气候模型模拟的惊人误差：人为变暖作用或被夸大

杨学祥，杨冬红

自1997年年初至2012年8月，全球气温并没有明显升高，也就是说变暖的趋势16年前已经停止。这一事实得到IPCC的确认，由此引发对现在气候模型模拟准确性的质疑。

检验结果表明，对20世纪90年代进行过的117次气候预测与实际的气候变暖情况进行了比较，在这117次预测中，只有3次是基本符合实际情况的，另外114次则高估了气候变暖的程度。研究结果显示，气候变暖被预测的程度平均是实际情况的两倍。

全球气候变暖的程度有可能被气候模型夸大了，人为造成的温室气体对气候变化的影响并不像很多人想象的那么大。

现有的气候模型忽视了许多关键的自然因素，科学研究要尊重自然规律。

相关报道：

据英国《每日邮报》网站2012年10月14日报道，这份报告是由英国气象局和东安格利亚大学气候研究中心共同编写并发表的，他们对分布在陆地和海洋里的3000多个测量站点进行了数据统计与分析。报告显示，从1980年至1996年间，全球温度的确在上升。然而自1997年年初至2012年8月，全球气温并没有明显升高，也就是说变暖的趋势16年前已经停止。报告还显示，在1980年之前的40年期间，全球气温一直处于基本稳定状态，甚至稍有下降。

http://news.hexun.com/2012-10-15/146749975.html

根据最新发布的政府间气候变化专门委员会(IPCC)第五次评估报告第一工作组报告，1998年至2012年，全球地表温度每十年上升0.05℃，远远低于1951年以来每十年上升0.12℃的增温速率。

http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2013/10/284299.shtm

現實中，最近15年（1998年-2012年）以來溫度上升出現趨緩的現象引起了社會對全球變暖的一些質疑。為此，報告指出由於自然變率，基於短序列的氣候趨勢對起始年和終止年的選擇很敏感，一般不能反映長期的氣候趨勢，比如，過去15年正好開始於一個強厄爾尼諾年。這段時間增溫趨勢減弱是因為輻射強迫和氣候系統內部變率的減弱，二者的貢獻率不相上下。輻射強迫趨勢減弱主要是因為火山爆發和現有太陽周期處於下行階段，而內部變率有可能是由於海洋熱量分布不均。在對氣候模式的評估中，也強調了模式對最近15年模擬的偏差。同時，報告也說明部分模式在對溫室氣體和其他人為強迫增加的響應估計過高，也是模式對近15年模擬不夠好的原因。這些都是基於科學態度，客觀地描述了現有氣候模式性能的不足。

http://politics.people.com.cn/BIG5/n/2013/1007/c70731-23114162.html

现有的气候模型的建造遭到质疑，长期以来，对现有模型的批评主要集中在其对气候变化预测的准确度上。

最近，有一项研究对20世纪90年代进行过的117次气候预测与实际的气候变暖情况进行了比较。

令研究者惊讶的是，在这117次预测中，只有3次是基本符合实际情况的，另外114次则高估了气候变暖的程度。研究结果显示，气候变暖被预测的程度平均是实际情况的两倍。

这项研究引起了人们的关注和讨论。有些科学家认为，这说明了气候模型的准确性需要被再次评估，但也有些科学家表示这是正常现象。

因为，从长期来看，气候模型对气候变化发展趋势的预测是正确的，但气候的演化存在很多变数，不能期望其绝对准确。

虽然，全球气候变暖的程度有可能被气候模型夸大了，但不可否认的是，人们确实应当开始关注全球变暖的问题。只不过，也许人为造成的温室气体对气候变化的影响并不像很多人想象的那么大而已。

气候模型的预测为什么会不准确？相关学者列举的可能的原因包括太阳辐射、对火山喷发次数预测的不准确，以及对二氧化碳对气候影响的估计不足等。还有专家认为，气候模型之所以高估了气候变暖的程度，是因为它们处理云的方式有问题。

有专家认为，当前现有模型对气候变化预测的不准确，是由于其没有抓住自然变率中的某些因素，如深层海温对气候的影响等，而这些问题并不是提高精度所能解决的。

精度提高肯定可以提升模型对更小尺度的自然过程的模拟，这对模型发展是有利的，但不能指望提高精度来解决一切问题。提高模型准确度还需从物理上揭示更深层次的影响气候变化的机制，并改善机制。

（本文部分内容编译自《科学》）

《科学新闻》 (科学新闻2013年第10期科学·深度)

http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2013/10/284273.shtm?id%3D284273

根据最新发布的政府间气候变化专门委员会(IPCC)第五次评估报告第一工作组报告，1998年至2012年，全球地表温度每十年上升0.05℃，远远低于1951年以来每十年上升0.12℃的增温速率。

中国工程院院士丁一汇在10月23日举行的中英气候变化科学交流会上表示，海洋表层温度上升的减弱和太阳活动的显著减弱等自然因素是近15年全球变暖出现减缓和停顿的主要原因。丁一汇总结了科学界的有关研究，认为导致近15年气候变暖减缓的因素主要包括：中东太平洋地区拉尼娜事件增多，使海水表层温度降低，对大气环流起到了冷却作用；2000年以来，太阳活动处于宁静期，来自太阳的辐射减弱；2000年以来，伴随全球温室气体排放的显著增加，气溶胶也不断增多，对大气也起到了冷却和降温的作用；过去20年北极涛动和北大西洋涛动转向负位相，使极地冷空气极易扩散南下，北半球的寒冷天气增多。北极海冰的减少也对亚欧天气气候产生了重要的影响。北极海冰减少使欧亚地区阻塞高压发生的机会增多，寒潮变得更加频繁；同时，海冰减少增加了海面蒸发，使北极大气水汽含量增加，从而使大雪和暴雪更加常见。此外，太平洋十年涛动处于冷位相和火山的爆发也促使地球温度降低。

IPCC在报告中也对近15年的变暖停滞做出解释说，由于自然波动，短时期的温度变化对选取时期的起止时间很敏感，但不能反映气候变化的长期趋势。

http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2013/10/284299.shtm

我们在2004年就提出，地球进入变冷周期：正当全球变暖的证据铺天盖地而来之际，地球变冷的信息悄然而至。透过表面现象看本质，地球气候变化的动力机制已发生重大的变化，预示一场类似20世纪50-70年代的变冷过程正在到来。1947-1976年和2000-2035年都对应太平洋涛动冷位相。

      我在2004年指出，2000年“拉马德雷”进入“冷位相”再次提醒人们：警惕全球迅速变冷！

http://www.envir.gov.cn/forum/20042732.htm

http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=533501

   事实上，从2007年开始西方科学家已对全球变暖预测做出6次修正，全球已停止变暖不过是最后的结局。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-503827.html

《科学新闻》：气候模型，水晶球还是无底洞

作者：张文静孟瑶来源：《科学新闻》发布时间：2013-10-27 19:14:42

“政府间气候变化专门委员会，也就是IPCC的第四次评估报告称，到21世纪末全球平均温度将比现在升高2.5至3.8℃，这将导致一些地区持续产生干旱、热带风暴等气象灾害……”

科普日的活动中，工作人员正在给大家演示着未来的气候变化趋势，触目惊心的图片和生动的讲解让观众们惊叹不已。这些让他们惊叹的图片并不是出自摄影师之手，而是通过气候模型模拟得到的。

神秘的气候模型

气候模型，对于大多数普通人来说也许是个稍显陌生的词汇。那么，到底什么是气候模型呢？也许我们可以从一篇描述它的文章里看出一些端倪。

“英国南部城市埃克赛特的办公大楼在三层玻璃窗户的装饰下，显得富丽堂皇……这座大楼的地下室里，两座毗邻的房间内安放着27个巨大的黑色箱子，它们连接着数百万条线路，有关地球和60多亿人的下一刻动向通过电脑编码的形式，传输到这些黑色箱子里进行处理……”

这段描述出自一篇2010年发表于《世界博览》杂志的文章中，文中的大楼正是英国国家气象局办公楼，而那些黑色箱子就是超级计算机。当时，即将在这些计算机中运行的就是气象局下属的哈德里气候变化研究中心研制而成的最新气候模型——“哈德里2号气候模型”。

气候模型不是一台仪器，而是一个数学模型，换句话说就是计算机程序代码。它利用物理、化学、流体力学等方程式，外加由实际观测得到的气候场资料作为起始状态，最终在计算机上再现气候变化的过程。

这种由成千上万行计算机代码建立起来的地球模拟系统，正在成为气候科学的核心工具。

当前，世界上很多工业化国家都在投资研发气候模型，以期用来预测二氧化碳含量在大气中的不断升高，为全球空气和海洋温度、洋流以及极地冰等带来的影响。

与我们更为熟悉的气象预测不同的是，气候预测主要针对区域尺度和全球尺度，而不是局地尺度。研究人员运用气候模型能够模拟全球几年、几十年甚至数千年的气候变化。

为了验证模型的准确性，科学家通常模拟过去的气候状况，然后将实际观测到的信息与模型计算结果进行比较。

“更好地描述世界”

气候模型的发展经历了一个从简单到复杂的过程：从低精度到高精度；从只有少数动力和热力过程到包含更多物理化学过程（如云、气溶胶等）；从只有大气部分到包含大气、陆地、海洋甚至生物圈等多个圈层。

当今国际上研制气候模型较为先进的主要有美国、英国、德国和日本等。其中，应用最为广泛的气候模型以美国第5代气候模型——通用地球系统模型（CESM）为代表。

CESM诞生于2010年7月，是由美国国家大气研究中心（NCAR）推出的新一代地球系统模型。虽然CESM是由美国国家科学基金会、美国能源部（DOE）和几百位科学家共同研制的成果，但全球的科研人员都可以免费获取。

作为一个完全耦合的气候模型，CESM包括了大气、陆地、海洋、海冰、陆冰等几大模块，可以用于研究地球的过去、现在和未来的气候状况。

目前，CESM已经成为了IPCC撰写评估报告所使用的主要气候模型之一。科研人员运用CESM来模拟海洋生态系统与温室气体的相互作用，臭氧、粉尘和其他大气化学物质对气候的影响，大气、海洋和地表的碳循环，以及温室气体对高层大气的影响等。

借助CESM，研究人员还可以探索更广阔的应用空间，如对空气质量和生物地球化学反馈机制的研究。

“CESM有助于人们探究前人无法解决的科学问题。”NCAR的模型建造者James Hurrell称，“模型通过改进的物理过程与扩展的生物地球化学过程和方法，帮助人们更好地描述世界。”

最新升级计划

虽然，在构建气候变化的全球图景时，现有的气候模型所做到的已经能够接近最好水平。但是，越来越多的科学家和政策制定者希望获得拥有更高分辨率的气候模型，可以将镜头聚焦到小于100平方公里范围内的气候现象，例如海洋漩涡、暴风雨和山脉等。

相关研究显示，这些元素的增加，再加之超级计算机的强大“火力”，气候模型的预测能力有望大大提高。

科学家们的愿望也许就要实现了。根据美国《科学》杂志的报道，DOE正在拟建美国第6代气候模型，这个还没有命名的、计划中的模型将是CESM的最新版本，拥有更高的分辨率。这个CESM的升级版将致力于回答全球变暖会对生物燃料作物或发电厂的水供应造成怎样影响的问题。

“我们能将广泛的建模技术与世界上速度最快的计算机相结合，在气候模型研制领域，DOE的国家实验室绝对是‘先头部队’。”DOE的工作人员表示。

根据相关部门官员透露的信息，新模型的建造将会涉及DOE的7个实验室，但不需要新的资金投入。他们希望建模计划能在4个月内启动，但实际上该计划“只有在同行评议中得到积极结论，并且通过DOE批准后”才能开始实施。届时，DOE将与运行CESM和其他气候模型的科学家共同分享计算机代码，这将有助于他们获得更高分辨率的模型。

新一代气候模型的研制计划听起来似乎相当不错，但这个美好的愿景同时也伴随着质疑的声音。

一些人对相关机构合作中的官僚主义倾向表示担忧。按照规定，该模型建造过程中的所有更改都必须经过一个非常严苛的审批程序。这样就可能会造成一些新想法不能被及时采纳的情况。

尽管DOE的工作人员表示新的建模计划不会导致CESM经费的削减，包括今年投入到NCAR的620万美元，但还是有人担心新模型会将DOE的专家从现有的研究中转移出去。

“新计划是很好的，但是建模研究的人手不足。”DOE的Lawrence Berkeley国家实验室、加州大学伯克利分校的模型专家Inez Fung说，“与把研究人员分散开来相比，将更多的智力投入到一组编码中，成果可能会更好。”

另外一个令人担忧的问题是，美国真的需要6个气候模型吗？

去年，白宫管理和预算办公室已经就模型过剩的问题考察过相关机构。同时，众议院科学委员会中的共和党成员表示，过多的钱被浪费在了气候科学领域。

争议还将持续

新模型的建造遭到质疑，现有的气候模型也未能幸免。长期以来，对现有模型的批评主要集中在其对气候变化预测的准确度上。

最近，有一项研究对20世纪90年代进行过的117次气候预测与实际的气候变暖情况进行了比较。

令研究者惊讶的是，在这117次预测中，只有3次是基本符合实际情况的，另外114次则高估了气候变暖的程度。研究结果显示，气候变暖被预测的程度平均是实际情况的两倍。

这项研究引起了人们的关注和讨论。有些科学家认为，这说明了气候模型的准确性需要被再次评估，但也有些科学家表示这是正常现象。

因为，从长期来看，气候模型对气候变化发展趋势的预测是正确的，但气候的演化存在很多变数，不能期望其绝对准确。

虽然，全球气候变暖的程度有可能被气候模型夸大了，但不可否认的是，人们确实应当开始关注全球变暖的问题。只不过，也许人为造成的温室气体对气候变化的影响并不像很多人想象的那么大而已。

气候模型的预测为什么会不准确？相关学者列举的可能的原因包括太阳辐射、对火山喷发次数预测的不准确，以及对二氧化碳对气候影响的估计不足等。还有专家认为，气候模型之所以高估了气候变暖的程度，是因为它们处理云的方式有问题。

一位不愿透露姓名的研究气候型的专家对《科学新闻》记者表示，现有的气候模型的水平肯定是不够的，于是有人将此归因于模型的精度不够高，认为需要发展更高精度的模型，这也是美国发展新一代气候模型的初衷。但是，模型的模拟准确度是否会随着模型精度的提高而提高，研制新一代模型是否在浪费资源，目前还没有明确的答案。

有专家认为，当前现有模型对气候变化预测的不准确，是由于其没有抓住自然变率中的某些因素，如深层海温对气候的影响等，而这些问题并不是提高精度所能解决的。

精度提高肯定可以提升模型对更小尺度的自然过程的模拟，这对模型发展是有利的，但不能指望提高精度来解决一切问题。提高模型准确度还需从物理上揭示更深层次的影响气候变化的机制，并改善机制。■

（本文部分内容编译自《科学》）

《科学新闻》 (科学新闻2013年第10期科学·深度)

http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2013/10/284273.shtm?id%3D284273

氣候變暖事實更確鑿與人類活動關系密切──氣候專家解讀IPCC第五次評估報告第一工作組報告

2013年10月07日11:22    來源：氣象局網站    手機看新聞

打印網摘糾錯商城分享推薦           字號

 分享到...分享到人人分享到QQ空間原標題：氣候變暖事實更確鑿與人類活動關系密切──氣候專家解讀IPCC第五次評估報告第一工作組報告

　　“最近三個十年中的每個十年均比1850年以來的之前任何一個十年都暖。”9月27日，在瑞典首都斯德哥爾摩，聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第五次評估報告第一工作組報告《氣候變化2013：自然物理基礎》及決策者摘要，一經發布，立即吸引了全世界關注的目光。和報告中描述的逐漸攀升的氣溫一樣，氣候變暖的話題再次火熱。

　　氣候變暖的事實究竟是如何得出的？人類活動到底與氣候變暖有何聯系？評估報告是如何編寫的？中國氣象局在其中又扮演著什麼樣的角色？中國氣象報記者採訪了國家氣候中心副主任、IPCC第一工作組12次會議暨IPCC36次全會中國代表團成員巢清塵。

　　氣候變暖是不爭的事實

　　根據報告，“氣候系統暖化是毋庸置疑的事實，自1950年以來，氣候系統觀測到的許多變化是過去幾十年甚至近千年以來史無前例的。”巢清塵告訴記者，“相對於1961年-1990年，1880年-2012年全球地表平均溫度約上升了0.85℃。”截取1880-2012年這段時間，是基於國際上三個獨立的氣候數據集最早的起始時間，（1850年-1880年全球器測數據有限，再之前幾乎無器測數據，難以得出科學的溫升判斷）。

　　和IPCC第四次評估報告相比，IPCC第五次評估報告在很多數據方面都有了明顯進展，尤其是得到更多量化的科學數據。例如，在海洋增暖方面，第四次評估報告指出，1961年以來，海洋變暖所吸收熱量佔地球氣候系統熱能儲量的80%以上﹔而在第五次評估報告中，1971年至2010年間海洋變暖所吸收熱量佔地球氣候系統熱能儲量的90%以上，幾乎確定的是，海洋上層（0至700米）已經變暖。與此同時，1979年至2012年，北極海冰面積以每10年3.5%至4.1%的速度減少﹔自20世紀80年代初以來，大多數地區多年凍土層的溫度已升高，升溫速度因地區的不同而不同。

　　這些數據說明，氣候變暖的事實更為確鑿。據巢清塵介紹，此次評估報告對整個氣候系統進行了更客觀科學的分析。和以往相比，現在使用的觀測資料在質量和數量上都有了明顯的提高，可以更全面、多角度、多樣化的描述科學事實。同時，在氣候模式方面，考慮了更多影響因子，加入了碳循環和動態植被等過程，對人類活動的認識有了更深入的認識。

　　報告更科學客觀地描述氣候變化事實

　　現實中，最近15年（1998年-2012年）以來溫度上升出現趨緩的現象引起了社會對全球變暖的一些質疑。巢清塵解釋道，氣候變化研究一般需要以30年平均值作為基准態，此次會議在審議IPCC報告時，也有國家提出15年太短，不適合進行氣候變化評估。但是包括中國在內的一些國家認為決策者和公眾對最近15年溫升趨緩現象很關注，有必要對這一現象給予解釋。

　　為此，報告指出由於自然變率，基於短序列的氣候趨勢對起始年和終止年的選擇很敏感，一般不能反映長期的氣候趨勢，比如，過去15年正好開始於一個強厄爾尼諾年。這段時間增溫趨勢減弱是因為輻射強迫和氣候系統內部變率的減弱，二者的貢獻率不相上下。輻射強迫趨勢減弱主要是因為火山爆發和現有太陽周期處於下行階段，而內部變率有可能是由於海洋熱量分布不均。

　　她指出，在對氣候模式的評估中，也強調了模式對最近15年模擬的偏差。同時，報告也說明部分模式在對溫室氣體和其他人為強迫增加的響應估計過高，也是模式對近15年模擬不夠好的原因。這些都是基於科學態度，客觀地描述了現有氣候模式性能的不足。但這一不足，不能掩蓋模式在對過去60年長期氣候趨勢與實際觀測較為一致的肯定。

　　人類活動影響極可能是氣候變暖主因

　　IPCC對氣候變化事實和趨勢的最新評估結論顯示，人類活動的影響極有可能是導致20世紀中葉以來氣候變暖的主要因素。這一認識得益於對氣候系統更好的認識，巢清塵表示：“科學家對氣候變暖的歸因認識更加深刻，受人類活動影響的証據更強。”

　　和過去相比，人為輻射強迫更強。這就是指，總輻射強迫是正值，並導致了氣候系統的能量淨吸收。自1750年以來輻射強迫的最大貢獻者來自大氣CO2濃度的增加。2011年與1750年相比，人為總有效輻射強迫估計值為每平方米2.29瓦，2011年人為總有效輻射強迫估計值比2005年高43%。

　　根據報告，人類活動極可能（95%以上可能性）導致了二十世紀五十年代以來的大部分（50%以上）全球地表平均氣溫升高。其中，溫室氣體在1951年至2010年間可能貢獻了0.5℃至1.3℃。在一系列情景模式下，相對於1986年至2005年，全球地表平均氣溫在2016年至2035年將升高0.3℃至0.7℃，2081年至2100年將升高0.3℃至4.8℃。到2100年地球溫度可能上升超過2℃，這是各國政府承諾保持的臨界值。這表明，全球應對氣候變化的壓力可能將更大。

　　IPCC第一工作組聯合主席托馬斯斯托克說：“根據最低的情景模式，到本世紀末，與1850年-1900年相比，全球地表平均溫度將可能高於1.5℃，而根據兩個較高的排放情景，升溫可能超過2℃。隨著氣候變暖，高溫熱浪將變得更加頻繁，且持續時間更長。濕潤地區將有更多降水，而干旱地區的降水將變得更少。”這說明，在未來極端性天氣氣候事件的發生概率可能將進一步增加，而人類則需要更多的應對措施來避免自己受到不利的影響。

　　中國科學家參與人數是最多的一次

　　根據巢清塵介紹，IPCC第二工作組和第三工作組的報告將分別於2014年3月和4月公布，第五次氣候變化評估報告的綜合報告將於2014年10月公布。第一工作組報告是十分重要的基礎，並為評估氣候變化影響及應對氣候變化提供了堅實基礎，對於今后國際社會應對氣候變化工作具有重要的指導意義。

　　9月23日至26日，中國氣象局局長鄭國光率中國代表團出席IPCC第五次評估報告第一工作組第12次會議暨IPCC第36次全會，代表團成員來自外交部、國家發展改革委、科技部、中國氣象局等單位。IPCC第一工作組聯合主席秦大河說，中國政府和科學家在此次報告的起草和審議過程中發揮重要作用，共有18名中國科學家參與起草報告，是參與人數最多的一次。發展中國家的話語權有所提高。

　　巢清塵告訴記者，IPCC第五次評估報告從2008年開始編寫，作為IPCC國內工作的牽頭單位，中國氣象局發揮了重要作用。從確定編寫報告大綱到推薦編寫作者，從專家、政府評審到最終定稿，評估報告幾經磨礪，最終出爐。此次報告中可以看到中國在地表大氣觀測、古氣候模擬、雲和氣溶膠和模式評估等方面在國際氣候研究進展明顯，其研究成果在評估報告中引用較多。中國的5個氣候系統模式參與了其中的評估與模擬，國家氣候中心研發的氣候模式表現較好。

(來源:氣象局網站)

http://politics.people.com.cn/BIG5/n/2013/1007/c70731-23114162.html