未来气候变化_未来气候变化趋势预测

1.未来的气候会是什么样子？

2.为什么世界气象组织说未来全球极端高温天气会越来越普遍，会持续很久吗？

3.未来气候变化趋势

（文章来源《院士讲科学》，该书由《知识就是力量》杂志社总策划，科学普及出版社出版）

近些天来，暑热难耐，都渴望盼来一丝清凉。那么，在未来，气候有没有可能会变冷呢？

2001年至今，担任中国气象局气候变化特别顾问、国家气候变化专家委员会副主任、中国香港天文台科学顾问、《气象学报》主编、英国气象学会《国际气候》杂志编委，是国际上气候变化研究领域有影响、有贡献的科学家之一。

全球变暖现状

（随着全球变暖，冻土层的命运也值得关注）

目前主流的气象学（气候学）观点认为，全球气候未来发展的大趋势是变暖。包括中国的科学家在内，全世界的气候学专家都参与了对气候未来趋势的预测。

现在看来，未来地球的增温幅度，取决于现在人们节能减排的努力。如果减少二氧化碳等温室气体的排放，全球气温到2100年也可能不会有大幅增加。

如果在100年的时间尺度里，气温只是略微上升一点点，那么人可以（凭借现代科技手段）适应。但如果我们不减排，那么气温仍将急剧上升，对全球的各个方面都会产生巨大的影响。

我们应该怎么办

（在中国西北荒漠地区，大型太阳能电池阵列生产无污染的电能）

随着冰川融化，海平面将会继续上升。如果未来仍然保持较高的二氧化碳排放，全球海平面有可能上升100厘米，很多沿海城市可能就要被淹没；如果温室气体排放控制得好，海平面可能只会上升10~20厘米，那么用防波堤坝来防御或许还有希望。虽然高温导致的热浪，也仍然会是一个令人不适的大问题。

现在，全世界主要国家的最高***，已不断地召开气候变化高峰会议，以商讨如何减排二氧化碳，以及各个国家的减排责任。中国已经在这方面做出了承诺，所以现在就要发展绿色经济、低碳经济，以实现减排二氧化碳的目标，履行对地球的责任。

正如《联合国气候变化框架公约》所言，减少温室气体的根本目的，就是保障全球粮食安全、生态环境不再恶化和维系可持续发展。

现在看来，如果全球平均气温再升高5℃左右，地球就将不再宜居，因为全球生态系统将会受到严重破坏。可以说，从现在做起，发力节能减排，是为子孙后代储备未来。

未来，气候有可能变冷吗？

现在有一部分天文学家，尤其是俄罗斯的天文学家，根据天文观测得到的数据认为，太阳活动辐射到地球上来的能量将会减少。他们认为，2030—2050年，地球接受的太阳辐射可能会减少到最低值，那么气候就会变冷。

但“2030—2050年处在一个太阳活动极小期”这样的结论，是根据过去的太阳活动演变来推出未来的演变规律，基本上是个推算，有很大的不确定性。过去的演变规律不等于未来的演变，所以这样想，可能还有很多因子没考虑在内。

另一方面，在历史上，1675年前后有过一个太阳活动很低的“蒙德极小期”，此时地球上很冷。但那是人类还没有开始工业革命的中世纪，今天人类燃烧化石燃料导致的温室气体排放，已经比那时候大得多，平均温度也高，所以不能用现在的地球环境和当年的来类比。

即使将来进入微小冰期，地球也顶多只是发生10~20年的温度脉动而已，而不是真正进入冰河期。

未来的气候会是什么样子？

#能科普，处处有新知#由于近代气候发生了一系列的异常现象，未来的气候将会发生怎样的变化，是变暖还是变冷，便成了人们普遍关心的问迄题。

根据目前的科学水平，人们还不能准确地做出未来气候超长期预报，各国学者对此发表的各种见解和做出的各种预报，只能算是对未来气候变化的估计和展望，处于争呜探讨阶段。“变暖说派的观点。”

国际上就未来气候变化趋势，有两种截然相反的看法。一些学者认为气候将会嗳化，另-些学者则认为未来气候将会变冷。

变暖说认为目前，地球己进入一个超间冰期，一个更暖和的时期，地球的平均气温将上升，以致地球南北两极的冰盖将部分融化，造成海面上升。

变冷派认为，到上世纪五十年代为至的气候变暖壮况己经结束，并倒转为全球变冷，以后几十年内气温将降低，冰川扩张，认为人类将创入冰河。

两派说法针锋相对，这是因为他们的依据完全不一样。变暖派主要从人类活动影响气候的范围，程度正在扩大和日益严重这一观点出发的。近代工业迅速发展，使大量的二氧化碳进入大气层中。二氧化碳能让来自太阳的短波辐射到达地面，而对来自地面的长波辐射一概挡住。二氧化碳的这种作用类似于“温室效应”使近地层空气增温。这个说法有一定的事实作依据，据估计一个世纪以来，由于大气中的二氧化碳含量迅速增加，己使大气平均温度升高了0、3度；而近几十年来随着工业的迅速发展，煤，石油瓦斯气体的消毫量也迅速增，大气中的二氧化碳含量正以千分之三十的速率增加。目前，世界上每年单是由工厂排出的二氧化碳就达200亿吨多。

有些气象学永根据地球大气热平衡方程，考虑极冰与大兄热状况的相互作用，结果人类活动对大气的热污染，大气二氧化碳浓疫增加，将导致进入大间冰期。

为什么世界气象组织说未来全球极端高温天气会越来越普遍，会持续很久吗？

全球及中国气候变化的未来情景会是什么样子呢？如前所述，影响气候的因子多、机制复杂，目前的科学水平还无法给出综合考虑各种影响因子作用的未来气候预测，只能把未来因人类活动引起的大气中温室气体和气溶胶浓度的变化作为条件，输入气候模式计算出未来气候的可能变化。气候变化情景就是未来可能出现的气候状态与当前气候状况之间的差值。下面，我们就来讲一讲未来的气候会与现在的气候有什么不同。

未来气候变化趋势

哥伦比亚大学的科学家领导的研究就已经提出了警告：在全球的不少

地区，夏季的高温与高湿度正在逼近甚至达到了人类能忍受的极限。我们都有这样的体验：气温并不是决定热不热的唯一因素。在气温相同的情况下，空气中的湿度越

高，我们就会感觉更闷。这是因为空气湿度更高时，体表的蒸发过程会更缓慢，甚至可能停

止。热量散发不出去，自然会更难受，出现健康风险的可能性也更高。?

高温，无疑是今年夏天的关键词。入夏以来，中国大片地区遭遇了持续高温天气，已有超过60个国 家气象站的最高气温达到或突破历史极值。 当我们在烈日下经受“炙烤”时，或许会产生这样的问题：未来的夏天，还会更热、更加难熬吗？ 已经有不少研究揭示了这样的事实：在气候变化的背景下，全球整体气温将持续升高、极端天气事 件也更加频繁。在我们的印象中，那些超出人类生存范围的高温离我们还很遥远，至少是几十年后 的事。

一、因此，结合空气湿度与气温，出现了一个更能反映人体感受的概念：湿球温度。简单地说，湿球温

度表示的是仅仅通过水分蒸发，能达到的最低温度。空气湿度更高时，难以蒸发散热，因此湿球温

度也更高。

当湿球温度达到32℃，再强壮的人也无法在户外正常活动了。而35℃的湿球温度被认为是人类理论

上的生存极限：达到这个温度，人体将无法排汗，核心体温会超过生存范围，造成器官衰竭。这

时，即使躲在树荫下、有足够的饮用水，几个小时内人们也难逃死亡。

此前模型研究得到的答案是本世纪下半叶。但是，这篇《科学·进展》论文的研究团队注意到，这些

研究收集的往往是一定区域范围内，一段时间（至少几小时）的平均温度与湿度值。如果进一步提

升时空分辨率，更加极端的高温高湿天气会不会已经出现了？

于是，这项研究分析了全球7877个气象站每小时的温度、湿度记录，这些数据的时间跨度从79年延续至20年，因此可以反映近40年间的极端天气变化情况。

二、结果触目惊心。当这些数据被放在“显微镜”下，更多极端天气的细节得以展现。自79年以来，

湿球温度超过30℃的频率已经翻倍。在此前的气象记录中，这段时期内湿球温度超过33℃的只

有寥寥数次；但这项研究找到了超过250次超过33℃的。

更令人担忧的是，之前人们认为本世纪下半叶才会出现湿球温度超过35℃的极端情况，但这项研究

告诉我们，在中东部分地区，超越人类生存极限的天气已经两次出现。尽管每次持续时间只有1~2

小时，但这已经说明，这种足以的天气就在我们身边。

而分析这些高温高湿极端天气的分布情况，研究发现，这类大多集中在沿海地区，因为海水蒸

发可以带来更高的湿度。不过，一些内陆地区也不能幸免：携带水蒸气的季风和作物灌溉同样可以

在局部造成这一后果。?

三、具体而言，波斯湾沿岸中东地区遭受的极端高温高湿天气最为频繁，波及人口超过300万。在南

亚、澳大利亚西北部、红海与墨西哥湾沿岸，这样的天气也反复出现；此外，东南亚、非洲、加勒

比海地区和中国南方也受到波及。

正如论文作者所言，人类生存极限的临界点可能比我们预想的更近。我们不知道下一个夏天有多

热，但可以预见的是，极端天气正逐渐成为全人类必须面对的常态。

气候变化 可不仅仅是热这么简单，它的破坏力有可能比一战二战加起来还要高，需要大家高度重

视。

今年西班牙与葡萄牙 已经热死了超过1000人，而这个时间还没到最热的，所以后面的数字还会更

加惊人。

连发达地区都死这么多，像印度、苏丹这些赤道又非发达国家，那死的人就更多，更不要说非洲那

些贫穷国家，只不过这些信息成不了新闻而已。?

四、如果单纯是热，对人类的影响还不是很大，最要命的是它还带来了干旱、飓风和洪灾，这些才是真

正的灭顶之灾。

除了现在说的最多的减排方法能用来应对以外，水利建设也是极其重要的一环，只不过这种超级工

程大多数人都接触不到，所以就被忽视了。

水利建设不单只是能解决用水问题，还能提高地表冷却和热量运输，加快大气的热循环，减少热积

聚 。

然而，我们从美国的情况就能看出对水利建设的忽视有多可怕了。

由于美国长年缺乏水利建设，现

在已经有大量的河流与湖泊干旱到底了，而未来还会更热。美国预估如果现在才开始修水利的

话，得有50年才能开始有项目修成，这根本上就来不及，所以完全可以预估其偏内陆地区将逐渐出

现彻底断水，甚至直接荒漠化 。就目前的建设速度来看，高温必然会不断压缩人类的生存空间，城市与村庄会因为没水而被抛弃，

人口会出现大迁移，而更多的人挤到同一片地区中生活之后，矛盾自然也会积累升级，冲突在所难

免。?

五、如果没有及时有效的应对方法，在未来50年里可能要死很多人。他们不是被热死、饿死就是被互相

打死，死亡人数有可能会过亿，直到人类文明严重倒退，工业与生活产热大量减少为止。

现在的气候变化与人类的文明发展是密不可分的，人类想甩锅是不可能的，要想文明继续发展，就

必须找到克服的方法，否则所有人都要付出相应的代价，要想置身事外是不可能的。

气候变化关系到人类的存亡，所有人都有义务参与进来，同时，也只有让所有人都参与进来，人类

才能找到解决之道。

在对近几百年和几千年的气候变化规律研究的基础上，对未来气候变化趋势有两种完全相反的观点，即增温说和降温说。

1. 增温说

气象记录表明，近 100a 全球的年均温度是在上升的，尽管幅度不是很大(0. 3～0. 6℃)，但这是事实。认为导致近 100a 温度上升的主要因素是人为排放大量的温室气体，主要为 CO2，自工业革命以来排放的 CO2在不断地增加(图 11-38)，而且未来还会继续增加。而同时，由于人类活动的加强，陆地森林覆盖面积在不断地减少，使 CO2的吸收也在减少。除了大气中CO2浓度增加能说明气候升高以外，高山和两极地区的冰川也在融化、面积缩小，海平面上升都在说明地球气候有变暖的趋势。

图 11-38 全球大气二氧化碳浓度与气温变化曲线示意图(据陶世龙等，1999)

该观点最根本的依据就是温室效应。温室效应是一种物理现象，简单来说就是大气中的温室气体吸收了来自地面的长波辐射而使气温升高的现象。大气中的温室气体主要有 H2O、CO2、CH4、N2O 等，其中前三种最为主要，是温室效应最重要的贡献者，其中 CO2的贡献占56. 7% 。当太阳短波辐射(在可见光和紫外光波长范围内)穿过大气层时，除约 1 /3 被反射回太空，很少部分被大气中气体所吸收外，其余的到达地面。地面物质吸收了太阳辐射后其温度升高，又以长波的形式向外辐射。而大气中的 H2O、CO2、CH4、N2O 等气体对来自地面的长波辐射具有较强的吸收能力，从而把热量截留下来，使气温升高，这就是温室效应的过程。大气中的温室气体既有来自自然作用过程，如火山爆发喷出的气体，沼泽地生物化学过程释放的气体，水体蒸发和植物蒸腾等; 也有来自人类活动，如工业生产、交通、有机物质燃烧等。但是前者通过自然作用过程可以达到平衡，而后者是 “额外”增加的，这就引起气候变化。自工业革命以来，大气中的温室气体的确增加了不少，其中 CO2从工业革命前的 280 × 10－ 6到1998 增加到 365 × 10－ 6。根据温室气体增加的速率估算，预计本世纪 2020 年大气中 CO2浓度较工业革命前将增加 1 倍，全球年均温升高 1. 8℃(在 1. 3～2. 5℃ 之间)，到 2070 年将升高3. 5℃(在 2. 4～5. 1℃ 之间)。与此同时，降水将增加 15% ，而冰川融化，使海平面以 0. 6cm /a 的速度上升，到 2050 年将升高 20cm。

但是，有些研究者认为由于海洋和森林对大气中 CO2具有净化作用，而且也不清楚大气中CO2净增量及其多少数量用于大气气候增温上，以及一些预测模型未考虑尘埃和气溶胶的制冷作用，人类也在想办法减少温室气体的排放量。因此，对 CO2的增加是否一定就导致全球气候变暖，或者升温的幅度是否有预测那么大，不同学者持有不同的观点。

2. 降温说

这种观点不同于增温说，其基础是对第四纪气候自然变化规律研究的成果。对近几万年和几千年的气候研究发现，温暖的间冰期或间冰阶有的只有 10ka，而全新世是一个温暖的间冰期，这个温暖的时期将要结束; 对地球吸收太阳辐射影响较大的黄赤交角现在正往变小方向移动(图 11-39)。在天文周期的影响下，今后地球气候有往变冷方向发展的趋势，一个新的冰期将要来临。

图 11-39 近 0. 25Ma 来黄赤交角变化趋势图(据 H. 海斯，16)

这个新的冰期从何时开始? 是从今后一百年或两百年开始，还是几千年开始，这并不重要，重要的是今后地球气候变化的趋势。尽管人类活动释放温室气体，在短时间内可造成气候的升温，甚至可升高数度。但是地球气候的冷暖波动是一个最基本的规律，现今是一个温暖的间冰期，那么今后必将出现冷的冰期，人类活动是不能改变在自然因素作用下地球气候变冷的总趋势的(图 11-40)。

图 11-40 今后 25ka 气候变化预测示意图(据米切尔，17)

思考题

1)如何理解第四纪气候标志? 为什么这些指标可作为第四纪气候标志?

2)在应用第四纪气候标志时，应注意哪些方面?

3)第四纪气候波动有哪些特征?

4)为什么通过气候指标得到的全球气候变化不完全同步?

5)影响第四纪气候波动的主要因素是什么? 为什么?

6)对未来的气候变化(不同时间尺度)如何预测?