近百年来全球和中国的气候正经历一次以变暖为主要特征的显著变化，它对世界和我国的生态系统和社会经济产生了并将继续产生重大的影响。目前全球变暖问题已成为各国政府和科学界共同关心的重大问题，也是我国政府和科技界十分关心的重大问题。

    大气中由于存在二氧化碳等温室气体，才使得地球的平均气温维持在15℃左右。但是随着全球工业化进程的推进，温室气体浓度不断增加，例如二氧化碳浓度现已达到368ppmv，是42万年以来的最大值。温室气体浓度增加的直接后果就是使得全球气温不断升高，20世纪是过去1000年最温暖的100年，过去140年间全球升温0.4-0.8℃（平均0.6℃），而且13个最暖年份均出现在1983年以后。近50多年来，长三角城市地区气温亦在升高，特别是20世纪80年代中期起变暖幅度更明显，90年代年平均气温较50年代上升了0.9℃，其中以冬季的气温升高最显著，90年代冬季平均气温50年代上升了1.1℃。

    科学家使用31个全球气候模式，在6种代表性温室气体排放情景下预测未来100年的全球气候变化。预计，全球平均地表温度在未来100年将上升1.4 -5.8℃，这可能是近一万年中增温最快的。考虑二氧化碳（CO2）和气溶胶共同作用，预测我国未来100年气候变化，结果表明温度将继续上升，未来变暖的范围和强度增加。

　　观测和研究证明主要大气温室气体浓度确实已经发生了全球尺度的变化，而且正在继续增加。观测和理论研究还证明，温室气体浓度变化的主要原因是人类活动，人类活动对大气温室气体浓度的影响主要表现为两个方面；一是直接向大气排放温室气体，例如化石燃料燃烧和生物质燃烧直接向大气大量排放二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和一氧化二氮（N2O），工业生产过程向大气排放二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、一氧化二氮（N2O）和氟氯烃（CFCs）等；二是人类活动改变了大气温室气体的源和汇。例如森林砍伐直接减少了二氧化碳的汇，农业活动改变了土地利用状况而增加大气甲烷和一氧化二氮的源，大气污染排放降低了甲烷的汇等。

　　经典物理和辐射物理能够准确地证明，地球表面如果没有温室气体，全球平均地表温度将比现在实际测到的全球地表平均温度低33摄氏度。一个正确而直接的推理是大气温室气体浓度增加将会使全球地表温度升高，即通常所说的造成全球气候变暖。为了准确计算大气温室气体浓度增加引起的地表升温量，在过支30多年里人们已进行了大量的研究，所使用的工具是数值模拟。综合当今主要模式的结果，可以得到如下的结论：

　　大气二氧化碳加倍，平衡态气候变化为全球地表平均温度升高1.5-3.5度，考虑到海洋的巨大作用，如果人类不采取任何控制措施，则下世纪全球地表温度变化速率将是0.1-0.3度/10年。用海气耦合模式进行的温室气体浓度渐变实验结果与此相同。

　　最近几年来人们开始注意到，人类活动造成大气气溶胶（主要是硫酸气溶胶）浓度上升，将会使地表温度降低，部分抵销温室气体增加引起的温效应。考虑到气溶胶的降温作用，下世纪人为活动造成的气候速率可能只有0.05-0.2度/10年。

　　如前所述，人类活动确实已经造成了全球尺度的温室气体浓度增加，而温室气体浓度增加确实会引起全球气候变暖。问题在于在未来几十到100年，温室气体浓度增加及其引起的气候变化到底有多快，换言之，下世纪末全球地表平均温度到底能上升多少？其它气候变量（特别是降水）怎样变？气候变率会发生明显变化吗？极端气候事件会增加吗？气候变化的区域分布任何？气溶胶浓度增加到底在多大程度上抵销温室效应增强？很遗憾现代科学对上述所有问题都无力作出确切的回答。即使是对于已观测到的过去100多年的气候我们也还不能肯定是否是二氧化碳增加的影响，更不知道这种影响到底占多大比重。关于“全球变暖”问题在科学上的不确定性确实非常巨大，而且是多方面的。

　　对未来温室气体浓度变化的预测是最不确定的，到目前为止，世界上还没有作出关于未来温室气体浓度变化的有严格科学意义的“预测”。全球气候变化研究的依据是“建立在一系列假定条件基础上的对未来温室气体浓度变化的一系列“推测方案”。严肃的科学家都强调指出，关于未来温室气体浓度变化的这些推测方案不是关于未来大气温室气体浓度变化的科学预测。当前的作法是，依据假定的未来世界人口、经济、社会发展情景构造未来温室气体排放的“设想方案”，然后利用简单的温室气体浓度变化模式针对每一种设想方案推算未来温室气体浓度变化。这里存在两个严重的问题，首先是关于温室气体未来排放的“设想方案”的问题，对于二氧化碳，人们对其目前和过去的源和汇大致有了定量的认识，未来排放“设想方案”有一定的依据，IPCC推荐的6种“设想方案”可以认为都是可能的，但都是不确定的，问题在于这些“设想方案”之间的差别太大了，如果都是可能的，你到底相信哪一个？对于其它温室气体，问题就更严重，科学家对于它们当前的状况尚无定量的认识，关于它们未来排放的设想还会有什么意义呢？第二个问题是温室气体浓度变化模式本身的问题，对于二氧化碳，全球碳循环模式也能大体描述过去有记录以来的大气二氧化碳浓度变化，问题在于人为活动干扰条件下许多碳储库的响应速率还不能正确模拟；对于其它温室气体，因其现在的源和汇尚不能定量描述，发展的相应模式也就没有坚实的科学基础，它们模拟未来变化的能力当然就更值得怀疑。

　　对温室气体浓度变化引起的气候变化的预测主要靠数值模拟，如前所述，现在世界上已经发展了几十个气候模式，特别是最近，已经出现了一些较好地海－气耦合模式，这些模式大都能较好地模拟当代气候。在给定未来二氧化碳浓度变化条件下，大多数模式给出的未来全球平均地表温度的变化是大致一致的，是可以接受的。但是如果采用另一种想定方案，则结果完全是另一回事。更严重问题在于不同模式给出的温度变化的区域分布差别却是巨大的，不同模式给出的降水变化之间差别更大，这就不光使人们怀疑模式结果的实用价值，也使人们对当代气候模式的正确性产生怀疑。首先，当代气候模式都没有很好地解决反馈过程，即在地表温度上升后，地面蒸发增加，在高空气温略有下降的情况下，天空云量将随地表蒸发增加而增加，而云量增加将会使地表温度下降；这一过程正确模拟至关重要；其次，当代气候模式对许多引起10年以上时间尺度气候变化的因子，如太阳辐射的变化，地球轨道的变化，固体地球的变化，地表状况（包括冰雪圈、生物圈、水圈）的变化等尚未包括在内，或尚未正确描述。模式中对于气溶胶的辐射过程和气溶胶本身的物理化学特性的描述也还远远不够。因此，严格说来，当前关于人为活动引起的全球气候变化的数值模拟结果，只是对气候模式的一种敏感性实验结果；绝不能视为对未来气候变化的预测。影响未来气候变化的因子很多，人类活动造成的大气温室气体浓度增加只是诸多因子中的一个，而且现在还不能断言，它是最重要的因子。例如有的模式研究结果表明，到目前为止，人类活动造成的气溶胶浓度增加，引起的地表温度降低可以全部抵销温室气体浓度增加引起的升温效果。人类活动造成的地表状况变化，人类活动直接的热效应的影响都可能与大气温室效应增强的效应有大致相当的量级。布引起长期气候变化的自然因子的变化也有大致相当的效果。

　　毫无疑问，对于气候变化的影响的评价问题更多。这首先表现为到目前为止，还没有形成统一的客观的科学评价体系。气候变化的影响是多方面的，“影响评价”的尺度标准是十分复杂而难以定量的。当前研究较多的是对农业生产，森林和其它生态系统的影响。研究结果基本上都是定性的描述，有些定量结果也都是很粗的估计值。

　　关于气候变化影响评价的不确定性另一原因是所依据的气候变化预测结果的巨大不确定性，如前所述，关于未来气候变化预测结果中只有全球平均地表温度一项是可以接受的，有应用价值的。关于气温变化的空间分布，降水变化及气候极端事件的预测都是很不确定的。然而对于气候变化的影响评价来说,恰恰需要各地区的气温变化，更需要降水变化，气候极端事件变化。很容易理解，对于气温很高降水丰富的热带和亚热带地区，气温上升1-2度对农业和其它生态系统的影响可能并不明显，而对于气温偏低，降水相对较多的冷温带地区，气温上升对农业和生态系统的影响总体上反而是有利的；而对于气温适中，降水相对偏少的暖带大多数地区，气候变化的影响显然主要取决于降水的变化，在这些地区如果气温上升，伴随着较大幅度的降水增加则气候变化对农业和其它生态系统显然是有利的，反过来气温上升降水不增加甚至减少，气候变化对农业和其它生态系统将造成灾难性结果。

    地球气候系统极为复杂，气候变化的原因很多，气候变化预测是一个十分困难的科学难题，可能需要全世界科学家几代人的努力。

　　气候变化预测研究应当遵循科学研究自身发展规律，不要被二氧化碳问题所左右。已经有许多证据证明，引起不同时间尺度气候变化的起因是很多的。大气温室效应增强只是其中之一，它只是引起10年到几十年时间尺度气候变化的重要原因，而且不一定是最重要的原因。对气候变化预测的研究决不应由于对二氧化碳问题的过分强调而倍受重视,也不应因证明二氧化碳影响不那么严重而被忽视。气候变化毕竟是和人类生存息息相关的生存环境变化的原动力之一和重要方面，气候变化预测研究任何时候都不应放松。在各种时间尺度气候变化预测中显然季度、年际变化预测更为迫切需要，与全球平均状态变化相比区域气候变化更为重要；与温度变化相比，降水变化预测更为重要；与平均气候状态变化相比，气候变率和气候极端事件的变化更为重要。这些变化固然都和二氧化碳等温室气体浓度变化有关，但切不可一叶障目忽视了其它因素，而且可能是更重要的因素。

　　气候变化预测是一个科学难题，是一项长远的基础性工作，决不可因国际上二氧化碳问题闹得沸沸扬扬而蜂拥而上，甚至一些非专业人员也硬要放弃熟悉的本行而来啃这块硬骨头。另一方面，既然是难题就不能指望在三、五年内解决问题，不应急功近利，提出不切实际的目标；需要真正的专家组织精干力量脚踏实地，一步一步地攻关。

注：未完待续。本文成文于2006年1月1日。

• 相关上下文：

          《环境学概论》读书报告（环境学导论）[二、臭氧层破坏]

          《环境学概论》读书报告（环境学导论）[三、中国土地资源利用]