn)象、北大西洋年代際振蕩，均會(huì)產(chǎn)生全球尺度的氣候振蕩；③模式對(duì)于氣候突變的模擬能力差，目前的模式不能很好地模擬出氣候史上的氣候突變事件，如大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流崩潰等。因此，氣候模式尚不能充分描述地球系統(tǒng)的變化，只能表征部分特征（見表1，表2）。

1.5對(duì)于氣候預(yù)估的認(rèn)識(shí)：根據(jù)排放情景預(yù)估本世紀(jì)氣候繼續(xù)變暖，但還將變暖多少不確定

（1）確定性認(rèn)識(shí)。根據(jù)溫室氣體排放情景預(yù)估，21世紀(jì)氣候?qū)⒗^續(xù)變暖。通過假定不同的溫室氣體排放方案（高排放、中等排放、低排放等），利用氣候模式預(yù)估的21世紀(jì)氣溫將繼續(xù)升高。IPCC第四次評(píng)估報(bào)告給出了預(yù)估范圍，認(rèn)為全球平均溫度到2100年相對(duì)于1980-1999年平均有可能上升1.1-6.4 ℃，1.1 ℃是最低排放情景的下限，6.4 ℃是最高排放情景的上限（見表1，表2）。

（2）不確定性。氣候預(yù)估的不確定性來自三個(gè)方面：①未來排放方案不確定，各國(guó)將采取的排放標(biāo)準(zhǔn)和政策措施不確定；②對(duì)氣候變化的自然因素認(rèn)識(shí)不足（太陽(yáng)活動(dòng)、火山活動(dòng)、海洋變化、地球軌道變化等），對(duì)氣候系統(tǒng)的內(nèi)部變率尚無法識(shí)別；③氣候模式本身具有誤差。這些不確定性導(dǎo)致預(yù)估的未來氣候變暖幅度也不確定（見表1，表2）。

1.6對(duì)于2 ℃閾值的認(rèn)識(shí)：它是人類控制升溫的一個(gè)設(shè)想，但是升溫幅度何時(shí)達(dá)

到2 ℃不確定

（1）確定性認(rèn)識(shí)。2 ℃閾值是作為控制大氣溫度比工業(yè)革命前溫度上升的上限。它最早由歐盟于2005年在其領(lǐng)導(dǎo)人會(huì)議上提出[31]，隨后IPCC和聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約（UNFCCC）也分別將其作為溫度升高上限的依據(jù)，2009年哥本哈根氣候變化會(huì)議正式采用2 ℃作為控制溫度上升的最高上限，并以協(xié)議的形式通過[32]。

將2 ℃閾值作為人類應(yīng)對(duì)氣候變化的約束性目標(biāo)，是由歐洲科學(xué)家考慮多種因素后最終確定的一個(gè)適中目標(biāo)，并取得了國(guó)際共識(shí)。若閾值設(shè)置太高（如，3 ℃或4 ℃），則可能起不到約束作用；若閾值設(shè)置太低（如，1 ℃或1.5 ℃），則幾乎無法實(shí)現(xiàn)（見表1，表2）。

（2）不確定性。2 ℃閾值是人們的一種設(shè)想，未來升溫幅度何時(shí)超過2 ℃不確定。在各國(guó)政策影響下，人類活動(dòng)或許推遲升溫2 ℃的到來，也或許加速它的到來。如果全球?qū)崿F(xiàn)大幅度溫室氣體減排，則有可能推遲升溫幅度超過2 ℃的時(shí)間。此外，由于氣候系統(tǒng)的復(fù)雜性，可能到某

一年升溫幅度超過了2 ℃，但隨后又降回2 ℃之下，若干

年后才會(huì)穩(wěn)定地升高2 ℃。因此，未來升溫超過2 ℃的時(shí)間不確定。研究認(rèn)為[33]，全球有可能最先達(dá)到2 ℃升溫幅度的地區(qū)位于亞洲北部、北非到中東，亞洲其余大部分地區(qū)（包括中國(guó)）也將較早達(dá)到；南半球則由于大洋的熱力慣性，可能是全球最晚達(dá)到2 ℃升溫幅度的地區(qū)（見表1，表2）。

1.7對(duì)于地球系統(tǒng)臨界點(diǎn)的認(rèn)識(shí)：地球系統(tǒng)已有一些危險(xiǎn)的信號(hào)，但何時(shí)達(dá)到臨界點(diǎn)不確定

在一定條件下，當(dāng)?shù)厍蛳到y(tǒng)的一個(gè)臨界成員的變化達(dá)

到某個(gè)臨界值時(shí)，這個(gè)臨界成員可能轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N全新的狀態(tài)（例如全球變暖可能使得北極冰完全消融），這個(gè)臨界值稱為臨界點(diǎn)[34]。雖然這種變化可能只限于某個(gè)地區(qū)，但是其影響尺度往往可以達(dá)到千km以上的次大陸尺度，同時(shí)影響到半球或全球[35]。

（1）確定性認(rèn)識(shí)。地球系統(tǒng)已存在的臨界成員有[36-37]：北極海冰、格陵蘭冰蓋、同生凍土、海洋甲烷水合物、喜馬拉雅冰川、西南極冰蓋、大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流、北美西南部干旱、印度夏季風(fēng)、西非季風(fēng)、ENSO變化、北半球（北美）森林枯萎、冷水珊瑚礁、北半球（歐亞大陸）森林枯萎、亞馬遜雨林枯萎、熱帶珊瑚礁、南大洋海洋生物碳泵。

這些都是地球系統(tǒng)中最脆弱的環(huán)節(jié)，在全球變暖的影響下最容易達(dá)到臨界點(diǎn)。表1給出部分成員的基本狀況，包括成員的主要變量、影響參數(shù)、臨界值、時(shí)間尺度及主要影響。例如格陵蘭冰蓋的主要變量為冰量、影響參數(shù)為溫度、臨界值為3 ℃、時(shí)間尺度>300年的時(shí)間消融，使全球海平面（SL）高度上升2-7 m。

地球系統(tǒng)正在發(fā)生變化，目前已有很多危險(xiǎn)的信號(hào)。比如，北極海冰是地球系統(tǒng)中最脆弱的子系統(tǒng)，根據(jù)有衛(wèi)星觀測(cè)記錄（1979年）以來的資料，截至2007年夏季，北極海冰面積顯著縮小[38]，僅剩410萬km2（9月），比1979-2000年9月平均水平（670萬km2）減少了約

40%[39]。又如，海平面自1870年以來已經(jīng)上升了20 cm，在1993年以來上升速度已達(dá)3.4 mm/a，比IPCC 評(píng)

估報(bào)告的估計(jì)（1.9 mm/a）要快80%[1]。關(guān)于導(dǎo)致海平面上升的各因素的貢獻(xiàn)，海水熱膨脹在1961-2003年的貢獻(xiàn)約為40%，冰川、冰帽、冰蓋約為60%[40]（見表1，表2）。

（2）不確定性。臨界值屬于理論估計(jì)，具有不確定性，何時(shí)達(dá)到臨界點(diǎn)也不確定。目前，地球系統(tǒng)的許多成員已發(fā)生一些危險(xiǎn)的變化，例如冰蓋消融、海平面高度上升是確定的。但是這些變化何時(shí)達(dá)到臨界點(diǎn)或發(fā)生突變?nèi)圆淮_定。比如，夏季海冰何時(shí)完全消融？格陵蘭冰蓋何時(shí)完全融化？甲烷水合物何時(shí)釋放出甲烷？亞馬遜雨林是否被完全砍伐掉？此外，不同成員可能達(dá)到臨界點(diǎn)的時(shí)間尺度有較大差異。例如，季風(fēng)可能在1-10年之內(nèi)發(fā)生變化，但是這種變化可能是可逆的；格陵蘭冰蓋的完全變化

可能在幾百年之后，它的變化可能是不可逆的，即一旦消失，也許很難恢復(fù)；還有一些成員（如海洋甲烷水合物及海洋缺氧）其影響的時(shí)間尺度在千年以上（見表1，表2）。

2對(duì)氣候變暖的總體認(rèn)識(shí)

由于以人類目前的認(rèn)識(shí)水平，尚無法完全了解氣候變化的內(nèi)在規(guī)律，因此目前對(duì)氣候變暖認(rèn)識(shí)的確定性與不確定性并存（見表2）。

對(duì)于氣候系統(tǒng)的研究仍需不斷深入，以增加更多確定的研究結(jié)論、減少不確定的研究范圍，使人們更好地理解地球系統(tǒng)變化的規(guī)律，科學(xué)應(yīng)對(duì)確定性的變化，科學(xué)規(guī)避不確定性的風(fēng)險(xiǎn)。

3政策建議

（1）加大對(duì)氣候變化基礎(chǔ)研究的支持力度，積累更多關(guān)于確定性與不確定性的科學(xué)認(rèn)識(shí)，為深入揭示氣候變化的規(guī)律奠定基礎(chǔ)。

（2）在適應(yīng)和減緩全球變暖、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等應(yīng)對(duì)行動(dòng)中，應(yīng)全面、綜合考慮氣候變化認(rèn)識(shí)的確定性與不確定性，應(yīng)對(duì)確定性的變化，規(guī)避不確定性的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）加強(qiáng)氣候變化科普宣傳，使公眾全面了解氣候變化認(rèn)識(shí)的確定性和不確定性，并理解不確定性的結(jié)論同確定性結(jié)論一樣，都是科學(xué)的結(jié)論。

（編輯：溫武軍）

1.4對(duì)于氣候模式的認(rèn)識(shí)：它能夠很好地模擬出近百年的氣候變暖趨勢(shì)，但模式只能表征地球系統(tǒng)的部分特征

（1）確定性認(rèn)識(shí)。氣候模式是用數(shù)學(xué)方程式表現(xiàn)地球氣候系統(tǒng)各個(gè)圈層相互作用和反饋的主要過程，對(duì)人們理解氣候系統(tǒng)的演變機(jī)理起著重要作用。由于預(yù)測(cè)未來的氣候需要考慮整個(gè)地球系統(tǒng)，所以氣候模式也從大氣-海洋耦合模式發(fā)展為地球系統(tǒng)模式，增加考慮了地球系統(tǒng)的更多因素，以及生物、地球化學(xué)過程。

目前的氣候模式可以模擬出近百年的氣候變化，特別是氣候變暖趨勢(shì)，且模擬的氣候變暖量級(jí)接近實(shí)際觀測(cè)值。模式中如果同時(shí)考慮人類活動(dòng)影響（主要是溫室效應(yīng)增加）及自然因素，可以很好地模擬出20世紀(jì)以來的全球平均溫度變化；而如果只考慮自然因素，則很難模擬出1980年以來的氣候變暖趨勢(shì)。這也證明了溫室效應(yīng)加劇對(duì)現(xiàn)代氣候變暖起主要作用（見表1，表2）。

（2）不確定性。氣候模式不能充分描述地球系統(tǒng)的變化，只能表征部分特征。目前氣候模式的不確定性主要包括三個(gè)方面：①對(duì)自然因素的變化不能很好地模擬，如太陽(yáng)活動(dòng)和火山活動(dòng)的影響；②對(duì)海洋的過程不能很好地模擬，如厄爾尼諾與南方濤動(dòng)現(xiàn)象、北大西洋年代際振蕩，均會(huì)產(chǎn)生全球尺度的氣候振蕩；③模式對(duì)于氣候突變的模擬能力差，目前的模式不能很好地模擬出氣候史上的氣候突變事件，如大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流崩潰等。因此，氣候模式尚不能充分描述地球系統(tǒng)的變化，只能表征部分特征（見表1，表2）。

1.5對(duì)于氣候預(yù)估的認(rèn)識(shí)：根據(jù)排放情景預(yù)估本世紀(jì)氣候繼續(xù)變暖，但還將變暖多少不確定

（1）確定性認(rèn)識(shí)。根據(jù)溫室氣體排放情景預(yù)估，21世紀(jì)氣候?qū)⒗^續(xù)變暖。通過假定不同的溫室氣體排放方案（高排放、中等排放、低排放等），利用氣候模式預(yù)估的21世紀(jì)氣溫將繼續(xù)升高。IPCC第四次評(píng)估報(bào)告給出了預(yù)估范圍，認(rèn)為全球平均溫度到2100年相對(duì)于1980-1999年平均有可能上升1.1-6.4 ℃，1.1 ℃是最低排放情景的下限，6.4 ℃是最高排放情景的上限（見表1，表2）。

（2）不確定性。氣候預(yù)估的不確定性來自三個(gè)方面：①未來排放方案不確定，各國(guó)將采取的排放標(biāo)準(zhǔn)和政策措施不確定；②對(duì)氣候變化的自然因素認(rèn)識(shí)不足（太陽(yáng)活動(dòng)、火山活動(dòng)、海洋變化、地球軌道變化等），對(duì)氣候系統(tǒng)的內(nèi)部變率尚無法識(shí)別；③氣候模式本身具有誤差。這些不確定性導(dǎo)致預(yù)估的未來氣候變暖幅度也不確定（見表1，表2）。

1.6對(duì)于2 ℃閾值的認(rèn)識(shí)：它是人類控制升溫的一個(gè)設(shè)想，但是升溫幅度何時(shí)達(dá)

到2 ℃不確定

（1）確定性認(rèn)識(shí)。2 ℃閾值是作為控制大氣溫度比工業(yè)革命前溫度上升的上限。它最早由歐盟于2005年在其領(lǐng)導(dǎo)人會(huì)議上提出[31]，隨后IPCC和聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約（UNFCCC）也分別將其作為溫度升高上限的依據(jù)，2009年哥本哈根氣候變化會(huì)議正式采用2 ℃作為控制溫度上升的最高上限，并以協(xié)議的形式通過[32]。

將2 ℃閾值作為人類應(yīng)對(duì)氣候變化的約束性目標(biāo)，是由歐洲科學(xué)家考慮多種因素后最終確定的一個(gè)適中目標(biāo)，并取得了國(guó)際共識(shí)。若閾值設(shè)置太高（如，3 ℃或4 ℃），則可能起不到約束作用；若閾值設(shè)置太低（如，1 ℃或1.5 ℃），則幾乎無法實(shí)現(xiàn)（見表1，表2）。

（2）不確定性。2 ℃閾值是人們的一種設(shè)想，未來升溫幅度何時(shí)超過2 ℃不確定。在各國(guó)政策影響下，人類活動(dòng)或許推遲升溫2 ℃的到來，也或許加速它的到來。如果全球?qū)崿F(xiàn)大幅度溫室氣體減排，則有可能推遲升溫幅度超過2 ℃的時(shí)間。此外，由于氣候系統(tǒng)的復(fù)雜性，可能到某

一年升溫幅度超過了2 ℃，但隨后又降回2 ℃之下，若干

年后才會(huì)穩(wěn)定地升高2 ℃。因此，未來升溫超過2 ℃的時(shí)間不確定。研究認(rèn)為[33]，全球有可能最先達(dá)到2 ℃升溫幅度的地區(qū)位于亞洲北部、北非到中東，亞洲其余大部分地區(qū)（包括中國(guó)）也將較早達(dá)到；南半球則由于大洋的熱力慣性，可能是全球最晚達(dá)到2 ℃升溫幅度的地區(qū)（見表1，表2）。

1.7對(duì)于地球系統(tǒng)臨界點(diǎn)的認(rèn)識(shí)：地球系統(tǒng)已有一些危險(xiǎn)的信號(hào)，但何時(shí)達(dá)到臨界點(diǎn)不確定

在一定條件下，當(dāng)?shù)厍蛳到y(tǒng)的一個(gè)臨界成員的變化達(dá)

到某個(gè)臨界值時(shí)，這個(gè)臨界成員可能轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N全新的狀態(tài)（例如全球變暖可能使得北極冰完全消融），這個(gè)臨界值稱為臨界點(diǎn)[34]。雖然這種變化可能只限于某個(gè)地區(qū)，但是其影響尺度往往可以達(dá)到千km以上的次大陸尺度，同時(shí)影響到半球或全球[35]。

（1）確定性認(rèn)識(shí)。地球系統(tǒng)已存在的臨界成員有[36-37]：北極海冰、格陵蘭冰蓋、同生凍土、海洋甲烷水合物、喜馬拉雅冰川、西南極冰蓋、大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流、北美西南部干旱、印度夏季風(fēng)、西非季風(fēng)、ENSO變化、北半球（北美）森林枯萎、冷水珊瑚礁、北半球（歐亞大陸）森林枯萎、亞馬遜雨林枯萎、熱帶珊瑚礁、南大洋海洋生物碳泵。

這些都是地球系統(tǒng)中最脆弱的環(huán)節(jié)，在全球變暖的影響下最容易達(dá)到臨界點(diǎn)。表1給出部分成員的基本狀況，包括成員的主要變量、影響參數(shù)、臨界值、時(shí)間尺度及主要影響。例如格陵蘭冰蓋的主要變量為冰量、影響參數(shù)為溫度、臨界值為3 ℃、時(shí)間尺度>300年的時(shí)間消融，使全球海平面（SL）高度上升2-7 m。

地球系統(tǒng)正在發(fā)生變化，目前已有很多危險(xiǎn)的信號(hào)。比如，北極海冰是地球系統(tǒng)中最脆弱的子系統(tǒng)，根據(jù)有衛(wèi)星觀測(cè)記錄（1979年）以來的資料，截至2007年夏季，北極海冰面積顯著縮小[38]，僅剩410萬km2（9月），比1979-2000年9月平均水平（670萬km2）減少了約

40%[39]。又如，海平面自1870年以來已經(jīng)上升了20 cm，在1993年以來上升速度已達(dá)3.4 mm/a，比IPCC 評(píng)

估報(bào)告的估計(jì)（1.9 mm/a）要快80%[1]。關(guān)于導(dǎo)致海平面上升的各因素的貢獻(xiàn)，海水熱膨脹在1961-2003年的貢獻(xiàn)約為40%，冰川、冰帽、冰蓋約為60%[40]（見表1，表2）。

（2）不確定性。臨界值屬于理論估計(jì)，具有不確定性，何時(shí)達(dá)到臨界點(diǎn)也不確定。目前，地球系統(tǒng)的許多成員已發(fā)生一些危險(xiǎn)的變化，例如冰蓋消融、海平面高度上升是確定的。但是這些變化何時(shí)達(dá)到臨界點(diǎn)或發(fā)生突變?nèi)圆淮_定。比如，夏季海冰何時(shí)完全消融？格陵蘭冰蓋何時(shí)完全融化？甲烷水合物何時(shí)釋放出甲烷？亞馬遜雨林是否被完全砍伐掉？此外，不同成員可能達(dá)到臨界點(diǎn)的時(shí)間尺度有較大差異。例如，季風(fēng)可能在1-10年之內(nèi)發(fā)生變化，但是這種變化可能是可逆的；格陵蘭冰蓋的完全變化

可能在幾百年之后，它的變化可能是不可逆的，即一旦消失，也許很難恢復(fù)；還有一些成員（如海洋甲烷水合物及海洋缺氧）其影響的時(shí)間尺度在千年以上（見表1，表2）。

2對(duì)氣候變暖的總體認(rèn)識(shí)

由于以人類目前的認(rèn)識(shí)水平，尚無法完全了解氣候變化的內(nèi)在規(guī)律，因此目前對(duì)氣候變暖認(rèn)識(shí)的確定性與不確定性并存（見表2）。

對(duì)于氣候系統(tǒng)的研究仍需不斷深入，以增加更多確定的研究結(jié)論、減少不確定的研究范圍，使人們更好地理解地球系統(tǒng)變化的規(guī)律，科學(xué)應(yīng)對(duì)確定性的變化，科學(xué)規(guī)避不確定性的風(fēng)險(xiǎn)。

3政策建議

（1）加大對(duì)氣候變化基礎(chǔ)研究的支持力度，積累更多關(guān)于確定性與不確定性的科學(xué)認(rèn)識(shí)，為深入揭示氣候變化的規(guī)律奠定基礎(chǔ)。

（2）在適應(yīng)和減緩全球變暖、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等應(yīng)對(duì)行動(dòng)中，應(yīng)全面、綜合考慮氣候變化認(rèn)識(shí)的確定性與不確定性，應(yīng)對(duì)確定性的變化，規(guī)避不確定性的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）加強(qiáng)氣候變化科普宣傳，使公眾全面了解氣候變化認(rèn)識(shí)的確定性和不確定性，并理解不確定性的結(jié)論同確定性結(jié)論一樣，都是科學(xué)的結(jié)論。

（編輯：溫武軍）