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目前有什么确凿的证据证明人类活动造成了全球变暖?
目前世界上研究气候变化的有两大主要组织,其中政府间气候变化专门委员会(IPCC)持变暖观点。
在 IPCC 的评估报告中,一次比一次更加明确、肯定的将气候变化与人类活动产生的影响联系在一起。
1990 年 FAR 报告中指出,近百年来的气候变化可能是由自然波动或人类活动或二者共同影响造成的;1995 年的 SAR 指出,人类活动对气候变化的影响已经被观测出来;2001 年的 TAR 指出,过去 50 年观测到的大部分变暖可能有 66% 以上的概率归因于人类活动;2007 年的 AR4 则明确指出,过去 50 年的气候变暖很可能有 90% 以上的概率是由人类活动造成的。
2013 年,IPCC 第五次评估报告(AR5)认为:20 世纪 50 年代以来全球变暖的一半以上是由人类活动造成的(95% 以上的概率)。
IPCC 第五次评估报告的主要数据:
温度变化:1880~2012 年,全球平均地表温度升高了 0.85℃;1951~2012 年,全球平均地表温度的升温速率为 0.12℃ / 10 年,几乎是 1880~1950 年升温速率的两倍;过去的 3 个连续 10 年比之前自 1850 年以来的任何一个 10 年都暖。
冰雪消减:2002~2011 年,格陵兰冰盖的冰储量每年约减少 2150 亿吨,南极冰盖每年约减少 1470 亿吨。1971~2009 年,全球山地冰川平均每年减少约 2260 亿吨的冰体。1967~2012 年,北半球春季积雪范围每 10 年缩小 1.6%。1979~2012 年,北极海冰范围每 10 年缩小 3.5%~4.1%。自 1980 年以来,大多数地区的多年冻土层温度已经升高。
海平面上升:1901~2010 年,由于海水受热膨胀、冰雪融水和陆地储水进入海洋,全球海平面上升了 0.19 米,上升平均速率为1.7mm / 年,是过去两千年里最高的。海平面上升近期不断加速,1993~2010 年全球海平面平均上升速率高达 3.2mm / 年。
温室气体浓度:自 1750 年人类社会进入工业化以来,全球大气中的 CO2、CH4 和 N2O 等温室气体的浓度持续上升。2012 年全球 CO2、CH4 和 N2O 的大气浓度分别达到 0.03931%、0.0001819% 和 0.00003251%,分别比工业化前高出 41%、160% 和 20%,为近 80 万年来最高。
在工业化之前的 1750 年,大气中的 CO2 浓度为 0.0278%;工业化以来温室气体浓度的增加主要是使用化石燃料排放和土地利用排放造成的。
海洋热含量:1971~2010 年,海洋上层(0~700 米)的热含量约增加了 17×J;洋面附近的升温幅度最大,75 米深度以上的海水升温速率达 0.11℃ / 10 年。
海洋在气候系统能量储存中占主导地位,人类活动排放的温室气体所增加的净能量中有 60% 储存在上层海洋,33% 储存在 700 米以下的深层海洋,3% 加热冰冻圈,3% 加热陆地,只有 1% 被用来加热大气圈。
碳排放量:1750~2011 年,化石燃料燃烧和水泥生产释放到大气中的 CO2 达到了 3750 亿吨碳,毁坏植被和其它土地利用变化估计已经释放了 1800 亿吨碳,所以人为 CO2 累积排放量已经达到了 5550 亿吨碳。
同时,海洋吸收了人为排放的 CO2 中大约 1550 亿吨碳(30%),导致海表水酸化严重,其 ph 值已经下降了 0.1,相当于氢离子浓度增加了 26%,这会对海洋生态系统产生影响。自然陆地生态系统吸收了 1600 亿吨碳,大气中积累了 2400 亿吨碳。
辐射强迫: 1750~2011 年人为总辐射强迫为 2.29W / m2,该值比 AR4 时计算的 2005 年的人为辐射强迫值 1.6 W / m2 高出 43%,比自然因素中太阳辐照度变化产生的辐射强迫 0.05 W / m2 高出 40 多倍。
工业化以来的大气 CO2 浓度的增加对总辐射强迫的贡献最大,CO2 排放产生的辐射强迫为 1.68 W / m2,如果将其它含碳气体的排放也包括在内的辐射强迫值将为 1.82 W / m2。1750 年以来,总辐射强迫为正值,人为排放温室气体是导致气候系统变暖的主要原因。
报告还预估了未来温室气体在不同排放背景下的温升情况,以 2100 年相对于 1750 年辐射强迫变化为指标,建立了 4 个典型浓度路径(RCP)的排放情景,分别对应2100年总辐射强迫相对于 1750 年达到 2.6W / m2、4.5 W / m2、6.0 W / m2 和 8.5 W / m2。根据地球系统模式计算,RCP2.6 是 4 种情景中最有可能实现到 2100 年相对于 1861~1880 年全球温升不超过 2℃ 的情景。
预估未来气候变化:与 1986~2005 年相比,预计 2016~2035 年全球平均地表温度将升高 0.3~0.7℃,2081~2100 年将升高 0.3~4.8℃。
在未来变暖背景下,极端暖事件将进一步增多,极端冷事件将进一步减少,热浪发生的频率更高、时间更长。中纬度大部分区域和湿润的热带地区的强降水强度可能加大、发生频率可能增加,全球降水将呈现「旱者愈旱、涝者愈涝」的趋势。
北极海冰将继续消融,全球冰川体积和北半球春季积雪范围也将减小,全球海平面将进一步上升。到21世纪末,9月份北极海冰范围将减小 43%~94%,2 月份将减小 8%~34%;全球冰川体积将减小 15%~85%;北半球春季积雪范围将减小 7%~25%;全球海平面将上升 0.26~0.82 米。
AR5 给出了相对于 1861~1880 年,到 2100 年升温2℃目标下的全球 CO2 累积排放量估算的平均限额:
CO2 累积排放量和温升之间的量化关系是 AR5 的重要内容,CO2 累积排放量和温升之间的关系被定义为累积碳排放的瞬时气候响应(TCRE)。
AR5 指出:21 世纪末及之后的全球变暖取决于 CO2 的累积排放量;CO2 累积总排放和全球平均地表温度的响应为近似线性相关。根据数据分析的结果,TCRE 的取值很可能为每一万亿吨碳对应升温 0.8~2.5℃。
如果将自 1861~1880 以来的人为 CO2 累积排放量控制在1万亿吨碳(约合 3.67 万亿吨 CO2),那么人类有 66% 以上的概率将未来升温幅度控制在 2℃ 以内;如果将累积排放限额放宽到 1.21 万亿吨碳,则有 50% 以上的概率实现温控目标;若继续放宽到 1.57 万亿吨碳,那么只有 33% 以上的概率实现温控目标。
如果考虑非 CO2 辐射强迫对温升的贡献,上述累积排放量的上限还将分别缩小至 0.79 万亿吨、0.82 万亿吨和 0.90 万亿吨碳。
而自 1861~1880 年以来,截至 2011 年,全球已累积排放 0.515 万亿吨碳(约合 1.89 万亿吨 CO2)。以上述 66% 以上的概率将温升控制在 2℃ 之内的情景为例,这意味着相当大的碳排放空间已经用完,2100 年之前剩下的排放空间已经不足一半。
对于具体的减排计划而言,同 2010 年的排放量相比,2050 年的排放量要下降 52%~64%。如果没有技术上的巨大进步,以目前的情况来说,这将意味着生活质量的大幅下降,甚至挤压一部分人的生存空间。
IPCC 自 2007 年的 AR4 以来气候系统模式得到很大发展,模拟性能得到提高,能够再现观测到的大陆尺度地表温度型态和多年代际趋势,包括 20 世纪中叶以来的快速增温和大规模火山爆发后立即出现的降温。随着模式模拟能力的提高以及检测归因方法学的不断发展,AR5 对近 60 年来的气温变化进行了定量化归因。
1951~2010 年间,温室气体造成的全球平均地表增温在 0.5~1.3℃ 之间,包括气溶胶降温效应在内的其它人为强迫的贡献在 -0.6~0.1℃ 之间,自然强迫的贡献在 -0.1~0.1℃ 之间,气候系统内部变率的贡献在 -0.1~0.1℃ 之间。综合起来,所评估的这些贡献与这个时期所观测到的 0.6~0.7℃ 的变暖相一致。(如果不将人为因素囊括进来,模拟与观测结果不符)
由此表明,人类活动导致了20世纪50年代以来一半以上的全球变暖(概率大于95%)。
在海洋变暖、水循环变化、冰冻圈退缩、海平面上升和极端事件变化等诸多方面,也检测到了人类活动影响的因素。为此,IPCC 更加确信,近百年来人类活动对气候变暖发挥着主导作用。
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