太平洋变冷使全球变暖暂停短期难以恢复

            杨学祥

2013年9月19日《自然》杂志刊发文章《太平洋变冷使全球变暖暂停》，文章指出，全球变暖自上个世纪90年代末以来基本上已停止，这让我们对自己有关气候敏感性、影响气候变化的机制和气候模型反映十年尺度变化的能力等的认识产生顾虑。Yu Kosaka 和Shang-Ping Xie发现，当将最近在东赤道太平洋观察到的变冷现象直接吸收到气候模型中时，全球变暖的上述停顿就可以得到解决。这些结果表明，当前的停顿是内部气候变化的一种正常情况，同时随着温室气体浓度继续增加长期变暖可能会恢复。

http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2013/9/283269.shtm

这篇文章证实了我们在1996年以来提出“海底藏冷效应”、“海洋锅炉效应”、2000年美国科学家季林提出的“潮汐调温效应”和2002年中国学者郭增建提出的“深海巨震调温效应”。

正如我们在评论中指出的那样，IPCC最新评估报告忽视了自然周期对气候的影响，尽管1800年潮汐周期处于最弱时期使海底冷水上翻数量减少，全球气候处于变暖高峰，但是，目前也处于200年周期的太阳黑子超长极小期、55年周期的拉马徳雷冷位相时期，后两者有充分的历史数据表明是变冷时期。今后20年气候不再变暖，即变暖已经停止，变冷变为短周期的必然趋势，现有的气候模型忽视了这些自然因素。

早在1996年至2006年我们就给出了海洋、特别是海洋底层冷水对全球气候的降温作用。强潮汐和强震周期性地将海底冷水翻上表面，使全球气候变冷。与此同时，海洋底层冷水也将同时升温，并吸收大量温室气体。真正能反映气候变化的指标是海洋底层水增温的的速度，今后深海温度测量的大量数据才能证明全球气候的变化趋势。

http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=728486

http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=728453

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。

1. 海洋底层冷水的积累和释放

1.1  太平洋十年涛动及其对全球气候的影响

近十年研究发现，厄尔尼诺（El Nino）和拉尼娜（La Nina）的发生与更大时间尺度的“太平洋十年涛动”（Pacific Decadal Oscillation，缩写为PDO，亦称为拉马德雷现象）密切相关^[7-8]。PDO是近年来揭示的一种年代际时间尺度上的气候变率强信号，它是叠加在长期气候趋势变化上的一种扰动，直接造成太平洋及其周边地区气候的年代际变化，影响厄尔尼诺—南方涛动（El Nino South Oscillation，缩写为ENSO）事件的频率和强度^[9-10]

PDO是一种高空气压流，其“暖位相”和“冷位相”两种形式分别交替在太平洋上空出现，每种现象持续近二十年至三十年。近一个世纪以来，PDO已经出现两个完整的周期。第一周期的“冷位相”发生在1890-1924年，而“暖位相”发生在1925-1945年；第二周期的“冷位相”发生在1946-1976年，而“暖位相”发生在1977-1999年。2000年进入第三周期的“冷位相”。一个周期为50-70年^[9-10]。2006年以来，我们研究了潮汐和地震在“太平洋十年涛动”冷暖位相转换中的作用。“太平洋十年涛动”的研究为2010年初的低温暴雪提供了一个可能的自然机制^[11-14]。

值得关注的是，在PDO冷位相拉尼娜冷事件得到增强，厄尔尼诺热事件受到抑制，有利于气候变冷；暖位相时正好相反。

1.2  海洋对气候变化的影响

海洋的内能多于大陆，海洋是大气热量的主要供应者^[15-16]。海水因为含有平均约3.5%的盐分，所以它的最大密度约出现在-2℃左右，恰好与海水开始结冰的温度很接近。两极临近结冰的海水密度最大，源源不断地沉入两极海底，自转离心力使较重的海水向赤道海底运动，形成全球巨厚的海底冷水层。由于太阳辐射不能进入这个领域，“冷”被安全地封存在海底。赤道海水表层热水在上、冷水在下，垂直方向只有热传导、没有热对流。我们称这个过程为海底藏冷效应。有证据表明，随着热幔柱喷发强度的减弱，近一亿年间海洋底层水冷却了15℃，大气冷却了10-15℃^[17]。目前海洋底层温度为2℃，它为大气提供了充足的冷源

据德国《明镜周刊》报道，数据显示，全球气温并未像一些气候学家预测的那样大幅上升。现在政府间气候变化专门委员会(IPCC)面临两难抉择：公布这些发现，还是隐瞒这些数据。为何全球气温暂停上升，科学家们提出两个假设：第一，太平洋近年来从地球大气中已经吸收大量热量，这意味着大部分温室能量暂时进入海洋。第二，大量煤烟导致大气产生冷却效应。http://news.sina.com.cn/o/2013-09-24/152928288289.shtml

有报道说，一些气候现象也可能源于复杂的海水活动。人们已经发现海底2000米的海水吸收了大量的热量，从1955年起每年上升0.1℃。降温的太平洋可能在过去的十年减缓了全球变暖，但是并不会持久。这种自然变化的影响不会超过100年（即海温增加10℃）。http://int.gmw.cn/2013-09/06/content_8816059.htm

按照这一速度，目前已过58年，海底2000米的海水应该升温5.8℃，这需要实测资料证明。http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=727988

我们在1996、1998、2006年和2011年发表的文章中指出，海洋是能量的储库，无论是冷是热，都有一个长期的积累过程。强潮汐和强地震将海洋底层冷水翻到表面，导致表层海水变冷，阻止了全球变暖。一亿年前的中生代是全球温暖时期，近一亿年间海洋底层水冷却了摄氏15度，大气冷却了10~15度，最终导致第四纪大冰期的发生。如果海洋底层冷水的温度没有提升到一亿年前的水平，强潮汐和强震就会不断将底层冷水翻到表面，阻止全球变暖。

事实上，强潮汐和8.5级以上强震都集中发生在拉马徳雷冷位相时期，在此期间，厄尔尼诺热事件受到抑制，拉尼娜冷事件受到增强。因此，海洋底层水增温是强潮汐和海洋强震搅动的结果，在降低海洋表层水的同时，也使底层水增温。这一增温过程不是线性增加，而是波动变化：在马徳雷冷位相时期因强潮汐和强震而增温，在拉马德雷暖位因相失去强烈搅动而降温。有人认为，降温的太平洋可能在过去的十年减缓了全球变暖，但是并不会持久。这种自然变化的影响不会超过100年（即海温增加10℃），这种推测是没有根据的，也不会得到实际测量资料的证明。

1.3  潮汐影响气候变化

在十五世纪至十七世纪的二百余年内，全球强震发生频繁，其它自然灾害也很集中，如瘟疫流行，低温冻害严重，被称为小冰期时期。这个时期也正是太阳黑子蒙德极小值时期^[18]，太阳活动处于低值状态，有人把它看作是小冰期气候产生的原因。

2000年查尔斯·季林（Keeling）提出，强潮汐把海洋深处的冷水带到海面，使全球气候变冷，形成的全球气候波动周期大约为1800年。在十五世纪小冰期时期，潮汐强度为最大值，以后开始减弱，直到3100年潮汐强度又将达到最大值。潮汐调温效应使地球的温暖期从小冰期末期一直持续到二十四世纪，而后随着潮汐的增强，地球的气候将逐渐变冷^[19]。

潮汐高低潮还有200年左右的明显周期变化。其中，1425年、1629年两次峰值对应小冰期时期，1770年的峰值对应18世纪的低温，1974年的峰值对应20世纪70年代的气候变冷。特别是潮汐54-56年周期（与太平洋十年涛动的50-70年周期对应），在全球气候变化中有非常明显的作用。

郭增建等人在1991年提出月亮潮迫使地球放气形成中国旱涝18.6年周期的观点^[20]。蓝永超等人发现，黄河上游每个丰、枯水周期平均持续时间基本相同，一个完整的丰枯循环周期大约在十八年左右^[21]，与日食月食18年沙罗周期对应。李国庆发现月亮视赤纬角变化周期13.6天、27.3天与地球自转速度变化有明显的对应关系并影响天气变化^[22]。

1.4  深海巨震降温

2002年郭增建提出“深海巨震降温说”：海洋及其周边地区的巨震产生海啸，可使海洋深处冷水迁到海面，使水面降温，冷水吸收较多的二氧化碳，从而使地球降温近20年。20世纪80年代以后的气温上升与人类活动使二氧化碳排放量增加有关，同时这一时期也没有发生巨大的海震。巨震指赤道两侧各40^°范围内的Ms 8.5级和大于Ms 8.5级的海震^[12]。郭增建等人指出，9级和9级以上地震与北半球和我国的气温有很好的相关性^[20]。

20世纪4场最强的特大地震在很短的时间内都发生在环太平洋地震带的沿海地区：1952年堪察加地震，1957年阿拉斯加阿留申群岛地震，1960年智利地震，1964年阿拉斯加威廉王子海峡地震，与50-70年代低温期相对应。

 表1  1890年以特大地震和PDO冷位相对应关系

 注: 括号内为国外数据，？表示预测

2     太阳活动的影响

国内外相关研究表明，太阳黑子周期长度的变化与地球冷暖变化也具有相关性(见图1)^{[1, 8]}。汤懋苍等人指出，依据太阳黑子周期长度(SCL)资料，将过去2500年分为"好天时代"(SCL＜11年)和"坏天时代"(SCL＞11年)，发现在"坏天时代"中国旱灾频率显著高于"好天时代"。"好(坏)天世纪"与气候暖(冷)期有好的对应；太阳黑子延长极小期、冷气候和SCL 长(即坏天时代)的对应关系见表1^[9]。这表明，SCL长，太阳活动弱，全球气温降低，太阳黑子延长极小期和SCL长（坏天时代）一一对应。从公元850年起，我们可以确定的太阳黑子延长极小期就有5次之多，它们与潮汐最大值对应，与低温和小冰期对应。值得注意的是，1890-1924年和1947-1976年拉马德雷冷位相时期与太阳黑子周期长度谷值相对应，1925-1946年和1977-1999年拉马德雷暖位相时期与太阳黑子周期长度峰值相对应。除潮汐变化外，太阳活动可能是拉马德雷现象的形成原因之一。潮汐增强、太阳黑子延长极小期、太阳黑子周期长度变长、拉马德雷冷位相和冷气候有很好的对应关系。

表2  太阳活动、火山喷发、强潮汐和低温期的对应关系

注：1996年变冷的理论推理被自然杂志最新发表的文章证实。见：杨冬红，杨学祥. 全球气候变化的成因初探. 地球物理学进展. 2013, 28(4): 1666-1677.

过去5000年间，太阳活动较弱或没有的时期与历史记录中的冷期相对应。太阳活动减弱的主要时期有：奥特极小期，沃尔夫极小期，史玻勒尔极小期和蒙德极小期^[1]。最近发现，潮汐、火山活动与太阳活动有相同的200a的周期，与200a气候周期相对应^[6]。

太阳将进入不寻常且时间较长的“超级安静模式”，大约从2020年开始，太阳黑子活动或许会消失几年甚至几十年。太阳黑子活动或许将进入“冬眠”，这种情况自17世纪以来从未出现^⑨。目前处于200年气候周期的变冷初期^[7]。

3. 结论

从1800年潮汐长周期来看，15-17世纪小冰期时期处于潮汐最强时期，目前温暖期处于潮汐最弱时期，直到3100年潮汐强度又将达到最大值，全球变暖要持续到24世纪。此后，全球将进入变冷长周期。这是全球变暖的大背景。

但是，目前也处于200年周期的太阳黑子超长极小期、55年周期的拉马徳雷冷位相时期，后两者有充分的历史数据表明是变冷时期。今后20年气候不再变暖，即变暖已经停止，变冷变为短周期的必然趋势，现有的气候模型忽视了这些自然因素，无法发现自然变化的周期特征。

主要参考文献

杨冬红，杨德彬，杨学祥。地震和潮汐对气候波动变化的影响。地球物理学报。2011，54（4）：926-934.

杨冬红，杨学祥. 全球气候变化的成因初探. 地球物理学进展. 2013, 28(4): 1666-1677.

杨冬红，杨学祥，刘财。2004年12月26日印尼地震海啸与全球低温。地球物理学进展。2006，21（3）：1023-1027