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自然驱动是全球气候变化的主要因素

已有 16589 次阅读 2010-1-25 15:29 |个人分类:未分类|系统分类:科研笔记| 全球变化, IPCC, 自然驱动

自然驱动是全球气候变化的主要因素

——IPCC全球变暖观点的点评

. 1

第一章  针对IPCC报告的点评. 3

1.1观测到的气候变化. 3

1.2 IPCC对全球气候变化的归因分析. 5

1.3 人类活动并不是全球气候变化的主要驱动因素. 6

1.3.1冰川融化并不能说明人类活动导致全球气候变暖. 7

1.3.2全球气候模型夸大了人类活动对全球气候变暖的影响. 7

第二章  IPCC报告中存在的众多不确定性. 9

2.1全球气候变化研究方法中的不确定性. 9

2.2全球气候变化驱动因子的不确定性. 10

2.3 IPCC气候模型中的众多不确定性. 12

2.4 IPCC报告中数据的不确定性. 16

2.5 IPCC报告所依据的气温记录不确切. 19

2.5.1 陆地气温记录不具代表性. 19

2.5.2 海洋测温数据覆盖面不足. 20

2.5.3 20世纪全球气候变暖的结论不符合事实. 20

2.6 对IPCC点评的小结. 22

第三章 温室气体与全球气候变化. 25

3.1 二氧化碳浓度与气温变暖没有必然联系. 25

3.2 二氧化碳浓度变化趋势还不能很好地解释控制. 25

3.3 二氧化碳的源与汇规律还没掌握. 26

3.4 大气中的温室气体主要来源于自然界. 27

第四章 自然驱动是全球气候变化的主要因. 29

4.1 近50年全球大气温度变化属于气候正常的波动. 29

4.1.1高精度卫星数据显示近30年大气温度属于气候的正常波动. 29

4.1.2 历史资料显示20世纪后期的气温变化属于气候的正常波动. 29

4.2 竺可桢关于中国近五千年来气候气候变迁的研究. 30

4.2.1 竺可桢关于中国与西欧气温变化的研究. 36

4.2.2 中国五千年气候变化之规律. 38

4.3 太阳活动对全球气候变化的驱动. 38

4.4 地球系统自组织作用对全球气候变化的驱动. 39

4.5 地球系统自身演化导致海平面上升. 40

4.6 行星对地球的影响及对全球气候的驱动. 41

4.7自然活动对全球气候变化影响. 42

4.8节能减排,保护生态环境、发展低碳经济与循环经济. 43

参考文献. 43

 



 

目前,全球气候变化已经成为各国政治、经济、科学等领域重点关注的问题。2007年,联合国政府间气候变化委员会(IPCC)公布了它的第四次评估报告,报告指出过去100年,全球地表评价温度升高了0.74度,海平面升高了0.17,该报告认为过去50年观测到的地球平均温度升高有90%以上的可能性是由人类活动引起的,主要是人类活动引起的温室气体排放的增加,导致其捕获本来会逃离大气层的能量,从而导致全球变暖;其重要依据是工业化之前大气中CO2280ppm,现在为380ppmIPCC报告指出全球气候变化给人类及生态系统带来了的巨大生存危机:极端天气、冰川消融、永久冻土层融化、珊瑚礁死亡、海平面上升、生态系统改变、致命热浪、水资源短缺、干旱与洪涝频发、土地沙漠化加剧、水土流失面积扩大、山地灾害加剧、大气成分改变等。

但目前有很多科学家对此提出了大量与IPCC观点相左的意见,并用大量的证据来论证,认为在全球气候变化的驱动因子;人类活动与全球变化相互作用机制;人为温室气体排放对全球气候变化的影响;自然灾害对全球气候变化的影响等方面还存在极大的争议,我们根据国内外科学家长期的科研成果,经过初步论证提出自然驱动是全球气候变化的主要因素,这是全球变化的基本事实。这对于探讨全球变化的客观规律,预测全球演变的趋势,促进人类与地球生态系统的可持续发展具有重大意义。


 

第一章  针对IPCC报告的点评

 

本章首先介绍IPCC报告中指出的全球气候变化观测结果,接着说明气候观测中存在的缺陷与不确定性,最后说明IPCC对全球气候变化的归因分析及其不足。

1.1观测到的气候变化

IPCC报告指出全球气候变暖是毋庸置疑的,目前观测到全球气温和海洋温度升高、大范围积雪和冰融化、全球平均海平面逐渐上升,这些观测结果表明全球气候变暖明显(IPCC AR4WG1 3.9);IPCC应用曲棍球棒模型推论出近50年来,全球气候呈稳步增温,但模型没考虑气候变化的不确定性因素,并忽略了大量的自然驱动因素,目前已经有很多学者质疑Mann的曲棍球模型。Lo Yang指出全球气候变化观测中的测温站主要分布在城市,测得的地表温度容易受人类活动的影响,如测温点周边热源、城市热岛效应等影响Lo Yang,2008McKitrick,2003; Michaels,2004),IPCC的数据没有对城市热岛效应进行控制,而应用高精度的卫星数据分析结果显示30年来全球气温呈震荡变化,除受厄尔尼诺等重大自然现象影响外,并没有出现异常的增温现象(如图1),从图1可知自1979年到2009年,全球大气温度除1985年和1993年由于厄尔尼诺冷却效应产生较大的气温下降,1999年由于厄尔尼诺热效应产生较大幅度的升温外,全球气候都呈现较小幅度的起伏震荡,如在2002年至2007年全球气温较高,但并没出现逐步上升趋势,2007年至2009年,全球气温出现小幅下降;目前对冰雪、冰盖和冻土观测资料有限,海洋观测数据严重缺失及分析结论信度低,而应用加勒比海地区的历史数据显示自最近的冰期以来海平面一直呈升高趋势,并且近几千年来,海平面以几乎恒定的速率上升,与大气温度没有明显关系(如图2Toscano & Macintyre 2003),从图2可知自18000年前的冰期以来,海平面一直处于上升趋势,在距今18000年的冰期全盛期以来,海平面总共上升了120,而自距今8000年前开始,不论全球气温如何变化,海平面几乎以恒定的速率——每世纪18厘米的速度上升。上述气候变化观测资料显示,近50年来全球气候变化属于自然震荡变化,并未出现异常增温现象,海平面均速升高也符合自然变化规律。

1 卫星观测到的全球大气温度变化趋势

2 自最近的冰期以来海平面升高趋势

1.2 IPCC对全球气候变化的归因分析

IPCC认为过去50年大部分的全球变暖很可能是由人为排放温室气体增加所致,并且各大陆(南极除外)出现了可辨别的人为变暖(IPCC AR4WGI 9.4);过去30年的人为变暖可能在全球尺度上对观测到的许多自然系统和生物系统的变化产生了可辨别的影响(IPCC AR4 WGII1.4),他们认为自1750年以来,人类活动的净影响已成为变暖的原因之一,而20世纪初的变暖很可能归因于人为强迫(IPCC AR4 WGII2.7,2.8,6.6,9.3)。

IPCC认为全球气候变暖是人类活动驱动的,其重要依据是自工业化时代以来,人类活动引起全球温室气体排放量快速增加,其中在19702004年期间增加了70%IPCC AR4 WGII2.1)。但IPCC报告和大量研究都表明大气中温室气体呈现过很大的年际变率,并且目前还没有很好地确定自然环境、自然活动、太阳活动引起的温室气体变化;如图3所示的是近50年来 CO2年排放量与大气中CO2年增长的关系图,图中柱状表示50年来大气中CO2浓度的变化趋势,曲线表示石化燃料引起的CO2排放量变化趋势(IPCC 2007,p.516),从图可知大气中二氧化碳浓度是受火山活动、厄尔尼诺等自然活动的影响产生波动,并不是主要由石化燃料排放量决定的。IPCC认为鉴于各种气候过程、反馈及其相应的时间尺度,即使温室气体浓度趋于稳定,人为变暖和海平面上升仍会持续数个世纪,全球极端事件(热事件、热浪、强降水等)的发生频率很可能会持续上升(IPCC10.3,10.4,10.5,10.7)。

3 CO2年排放与CO2年增长关系图

1.3 人类活动并不是全球气候变化的主要驱动因素

IPCC报告中很多结论没有提供充足的证据,其气候模型中通常将自然驱动因素排除,再通过修正,而得出全球变暖是人为造成的(S.Fred Singer2008)。

1.3.1冰川融化并不能说明人类活动导致全球气候变暖

冰川融化并不能说明人类活动导致全球气候变暖:诸如大西洋的冰川消融和消失并不能说明人类活动导致了全球气候变暖,因为不管是自然还是人为因素使气候变暖都可能导致冰川消融,因此从冰川消融推断出人类活动导致全球变暖是一个非常明显的逻辑错误。

1.3.2全球气候模型夸大了人类活动对全球气候变暖的影响

全球气候模型夸大了人类活动对全球气候变暖的影响:大气模型中有近100个参数,而Stainforth在计算气候敏感性的时候仅用了其中6个参数。大气模型中的参数主要和云的形成与消失有关(Murphy et al.2004),云的反馈机制是气候敏感性中的最大不确定性源(Cess,1996),而IPCC报告中应用的云反馈机制简单化为正反馈,忽略了云的负反馈机制(Spencer2007)。John von Neumann指出模型参数的个数及精度对模拟结果具有重要影响,因此在对气溶胶的辐射强迫没有充分的知识(James Hansen2007),驱动全球气候变化的强迫因子还没能准确有效定义(Hansen 1998)等一系列不确定性条件下,忽略大量的自然因素,仅选6个大气参数来模拟全球大气温度变化必然存在很大的不确定性,事实也证明IPCC模拟的大气温度与热带及美国的实际观测结果不相符(如图4)。

目前,所有大气模型模拟结果显示热带高纬度地区气温趋势是随海拔高度增加的,到海拔高度为10KM时,大气温度将为地表温度的2倍。然而观测数据显示:热带高纬度地区大气温度并没有按预测的趋势增温,反而是出现了小幅度的降温(CCSP报告,2006)。如图4a所示的是应用大气模型(PCM)综合太阳辐射、温室气体、火山活动、对流层与平流层臭氧变化、硫酸盐气溶胶直接强迫等作用,模拟18901999年区域平均气温变化趋势(Santer et al.2003a);如图4b是应用HadAT2探空资料获取的气温随纬度和海拔高度温度变化趋势(CCSP 2006,p.116)。通过两图对比可知对大气模型预测的温度随海拔与纬度变化趋势与实际观测结果不相符,说明人为活动引起的温室气体排放导致全球变暖的假说不成立。从上述资料,我们得出的结论是全球气候变化主要是自然驱动,而人为驱动因素起的作用并不是主要因素。

4a 温室气体模型预测随纬度和海拔高度变化温度变化趋势

4b 应用HadAT2探空资料获取的气温随纬度和海拔高度的变化趋势

 


第二章  IPCC报告中存在的众多不确定性

 

IPCC2001年的报告中承认在全球气候变化研究和模型中还有很多非线性混沌系统,因此对长期的气候变化预测是不可能的IPCC-TAR 2001,p.774)。同时IPCC的气候模型中的一些参数存在着严重的不确定性,因此很多应用气候模型得到的模拟结果与实践观测数据存在重大差异,甚至是互相矛盾。本章通过分析IPCC气候模型中存在的众多不确定性因素、IPCC观测数据的不确定性、IPCC全球气候变化研究方法中的不确定性、全球气候变化驱动因子的不确定性等方面,指出IPCC通过气候模型,应用简化的气候参数来模拟全球气候变化,得出全球气候变暖很可能由人类活动引起的结论可信度低。

2.1全球气候变化研究方法中的不确定性

本节通过论述IPCC气候模型在预测全球气候变化中的重要不确定性,区域气候变化研究的缺失及气候模型选择的问题等方面质疑应用气候模式来模拟及预测全球气候变化的研究方法的可靠性。

(1)全球气候预测中的不确定性:大量科学研究显示由于气候变化是一个极其复杂的综合系统过程,大气循环受到太阳辐射、水汽、气溶胶、大气颗粒物、云层、降水、极端气候因素等影响,以目前的科学技术预测近期的气象变化都存在着较大的不确定性,应用大气模式来预测十年、百年的气候变化问题毫无疑问可信度是很低的。IPCC报告中也提到了全球气候预测中的众多不确定性:极端降水的幅度和地理位置的模式预估结果存在较大的误差(IPCC10.3,11.1);气候变率(如ENSO)的一些主要模态的响应仍因模式的不同而有差异(IPCC10.3);未来碳循环反馈强度仍不能充分确定(IPCC7.3,10.4)。

(2)区域气候变化研究的缺失:IPCC报告中承认某些地区缺乏区域气候变化的研究,特别是缺少有关气候极端事件的研究(IPCC11.2-11.9)。

(3)气候模型选择的问题:IPCC没有应用广为接受的模型来说明全球变暖多大程度上是由自然因素和多大程度上是由温室气体排放增多引起的。目前应用最先进的温室气体模型(state-of-the-art GHG models)得出的结论是:人类活动的作用并不大。从十年度和从百年度的时间尺度上说,太阳活动与大气云层的作用,会导致气候变化,因此太阳活动也可能大致全球气候变化,而IPCC过分强调温室气体对全球变暖的影响,低估太阳活动、地球系统本身演化规律等引起的气候变化。

2.2全球气候变化驱动因子的不确定性

IPCC气候模型对气候变化的驱动因子分析与研究还有很多不足,特别是在气溶胶对云特性的作用规律、平流层中水汽变化原因及辐射强迫、气溶胶和辐射强迫时空分布规律、温室气体增长变化及时空分布规律、辐射强迫定量化等方面还存在较大的不确定性。

1)气溶胶对云特性的作用规律:关于气溶胶对云特性改变的全过程尚未有充分的认识,对与气溶胶相关的间接辐射效应强度没有很好的定论.(IPCC2.7, IPCC7.5)。有大量证据显示云层覆盖的地球面积超过25%,并对气候变化有重要的影响,因此,气溶胶对云层特性的作用机制的不确定性,将会影响基于模型推论全球气候变化的可靠性。

2)平流层中水汽变化原因及辐射强迫:IPCC对平流层水汽变化的原因及辐射强迫仍不能进行很好的定量化(IPCC2.3)。根据大量科学研究显示,大气中水汽的含量远大于二氧化碳,而且全球CO2循环过程主要是由太阳辐射和水汽驱动的,因此全球的水汽分布、循环过程,特别是平流层的水汽变化及辐射强迫对全球气候变化具有重要影响,因此在未能很好地对平流层中水汽变化原因及辐射强迫进行定量化的基础上,应用模型来模拟全球气候变化缺乏可靠性。

3)气溶胶和辐射强迫时空分布规律:IPCC20世纪气溶胶变化产生的辐射强迫的地理分布和时间变化仍不能进行很好的特征表述(IPCC2.4)。

4)温室气体增长变化及时空分布规律:IPCC对大气CH4增长率最近变化的原因仍缺乏充分的认识(IPCC7.4);还不能很好解释工业化以来对流层臭氧浓度增加的不同因子的作用(IPCC2.3)

5)辐射强迫定量化存在不确定性: 辐射强迫是IPCC推理CO2浓度增加导致全球气候变暖的重要依据,但IPCC对产生辐射强迫的地表特性和陆地-大气相互作用仍不能很好的定量化(IPCC2.5);因此必然导致IPCC气候模型模拟结果缺乏可靠性。

(6)太阳辐射强迫对气候变化贡献的不确定性:IPCC对世纪时间尺度的太阳辐射强迫变化对气候变化贡献的知识并没有建立在直接测量的基础上,因此在很大程度上依赖于对物理过程的认识(IPCC2.7)。而IPCC中又指出全球气候变暖是由于CO2引起的辐射强迫变化,导致地球对太阳光能的接收变化引起的,因此在太阳辐射强迫对气候变化贡献仍缺乏充分认识的情况下,推断温室气体导致全球变暖可信度不高。

(7)历史突发气候变化和演变机理认识不足:IPCC报告中承认对历史突发气候变化的认识和演变机理以及相关气候阈值仍缺乏充分的认识,这降低了气候模式模拟突发气候变化能力的信度(IPCC6.4)。

8)冰盖自身变化规律认识的缺乏:IPCC报告中承认对历史冰盖退缩的程度、此类变化的速度以及其过程仍缺乏充分的认识(IPCC6.4)。

9)气候变化的认知和归因不确定性:IPCC报告中承认一些气候变化现象归因于人类影响的信度受到辐射强迫以及反馈和观测中存在的不确定性的影响(IPCC9.4);人为强迫对海洋热容量的增加和冰川消融作用的进行定量化研究严重缺乏,以及1961年至2003年海平面收支中空白部分导致了人为活动对海平面上升作用定量化的不确定性(IPCC9.5);对降水和地表气压强迫变化认识的信度低(IPCC9.5),缺乏对极端气候的检测和归因研究或此类研究数量极少,因而IPCC报告中的全球气候变暖的归因分析受到了重大的限制(IPCC9.5)。

(10)云的影响机制不确定性:IPCC报告中指出目前关于云对全球气候变化的响应仍存在某些大的不确定性(IPCC8.6)。

(11)全球气和区域气候变化过程的不确定性:IPCC报告中承认目前对驱动一些全球和区域变化的重要过程(例如ENSONAO、阻高、MOC、地表反馈和热带气旋分布)的变化仍缺乏认识(IPCC11.2,11.9)。

2.3 IPCC气候模型中的众多不确定性

IPCC2001年的报告中承认在全球气候变化研究和模型中还有很多非线性混沌系统,因此对长期的气候变化预测是不可能的IPCC-TAR 2001,p.774),同时应用气候模型模拟全球气候变化需要涉及众多气候因子和近百个气候参数,其中多数气候因子还存在很大的不确定性。本章主要列举了太阳光照、辐射亮度变化、云的反馈机制等主要的不确定性因子,同时指出IPCC气候模型对这些因子采用了简化或忽略的处理方式,会导致其模拟结果偏离客观现实,甚至与实际观测相矛盾。

1IPCC气候模型没有考虑到太阳光照和辐射亮度变化:目前目前IPCC气候模型没有考虑到太阳光照和过去15年的辐射亮度的变化(Wild 2005b; Stanhill 2007),而极地地区的辐射强迫变化趋势与太阳活动有密切关系,这与IPCC气候模型的预测结果有很大冲突(Soon2005)。Paynter指出目前的模型没有考虑到水蒸气二聚体(双H2O)的作用,及其对大气中太阳辐射中近红外光的吸收作用和它对低层大气中水蒸气浓度增加的负反馈作用。

2IPCC气候模型不能准确反映云层的作用:目前各种大气模型模拟结果差异很大,而这些差异主要来源于对云的处理及与云相关的参数选择(Senior and Mitchell1993),但IPCC气候模型没有考虑到云的辐射强迫,特别是气溶胶方面的数据资料或理论严重缺乏。Held and Soden 明确指出降雨和蒸发的增加速度明显小于IPCC第四次报告中应用的模型——大气中水蒸气的增加和地面气温呈克劳修斯一克拉珀龙(CC)方程关系(Clausius-Clapeyron (CC));但卫星观测显示实际的降水比模型预测要高2倍(Wentz et al. 2007),这说明IPCC气候模型参数与实际观测结果有很大的差异。

3IPCC气候模型不能模拟水蒸气的一些负反馈:水蒸气是重要的大气温室气体,上对流层中的水蒸气更控制着地球系统向太空散热,对控制地表温度有重要作用。目前的测量方法能给出上对流层水蒸气的平均值,但散热量是气温的四次方,因此没法推导长波辐射(OLR)的平均值。同时,目前的GH模型虽然都包含了水蒸气的正反馈效应,但很难简单地确定它的负反馈效应。

4IPCC气候模型无法解释很多观测到的气候现象:从全球760个地表观测站获得的数据看,气候模型高估了地球陆地表面的日照(据来源于Global Energy Balance Archive [Wild 2005a]),平均差异是9瓦特/平方米,比估算的GH强迫大几倍。这说明了地表的太阳辐射能量与大气吸收之间存在很大的差别。同样GH模型不能解释极地的历史气温、大西洋的冷却趋势等现象。大气模型对降水的模拟效果也很差,在模拟重要气候现象ENSO或印度季风的效果也很差。Shukla2007年指出气候模型在预测和模拟亚洲夏季的季风降雨中还存在很大困难,而亚洲夏季季风是全球最单一的气候异常现象。

5)模型尺度影响IPCC气候模型不确定性:IPCC报告中承认小于大陆尺度的归因和低于50年时间尺度的归因受到较小尺度上较大气候变率的限制,并受到外部强迫、内部变率的不确定性(如与变率模态相关的不确定性)及模式模拟中存在的不确定性的制约(IPCC9.4);在许多区域,气候的空间尺度精度是由地形生成的,但缺乏足够的信息来描述气候变化如何在这些尺度上体现(IPCC11.2-11.9)。

(6)IPCC气候模式中极端事件的不确定性:IPCC报告中指出缺乏完整的极端事件分析和模式不确定性依然是全球气候资料集成和开展区域极端事件检测研究的制约因素(IPCC9.4,9.5)。

(7)IPCC气候模式模拟内部气候变率的不确定性:IPCC报告中指出虽然认识水平有所提高,但模式模拟内部气候变率的不确定性仍制约着全球气候变化的归因研究,例如海洋热容量变率的模式模拟结果和观测结果之间仍存在明显差异(IPCC5.2,9.5)。

(8) IPCC气候模式缺乏模式标准、各模式模拟结果不一致性:IPCC报告中指出目前还没有一套经过检验的用于比较模拟和观测结果的模式标准(IPCC8.2),这就没法很好的测算气候预估的可信区间;各大气-海洋环流模式对一些关键区域(例如:南美洲北部、澳大利亚北部和萨赫勒地区)的降水变化的模拟结果表明缺乏一致性(IPCC10.3,IPCC11.2-11.9)。

9IPCC气候模式在气候漂移方面的缺失:IPCC报告中承认目前大部分模式仍不能控制气候漂移,特别是在深海的气候漂移,而在分析许多海洋气温变化时,必须将这种漂移考虑在内(IPCC8.2),因此不能有效控制气候漂移必将使气候模式模拟结果偏移可观现实。

10IPCC气候模式中气候变率模态的不确定性:IPCC报告中指出目前一些变率模态,特别是Madden-Julian振当,周期性大气阻塞和极端降水的模拟仍存在各种问题(IPCC8.4)。

(11)IPCC气候模式中存在着系统误差:IPCC报告中指出目前大部分模式对南大洋的模拟中发现了系统误差(IPCC8.3)

(12) IPCC气候模式本身的制约因素:IPCC报告中指出气候模式的制约因素仍存在,包括现在计算机资源能够达到的空间分辨率有限,需要更加广泛的集合运算以及需要把更多的额外过程纳入其中(IPCC8.1,8.5)。

(13) IPCC气候模式的分辨率限制:IPCC报告指出许多热带气旋对气候模式响应的可靠性仍受到热带气候模式的分辨率的限制(IPCC10.3)。

14)全球冰雪、冰盖动力学模式不确定性:IPCC报告中指出能够分析造成南极冰盖和格陵冰盖发生大的迅速的动力变化的关键过程的模式还不存在,而这些动力变化可能增加溢入海洋的冰(IPCC10.6)。

(15)格陵兰冰盖对全球变暖幅度影响的不确定性:IPCC报告指出依靠目前的观测还不能很好地对冰盖表面物质平衡(融化和降水)对全球气候变化的敏感性做出充分的限定,因此对格陵兰冰盖消失导致全球变暖幅度的研究存在很大的不确定性(IPCC10.7)。

16)全球变暖模型辐射强迫的不确定性:现在IPCC认为最先进的气候模型不能准确模拟地球物理学辐射能量平衡,只估算是大于等于CO2强迫系数的二倍,这个估算具有很大的不确定性。

(17)IPCC气候模型中气候敏感性参数的不确定性:IPCC的气候模型中的一些参数存在着严重的不确定性,如IPCC报告最初采用的气候敏感性(二氧化碳浓度增加一倍)为1.5oC4.5oC,而实际模型的结果超过了这个阈值的限制,一些模型的结果范围达到了11oC;由此可见IPCC气候模型中参数范围选择还存在很大的差别,从而导致各气候模型的模拟结果存在重大差异,甚至是相互矛盾。

(18) IPCC气候模型在预测方面存在的不确定性:气候模型没法预测、估算降雨的异常变化,而降雨往往是影响气候变化的重要因素;IPCC采用的气候模型中低估了悬浮微粒的冷却效果,有研究指出其放射性效果相当于或大于温室气体增加造成的温度升高。

2.4 IPCC报告中数据的不确定性

由于受全球气候变化的认识水平、气候观测技术、对全球气候变化的观测历史等因素影响,目前IPCC报告中应用的数据资料存在着众多不确定性,从而导致IPCC对全球气候变化归因分析的偏差。下面主要列举了全球气候变化观测中的主要不确定性。

1)对流层温度趋势的资料存在误差:IPCC报告承认无线电探空资料的空间覆盖面比地表资料相差很多,而且证据显示一些探空资料的可靠性差,特别在热带地区;IPCC承认对流层温度趋势的所有资料都有可能仍存在残差(IPCC3.4)。

2)大尺度大气环流时空变化分析存在不足:IPCC报告指出虽然大尺度大气环流的变化明显,但是分析本身的质量只在1979年后达到最佳,这使得对变化和变化率的分析和区分变得困难(IPCC3.5,3.6)。

3)海洋上空云量测量的不确定性:IPCC报告指出对海洋上空的总云量和低空云量的变化,地表观测和卫星观测结果不一致(IPCC3.4)。

4)云量和气溶胶观测数据有限:IPCC报告指出DTR的多年代际变化仍没有充分认识,部分原因是对云量和气溶胶变化的观测有限(IPCC3.2)。

5)全球和区域降水趋势量化困难:IPCC报告指出在量化全球和区域降水趋势时,降水量测量的难度仍是一个关切的问题(IPCC3.3)

6)土壤墒情和径流记录的缺失:IPCC报告指出土壤墒情和径流的记录通常时间较短,而且只在几个区域有记录资料,这妨碍了对干旱变化进行完全的分析(IPCC3.3)。

7)极端事件观测数据少:IPCC报告指出有限的可用观测资料限制了对极端事件类型的分析。极端事件资料越少,对其长期变化的判定就越困难,因为目前个例不多(IPCC3.8)。有关卫星时代前的飓风频率和强度的资料有限,对卫星记录资料的解释也存在疑问(IPCC3.8)。由于缺乏足够的证据,无法确定小空间尺度的龙卷风、冰雹、闪电和沙尘暴是否存在变化趋势(IPCC3.8)。

8)冰雪、冰盖和冻土观测资料有限:IPCC指出在1960年以前,没有全球性的降雪资料,没有经过准确标定的雪水当量资料(IPCC4.2),没有足够的资料对南极海冰厚度趋势做出任何结论(IPCC4.4)。由于全球测量资料有限、面积-容积关系资料不完整以及地理覆盖率的不均衡,在冰川物质损失的估测中存在不确定性(IPCC4.5)。对冰架和冰盖,特别是南极洲冰架和冰盖的物质损失的估测受到卫星测高和重力测量监测冰盖厚度变化的限制(IPCC4.6)。

9)海洋观测数据缺失及分析结论的低信度:IPCC报告中指出海洋采样数据的限制意味着对全球热容量、盐度和海平面变化的评估只有中等信度(IPCC5.2,5.5),目前对MOC趋势的观测只有低信度(IPCC5.1)。1961年至2003年全球平均海平面上升似乎大于热膨胀和陆地冰消融的结果(IPCC5.5)。

10)古气候资料的缺乏:IPCC报告中承认对历史突发气候变化的气候阈值缺乏充分的认识,从而降低了气候模式模拟现实突发气候变化能力的信度(IPCC6.4)。由于缺乏古气候记录资料,对南半球和热带地区近百年以前的气候变暖的认识受到限制;由于缺乏近二千年温度的广泛代用资料,限制了对全球变暖及其他环境变化影响的认识;北半球千年尺度的温度重建中观察到气温变化幅度与变率存在差异,如何应用代用资料和统计标定方法来调整这些观测差异还存在问题(IPCC6.6)。

11)温室气体排放数据集的不确定性:IPCC报告的第一章和第三章中指出目前仍缺乏准确、可靠各温室气体排放源的排放数据,特别是关于非CO2的温室气体、有机碳或黑碳及各种来源的CO2(如毁林、生物质腐烂、泥炭火灾等),在关于温室气体排放的定量化时,通常缺乏对CO2等温室气体的一致性处理方法(IPCC1,IPCC3)。大气中温室气体CH4增长率除了过去15年里降低以外还呈现出很大的年际变率,对这个问题IPCC还没做出很好地解释。而且IPCC2.36.47.4节中承认目前各排放源引起的CH4排放量还不能很好的确定,也没有确定自然环境、自然活动(火山活动、温泉、森林火灾、地震、干旱和洪灾)、太阳活动变化引起的CH4排放量,因此说:1750年以来,CH4浓度剧烈增加很可能是由于人类活动造成的有待商榷。②IPCC认为N2O浓度增加主要来源于农业及相关的土地利用变化,认为40%N2O总排放量是人为的,但对单独源排放的估算还存在相当大的不确定性(IPCC2.37.4)。IPCC报告中并未定量地估算自然引起的N2O排放量,而人类活动各排放源的估算又存在很大的不确定性,那它是如何确定40%N2O总排放量是人为的呢?

2.5 IPCC报告所依据的气温记录不确切

IPCC报告中应用到的陆地测温数据与海洋测温数据存在着很大的局限性,由此推断出全球气候变暖的结论不符合事实。

2.5.1 陆地气温记录不具代表性

Lo,YangPielkeMcKitrick Michaels指出有大量的数据资料显示IPCC关于地表温度的数据具有不可靠性。IPCC报告中应用的数据没有对城市热岛效应进行控制。城市热岛效应是由沥青、建筑、空调、和城市生活等其他因素引起气温变暖的,它们与大气中的温室气体含量没有必要联系。Goodridge指出根据加利福利亚的测温站所记录数据显示:农村气温没有升高,郊区有小幅度的增温,而城市有明显的增温趋势。目前,全球的地表测温站主要分布在城市中,因此IPCC报告中应用的陆地气温记录不具代表性,应用了受城市热岛效应或其他热源影响的测温数据,进而推断全球气候变暖可信度不高。

2.5.2 海洋测温数据覆盖面不足

海洋测温始于20世纪90年代,使用大量浮标测温设备,覆盖全球的卫星数据历史也还不长。应用少量的海洋测温数据来模拟占全球70%的海洋温度,存在着严重的不确定性。在判断全球气候变暖时,选择合适的时间尺度也是一个难点,应用多大的时间尺度来评价全球气候变化问题还存在争论,厄尔尼诺现象和火山活动等频繁发生,使这一问题更具复杂性。

2.5.3 20世纪全球气候变暖的结论不符合事实

IPCC指出20世纪全球气候变暖,在与和间冰期相比较时全球气候并没出现异常变化,在19401975年间,全球气温还呈现出一定的下降趋势,此过程中由于工业化的发展大气二氧化碳出现了较快速增长。图5是应用MSU-UAH卫星数据分析的对流层气温变化趋势,图5a显示了1979年来全球气温变化趋势,图5b显示了1979年来北半球气温变化趋势,图5c显示了1979年来南半球气温变化趋势,图7d显示了1979年来热带地区气温变化趋势(20oN-20oS),图e显示了1979年来陆地气温变化趋势,图7f显示了1979年来海洋气温变化趋势(Christy et al. 2007);从图7可知即使在二十世纪后期,气温变暖趋势也并非如IPCC报告中指出那样。通过对1979年以来的卫星数据进行分析,19791997年全球气温没有出现变暖趋势,1998年出现了小幅度升温,1998年到2001年基本没有出现增温现象。

5 MSU-UAH卫星数据显示对流层气温的变化趋势

2.6 IPCC点评的小结

通过对全球气候变化的争论与IPCC报告的点评,我们主要想在如下方面做出较为客观的解释:

1IPCC报告中全球变暖的趋势是否属实,全球变暖的幅度是否明显?

全球变暖的程度并不像IPCC报告及大众媒体鼓吹的那么严重。IPCC报告的基础数据——地表测温数据存在缺陷(主要分布在城市并受城市热岛效应的影响),占全球面值70%的海洋温度数据还存在很大的不确定性;从气象卫星获取的信息表明自1998年以来全球气候并没出现稳定增温的趋势。

2)全球变暖在多大程度上是由自然驱动的抑或是人为排放的温室气体所致?

通过科学界公认的指纹方法论证了全球气候变化的人为排放温室气体的驱动作用并不显著,而IPCC报告中应用温室气体模型(气候模型中存在很多不确定因素,并且忽略了很多气候因素的负反馈机制)预测的气温变化与实际观测到的气温变化趋势存在明显冲突。因此,IPCC报告关于人为驱动全球气候变化的论断非常值得质疑。我们认为二十世纪全球气温并没出现异常变化,目前的气温波动幅度并不是人类历史时期的最大值,属于地球系统温度正常的波动范围。

既然人类活动对全球气候的驱动不是主要因素,那么哪些自然因素驱动了全球气温的波动呢?经大量实验证据显示:在千年的时间尺度上,全球气温变化主要驱动因素是太阳活动及受其控制的宇宙射线对大气中云层的影响作用,古气候变化规律也证实了宇宙射线也是全球气候变化的重要影响之一。

3)全球变暖对人类文明、植被、动物有何影响?

全球气候变暖引起的最主要的担忧是海平面的快速升高,但目前的卫星数据和海洋测潮数据并没显示海平面上升速度加快,而是一直保持最近一次冰期以后海平面升高的平均速度即平均速度为18cm每世纪。全球变暖和二氧化碳浓度增高对人类健康、植被作物的生长、动物群落等都有利,而且全球气候变暖能减少中纬度飓风、热带气旋、强降雨等极端灾害性气候,使全球气候变得更温和。


第三章 温室气体与全球气候变化

3.1 二氧化碳浓度与气温变暖没有必然联系

过去42万年年,气温几次急剧升高后又慢慢进入冰期的历史变化,从冰芯中提取的信息认为在此过程中CO2浓度变化不到10ppmStaufer1998),并且有不少科学研究表明,温度和CO2浓度有时呈反耦合关系(Cheddadi, 2001;Gagan,1998;Raymo,1998)。应用同位素法测得CO2浓度变化滞后于气温变化800±200年,因此在冰消期CO2并不是导致气温变化的原因(Caillon,2003)

3.2 二氧化碳浓度变化趋势还不能被很好地解释与控制

应用可靠性不是很高的冰芯数据来推断1958年前的二氧化碳浓度,并由此推出人类活动是大气中二氧化碳浓度增加的主要原因,是值得怀疑的(Zbigniew Jaworowski1994)。通过全球各CO2监测站获得的数据显示二氧化碳的纬向分布和随时间发展的趋势,显示人类活动对二氧化碳浓度增加相关性不大。如图8显示南半球的二氧化碳浓度最高,在南半球其浓度变化振幅呈现随季节性周期减少,与预测结果相符,但是生物圈的固碳作用也会相应增加。观测获得的二氧化碳浓度季节性震荡显示二氧化碳与生物圈的负反馈机制具有紧密关系,而IPCC报告中对此缺乏深入探讨,IPCC-AR4 2007, p.139中也承认土地利用对生物圈的负反馈机制对引起二氧化碳浓度增加的速率具有很大的不确定性(6%39%)。通过测量得知13C同位素与大气中氧元素随时间的减少而减少(Keeling 1992, 1996),不仅仅与石化燃料的使用有关。图3中二氧化碳浓度随时间的增长情况,纵坐标表示的是大气中二氧化碳浓度,图中柱状表示大气中二氧化碳浓度的变化趋势,图中出现异常的地方与厄尔尼诺增温事件和火山活动降温时间相符,曲线表示的是石化燃料引起的二氧化碳排放是平稳增加的趋势(IPCC 2007, p.516),从图可知,因此全球的二氧化碳浓度不仅与石化产品使用有关,更与厄尔尼诺等自然活动及陆地、海洋生态系统相关。

3.3 二氧化碳的源与汇规律还没掌握

目前的二氧化碳循环模型依赖于未知的二氧化碳汇聚来解释当前的趋势,这些未知汇聚的功能是否超过工业化产生的二氧化碳或是否由二氧化碳浓度增加引起的还不确定。如果人为排放CO2增加,那么海洋、土壤、生物圈或海洋表面吸收的二氧化碳应该有所增加,然而目前还很少有数据支持这个假设,有些研究报告把这个效应定义为不知名的碳汇IPCC-AR4 2007,p.26把它称为剩余陆地碳汇(residual land sink)。CO2浓度的季节性变化显示不断扩大的生物圈和海洋上表面吸收的二氧化碳增加;目前还不能掌握海洋增温和海洋表面与深海的交换变化导致的气体逸出,生物圈在温暖多雨的环境下吸收量的变化情况,土壤中逸出气体的变化情况等,这些不确定性因素都会导致未来大气中二氧化碳的浓度的不确定。Baker 2007年指出石化燃料引起的二氧化碳排放量留在大气中的少于一半,大部分会被海洋和陆地生物圈所吸收。IPCC-AR4 2007, p.522指出在北半球存在着强大的碳汇效应,热带是一个净碳源。然而,Stephens2007年指出全球大气中二氧化碳的垂直分布与IPCC报告应用模型分析得出的结论不一致,气候模型严重低估了NH碳汇效应,而且在热带地区可能存在强烈的碳吸收功能。

海洋增温对温室气体的作用似乎是毫无疑问的——水温每增加1oC,吸收二氧化碳的能力下降4%,也就是说海洋温度升高时,海水吸收二氧化碳的能力下降即海洋增温将向大气中排放二氧化碳。然而冰芯数据观测结果显示二氧化碳浓度滞后于上次间冰期后的快速升温过程(Fischer 1999)。全球海洋的温度分布对海洋吸收与排放二氧化碳具有重要作用,因为海洋在温度较低的地区会吸收大量的二氧化碳,在温度较高的地方将可能释放二氧化碳,因此正确的研究需要正确处理海洋温度随经纬度的分布信息,同时还要考虑到海洋环流如何使富含二氧化碳的海水带到海洋表面等。总之,有大量证据显示目前对二氧化碳生命周期、碳源、碳汇等具有很大的不确定性。

3.4 大气中的温室气体主要来源于自然界

NASA的喷气与推进实验室项目科学家米勒(Chip Miller)称大约97%的二氧化碳来自自然界。每年大约有3000亿公吨的二氧化碳来自动物的呼吸、腐烂的植物、森林大火、火山爆发和其他自然现象。人类活动,诸如开车、烧煤、农耕、工业生产和其他活动所产生的二氧化碳占3%,每年约产生80亿公吨二氧化碳(http://www.msnbc.msn.com/id/28074879/)。IPCC报告中应用的二氧化碳等温室气体数据来自全球100多个地面观测站、来自石油、煤和天然气销售报告而未考虑到来自地球系统本身的温室气体及来自森林火灾、地震、火山活动等自然活动引起的温室气体。

在自然界,平衡是相对的,不平衡是绝对的。地球在其形成至现在的40多亿年历程中,每一阶段的状态都是一种非平衡过程作用的结果。地球这个复杂的系统通过自组织作用形成一种准稳定态的非平衡结构,地球主要通过释放能量及物质来维持并改造着这种非平衡结构,在这种过程中持续不断地改变着全球的环境状态。地球释放能量及物质主要有以下几种:(1)火山作用:火山活动是地球最明显的放气形式;(2)地震活动:所有的地震活动都伴随着大量气体释放;(3)断裂活动:地球上的深大断裂贯穿了上地幔和地壳,成为地幔物质进入地壳及地表的重要通道,深大断裂带是地球放气的重要通道之一,川滇地区现代活动断裂带都在强烈放气(王先彬,1989)(4)岩浆侵入作用:岩浆上侵至地壳浅部时,能将大量的H2O及其它挥发性组分从地球深部带至地球浅部;目前IPCC对以这种形式的地球放气作用重视不够,主要原因是由于它的效应不易被观测到,但估计以这种形式释放出的气体量可能远远大于由火山活动释放出的气体量,有人甚至把花岗岩岩体称为地球的烟筒。据 Hedenquist(1994)的资料,35km 的深度,花岗质岩浆中气体所占的体积可高达39%

从上述分析可知,自然界是重要的温室气体排放源,IPCC报告中声称全球变暖是由人类活动引起的,其中主要是由石化燃料的使用引起的,这个论断明显不准确。本报告将从地震、火山活动、林火等三种典型自然活动来说明自然对全球气候变化具有重要的驱动作用。


第四章 自然驱动是全球气候变化的主要因素

 

导致全球气候变化的自然因素很多,从10年到世纪的不同时间尺度上考虑包括太阳活动变化、地球系统的自然波动、行星对地球系统的影响等;从区域尺度上看,人类活动对气候变化的驱动作用也不明显。

4.1 50年全球大气温度变化属于气候正常的波动

4.1.1高精度卫星数据显示近30年大气温度属于气候的正常波动

高度精确的卫星数据,经过轨道漂移和其他因素调整后,显示在过去29年气候变暖趋势已经减缓,并在21世纪头10年变暖趋势将明显下降(Joe D’Aleo,2009;在过去29年中全球气温净暖并没有增加,而全球气温升高的分布状态也并没显示出人类活动的影响作用(Patrick Michaels2008Christy, J.R. 2009)。图1中应用高精度的卫星数据分析结果显示30年来全球气温呈震荡变化,除受厄尔尼诺、火山活动等重大自然现象影响外,并没有出现异常的增温现象。

4.1.2 历史资料显示20世纪后期的气温变化属于气候的正常波动

根据大量历史观测资料显示和冰芯数可知全球大气温度变化呈现明显的波动特征。如图6所示的是应用冰芯数据获得的全球大气温度变化趋势Ian Plimer2009),从图可知百万年来的气温变化存在23次明显的波动,其中明显的增温现象有4次,每次亚冰期的持续时间平均约为10万年,两次亚冰期之间的间冰期的持续时间平均约2万年,亚冰期与间冰期之间的气温年平均为±4℃左右;1万年来的气温变化是属于第四纪冰期中的间冰期,处于亚冰期Wurm之后的气温回升阶段;1千年来气温变化,属于间冰期范围,仍然具有明显的波动特征,20世纪后期的气温变化仍没有超过间冰期的正常波动水平,甚至还相差甚远,气温波动幅度在±1℃范围内。王绍武应用气象台站数据(温度距平为30年滑动)、树轮指数与物候资料分析了过去1000年中国东西部的气候变化,指出20世纪的后期变暖的趋势是肯定的,但属于千年来气候正常波动范围。大量的科学证据显示,20世纪全球大气温度变化属于气候的正常波动(S.Fred Singer,2008;Harry A. Taylor,2009;Ian Plimer, 2009;Roy Spencer,2008)。

6百万年来的气温变化趋势(Folland et al,1990

4.2 竺可桢关于中国近五千年来气候气候变迁的研究

竺可桢指出我国冬季温度主要受西伯利亚冷空气所控制,升降比较统一,因此可以用冬季温度作为气候变动的指标。他根据气候的数据资料,将中国近五千年的时间气候变化分为以下四个时期进行研究。

1)考古时期(约公元前3000——1000年)

西安附近的半坡村遗址(属于仰韶文化,用14C同位素测定为约5600——6080年前)和河南安阳殷墟(约公元前1400——1100年)的发掘表明,当时猎获的野兽中有竹鼠、和水牛等热带和亚热带的动物,而现在西安和安阳一带已经不存在这些动物了。在殷代留下来的甲骨文上可以看出当时安阳人种稻比现在大约要早一个月。在山东历城县发掘龙山文化遗迹中找到一块炭化竹节,有些陶器外表也似竹节,这说明在新石器时代晚期,竹类的分布在黄河流域,可直到东部沿海,由此可知五千年以来,竹类分布的北限大约向南后退纬度。通过上述考古资料可知五千年前的仰韶到三千年前的殷墟时代是中国的温和气候时代,比现在年平均温度高2℃左右,正月份的平均温度比现在高5℃

2)物候时期(公元前1100——公元1400年)

物候学可以说是没有观测仪器时代的气象学和气候学。在周朝(公元前1066年开始,定都于西安附近的镐京)初年的文件中,如衣帽、器皿、书籍、家具和乐器等名称都以为头,表示这些东西最初都是用竹子做成的,可见周初黄河流域竹类广泛生长,而现在则不行了。位于山东近海的郯国人民每年观测家燕的最初来到以定春分,但是现在家燕322才到长江下游,而郯城和长江下游的上海两地的年平均温度相差1.5℃,正月平均温度相差4.6℃。上述资料说明,这说明当时黄河流域的气温比现在要高。但周朝中后期,气候开始变冷,如汉江在公元前903年和897年就两次结冰。

春秋时期(公元前770—481年)气候开始变暖。《左传》中多次提到山东鲁国过冬,冰房得不到冰。商周时期,梅子被普遍用来调和饮食,这说明梅树的种植在当时具有普遍性;在周朝中期黄河流域下游到处可以生长梅树,《诗经》中就有五次提过梅。《秦风》中有终南何有?有条有梅的诗句,终南山位于西安之南,现在无论是野生的还是栽培的,都无梅树了;由此可见春秋时期气温应该比现在要高。

战国秦汉时期,气候继续暖和。清初的张标研究了秦朝《吕氏春秋》中的物候资料,认为秦时春初物候要比清初早三个星期。汉朝司马迁在《史记》中描写了当时经济作物的分布,如桔在江陵(四川),桑在齐鲁(山东),竹在渭川(陕西),漆在陈夏(今河南南部),这些亚热带植物的北界比现时都推向北方。公元前110年,黄河在瓠子决口,斩伐了河南淇园的竹子编筐盛石子来堵口,可见那时河南淇园竹子的繁茂。

到东汉时代,我国天气有趋于寒冷的趋势,有几次冬天严寒,国都洛阳晚春还降霜雪。直到三国时代,曹操(公元155—220)在铜雀台(今河南临漳西南)种桔,已经不能结实了,气候已比司马迁时寒冷。曹丕在公元225年,到淮河广陵(今淮阴)视察十多万士兵演习,由于严寒,淮河忽然结冰,演习不得不停止。这是第一次有记载的淮河结冰。这种寒冷继续下来,直到第三世纪后半叶,特别是公元280—289年这十年间达到顶点。当时每年阴历4月份降霜,估计那时的年平均温度比现在低1°—2℃

南北朝时(公元420—579年)气候继续保持寒冷,当时南京覆舟山筑有冰房,用以保存食物新鲜的,那时南京的冬天应比现在要冷2℃,才能提供储藏需用的冰块。约在公元533—544年出版的《齐民要术》,总结了六朝以前中国农业最全面的知识。根据这本书,当时黄河以北阳历4月中旬杏花盛开,5月初旬桑树生叶,与现在相比大约推迟了两周到四周,书中还讲到当时黄河流域石榴树过冬要以蒲藁裹而缠之,也表明六世纪上半叶比现在要冷。

隋唐时代(公元581—907年)气候开始变暖。公元650年、669年和678年的冬季,国都长安无冰无雪。八世纪初和九世纪的初和中期,西安的皇宫里和南郊的曲池都种有梅花,而且还种有柑桔,公元751年皇宫中柑桔结实,公元841—847年也有过结实的记录。柑桔只能抵抗8℃的低温,而现在的西安几乎每年的绝对最低温度都在8℃以下,由此可知隋唐时代气温要比现在至少高1℃

宋朝时代气候变冷。公元十一世纪初期华北地区已经无梅树了,宋朝诗人苏轼(公元1036—1101年)有关中幸无梅的诗句,王安石(公元1021—1086年)的咏红梅诗有北人初不识,浑作杏花看的句子。从这种物候的常识可知宋朝时代气候开始转冷。十二世纪初期,中国气候加剧转寒。公元1111年太湖全部结冰,冰上还可以通车,太湖和洞庭山的柑桔全部冻死,杭州落雪频繁,而且延到暮春。根据南宋的历史记载,从公元1131—1260年,每十年降雪平均最迟日期是49,比十二世纪以前十年的最晚春雪约推迟一个月。公元1153—1155年,苏州附近的南运河冬天结冰,公元1170年阳历10月,北京西山遍地皆雪,福州是中国东海岸生长荔枝的北限,一千多年来曾有两次荔枝全部死亡,一次在公元1110年,另一次在1178年,均在十二世纪。日本的封建主历年在西京花园设宴庆祝日本的樱花盛开,从公元九世纪至十九世纪,均有日期的记载,从而保留了一份物候记录,这个樱花开放时期,以第九世纪为最早,第十二世纪为最迟。各种物候资料都证实了宋朝时代气候变冷的事实。

元明时代中国气候呈现起伏波动。十二世纪刚结束,杭州的冬天又开始回暖,公元1200年、1213年、1216年和1220年,杭州没有冰和雪。这个时候,北京的杏花也是在清明开放,与今日相同。这可由竹子在黄河以北的培植情况显示这种温暖气候一直延续到十三世纪的后半叶。十三世纪后期冬季又转冷了,据收集到的记载,公元1309年无锡一带运河结冰;公元1329年和1353年,太湖结冰数尺,桔树再次冻死;1351年阳历11月黄河在山东境内就有冰块顺流而下,而近年河南和山东到12月时黄河才出现冰块;公元1221年丘处机从北京出发去中亚见成吉思汗,曾路过新疆赛里木湖,当时湖的四周有山环抱,山上盖雪,影映湖中,但是现在那些山峰上已无雪了,那些山峰高约三千五百米,说明那时雪线在三千五百米以下,现代天山这部分的雪线位于三千七百至四千二百米,比十三世纪的雪线大约比现在低二百至五百米。由此可见十四世纪比十三世纪和现在更冷,日本樱花物候也有同样的反映。在欧洲的俄罗斯平原,寒冷期约在1350年开始;在德意志、奥地利地区,1429—1465年是气候显然恶化的开始;在英格兰,1430年、1550年和1590年的歉收,也与天气寒冷有关。由此可见,寒冷的潮流开始于东亚,而逐渐向西移。

3)方志时期(公元1400——1900年)

根据六百六十五种方志统计了太湖、鄱阳湖、洞庭湖、汉江和淮河的结冰年代(十三世纪至二十世纪),以及近海平面的热带地区降雪落霜年数(十六世纪开始)。从这些材料可以看出,我国温暖冬季是1550—1600年和1720—1830年间。寒冷冬季是在1470—1520年、1620—1720年和1840—1890年间。以世纪来分,则以十七世纪最冷,十九世纪次之。这个结果与日本诹访湖(北纬36°,东经138°)的结冰日数相比较是近乎一致的。只是日本严冬开始和结束的年代,比中国提早四分之一世纪。

从中国五千年气候变化的尺度上看,十五世纪到十九世纪冬季是相对较冷的,其中十七世纪达到最冷,特别是公元1650—1700年间。相应的方志记录显示江西的桔园和柑园在公元1654年和1676年两次寒潮中,完全毁灭了;在这五十年期间,太湖、汉江和淮河均结冰四次,洞庭湖也结冰二次;我国热带地区冰雪也极频繁;湖北沙市在1608—1617年记载有过桃、杏、丁香、海棠等开花日期,与今日武昌相比,要迟七天到十天;1653—1655年间北京物候记载与现在相比,也要差迟一、二星期;根据当时旅行记录,16531118天津运河已冰冻,不能通航,只得乘车到北京,1656年返程时,北京运河是35解冻的,因此可以估计当时封冻期为一百零七天,而目前冰冻期只有五十六天。从物候的迟早可以估算北京在十七世纪中叶冬季要比现在冷2℃左右。

4)仪器观测时期

清代(公元1644—1910年)北京、南京、杭州和苏州有过雨日的记载,根据秋季初次降雪到春节末次降雪的平均日期,得出结论是,1801—1850年间比其前的1751—1800年间和其后的1851—1900年间为温暖。1911年在中国正式设立了气象站,图7所示的是香港、上海、天津的气温记录,由图可知上海气温在十九世纪最后二十五年气候寒冷,1897年左右冬季温度达到平均值,随后在平均值以上约十四年,约在1910—1928年,温度又逐渐下降到平均值以下,然后升高,1945—1950年超出平均值0.6℃,此后温度逐渐降低,1960年回到平均值。在这期间,天津的冬季温度趋势与上海类似,但顶峰和底点比上海早几年到来,幅度也较大;而香港的曲线波动顶峰和底点则比上海迟滞,幅度也较小。上海、天津、香港八十多年的大气温度呈振荡变化,其变幅为0.5—1℃

7 香港、上海、天津的气温记录

4.2.1 竺可桢关于中国与西欧气温变化的研究

竺可桢应用1700来格陵兰气温升降图(Danagaard,1969)与中国气温图的比较得出表示从三世纪到现在中国气温的波动规律(竺可桢,1972),图8A线表示从三世纪到现在中国气温的波动,B线表示通过O18 同位素所测得的格陵兰岛的温度。从图中可看出,从三国到六朝时期出现低温,唐代出现高温,南宋清楚出现两次骤寒。通过两条线的比较可知,格陵兰温度和中国温度在整个历史时期的波动情况类似,只是时间上稍有参差(三四十年)。如图9是一万年来挪威雪线高度(实线)与五千年来中国温度(虚线)变迁图,雪线高度以米计,目前挪威雪线高度在1600左右;温度以摄氏度计,以0线作为目前温度水平;横线时间的缩尺是幂数的,越到左边缩尺越小。将欧洲温度升降与中国的作一对比,发现两地温度波动起伏是有联系的,在同一波动起伏中,欧洲的波动往往落在中国之后。由于一地的雪线升降与温度有一定关系,将我们的结果与挪威的雪线高低相比,大体也是一致的,只是时间上有少许先后差别。

8 1700年来格陵兰气温升降图与中国气温图的比较

 

9 一万年来挪威雪线高度(实线)与五千年来中国温度(虚线)变迁图

4.2.2 中国五千年气候变化之规律

根据竺可桢关于中国五千年来气候变迁及王绍武中国东西部千年气候变化等研究结果显示我国近五千年来气候变化规律如下:

在我国近五千年中的最初二千年,大部分时间的年平均温度高于现在2℃左右,一月份的温度大约比现在高3°—5℃

五千年来,我国气温呈上下波动,其最低温度在公元前1000年、公元400年、1200年和1700年,波动幅度为1°—2℃

在每一个四百至八百年的期间里,可以分出五十至一百年为周期的小循环,温度升降范围是0.5°—

上述循环中,任何最冷的时期,似乎都是从东亚太平洋海岸开始,寒冷波动向西传播到欧洲和非洲的大西洋海岸,同时也有从北向南传播的趋势。

4.3 太阳活动对全球气候变化的驱动

众多科学家指出太阳活动对全球气候具有重要影响(Veizer,Shaviv,2003Svensmark,2007Haigh,2003)。宇宙射线(GCR)的密度受太阳风强度和太阳磁场控制(Singer,1958),最近的研究表明宇宙射线能对云层及全球气候产生重要影响(Henrik Svensmark2007)。太阳变化对全球气候变化的影响机制可以很好地解释1940年前变暖和随后变冷、间冰期、1500年期间的气候周期振荡以及100万年以来全球气候变化规律(Singer2007)。银河系中 由宇宙射线产生,能反映太阳活动)能很好地反映银河系中宇宙射线受太阳活动影响的变化情况; 是像温度、降雨一样,是气候变化的重要参数。如图10所示的是通过阿曼洞穴 变化检测来显示太阳活动对银河系宇宙射线的影响(Neff2001,通过检测 变化来显示气候变化规律,它们在赤道辐合带的变化趋势 (Singer1958),它们的相关性非常符合,由此可知太阳活动对全球变化的影响是非常明显的(Henrik Svensmark2007)。

10 距今65009500年间赤道辐合带 的值和 变化趋势

4.4 地球系统自组织作用对全球气候变化的驱动

在自然界,平衡是相对的,不平衡是绝对的;地球这个复杂的系统通过自组织作用形成一种准稳定态的非平衡结构,地球系统在维持与改造着这种非平衡结构的过程中,持续不断地改变着全球的环境状态(朱峰,1997)南、北半球与海洋循环跷跷板效应、热带的Madden-Julian振荡、北大西洋涛动(NAO大西洋多年代涛动(AMO(Schlesinger ,1994)太平洋十年涛动(PDO(Mantua,1997)和厄尔尼诺等气候现象都属于地球系统自组织作用,其对全球气候具有重要的扰动作用。例如太平洋十年涛动分别以暖位相冷位相两种形式交替在太平洋上空出现。当太平洋十年涛动现象以暖位相形式出现时,北美大陆附近海面的水温就会异常升高,而北太平洋洋面温度却异常下降。与此同时,太平洋高空气流由美洲和亚洲两大陆向太平洋中央移动,低空气流正好相反,使中太平洋海面降低。当太平洋十年涛动以冷位相形式出现时,情况正好相反。中太平洋海面反复升降导致地壳翘翘板运动,引发强烈的地震火山活动,强潮汐和厄尔尼诺-拉尼娜转换起激发作用(Mantua,1997)。诸如此类的地球系统自组织作用对全球气候变化具有重要的驱动作用。

4.5 地球系统自身演化导致海平面上升

海平面上升是全球气候变暖引起恐慌的重要方面,然而目前没有充分的证据显示海平面出现加速上升及人为因素导致全球气候变暖引起海平面上升。马尔代夫地区的卫星测高和验潮记录都没显示海平面有明显升高,该地区在过去30年里比IPCC预测的海平面高度下降了2030厘米Mörner2004)。通过大量的历史资料显示,从18 000年前最后一次冰期到现在,海平面共升高了120,在过去数千年无论全球大气温度如何波动,海平面都是几乎恒速上升,即几乎以平均每年1.8mm速率升高(Toscano2003);众多科学家(Trupin1990Holgate2006Douglas2001)通过分析指出,20世纪以来,尽管全球大气温度有波动,但海平面升高速度并没有加快;Macintyre应用84个测潮站超过37年的观测数据,通过更正冰川反弹影响,制作出20世纪海平面变化趋势图11Macintyre2003),从图中可看出20世纪海平面是以波动的形式上升,但平均速度并没加快,仍保持在18cm每世纪的升高速率。

大部分的海平面升高是由于南极洲西部冰盖(WAIS)缓慢融化引起的,它自18000年前的最后一次冰期开始出现缓慢融化(Conway1999);山川冰雪融化和海水升温膨胀并不是海平面升高的主要原因,IPCC以此为基础分析全球海平面变化,其预测的结果往往与实际观测值有出入,因此历次IPCC报告都对2100年预测的海平面升高量进行纠正,在IPCC第四次报告中已经将此预测高度调整至接近每世纪18厘米(跟18000年来海平面平均升高率相同)。据实际观测数据可知海平面在19401975年这个降温期海平面仍以每年相同的速率升高,因此海平面升高正比于全球平均气温的假设是不成立的(Stefan Rahmstorf2007)。

根据物理分析,热红外光无法进入海水表面10微米以下的海水中,而温室气体的作用主要依赖于对热红外光的吸收作用,因此人类活动引起的温室气体的作用依赖于分布在大气和地表间的热红外辐射的吸收,然后对太阳的可见光辐射的增温作用。根据这个原理,温室气体主要对海洋表面温度有影响,对海洋储热作用不大(Peter Minnett2006),最近的观测也显示近年来海洋的储热已经停止(Lyman2006Willis2007)。从上述资料可知,海平面的升高是地球系统自身演化过程引起的。

11 20世纪全球海平面升高趋势图

4.6 行星对地球的影响及对全球气候的驱动

行星对全球气候变化具有重要的驱动作用。行星对地球的引力比之太阳对地球的引力极为微小,然而行星的长期摄动,却是引起地球轨道参数长期变化的主要原因,从而导致冰河期和间冰期的重大差别(Berger,1984);九星地心会聚的力矩效应可引起历史气候的百年和千年振动,研究表明中国大气温度变迁、地球四大圈的自然灾害群发现象、气候变化及华北地震周期具有很好的耦合关系(任振球,1986);天文观测资料显示九星日心会聚与太阳活动周期具有很好的耦合关系(任振球,1986),同时九星日心会聚的潮汐力可以引起太阳活动增强和日地距离变化,从而影响地球气候、地球自转速度和地震火山活动(Gribbin,1974),但由于九星的日心会聚时,地球不在太阳的单独一侧,因此对地球的力矩效应被扰乱,因而九星日心会聚与气候变化的规律性关系不明显;行星通过与月亮(或太阳)、地球成直线时的非经典引力效应触发气候变化,从而具有全球气候变化的短期效应;行星日心会聚对太阳活动的触发或调制作用以及行星近地效应等方面都会影响地球气候(任振球,1989)。如重大潮汐、海啸、火山活动及地震高潮的变化周期与地球扁率、自转速度、月亮赤纬角周期性变化有关,在月亮赤纬角最小时地震、海啸、火山活动也很强烈。

4.7自然活动对全球气候变化影响

根据以上分析,全球气候变化,特别是百万年以来,以千年为单位的全球气候变化,无论是气温上升,或者下降,都是自然驱动的结果。包括太阳活动的变化,地球系统的自然波动,行星对地球系统的影响,以及火山、地震、森林火灾等对气候变化的影响,均远远大于人类活动(石化燃料的作用)的影响。

目前,全球气候变化中,气温的升高,并未超出历史上气温升高的总体趋势。二氧化碳的浓度,根据美国NASAJPLChip Miller的估计,97%来源于自然,而二氧化碳的浓度大小,并没有和全球气温的变化有直接的关系。

4.8节能减排,保护生态环境、发展低碳经济与循环经济

虽然全球气候变化主要由自然驱动,而人类对全球气候变化的作用很小,但如果人类违背了人类自然规律,一味贪婪地索取,肆无忌惮地糟践自然,那也必然会受到严厉的惩罚。为了保护我们的生态环境和贯彻可持续发展的方针政策,我们必须要发展低碳经济和循环经济,积极提倡资源节约、环境友好、经济蓬勃,社会和谐的发展模型,必须建立低投入、高产出、低消耗、少排放、能循环、可持续的国民经济体系,转变现有的经济发展模式和消费模式,推动人类社会走上生产发展、生活富裕、生态良好的发展道路。

 

 

参考文献

[1] Simkin T , Siebert L. Volcanoes of the world. Second edition. Tuc2 son. Arizona : Geoscience Press , Inc. ,1994. 26 - 33

[2]么枕生. 气候学原理. 北京:科学出版社, 1959

[3] Lamb H H. Volcanic dust in the atmosphere with a chronology and assessment of its meteorological significance. Phil . Trans. of Roy. Soc. London , 1970 , A , 266 :425 - 533

[4] Kelly P M , Jones P D , Robock A , et al . The cont ribution of Hubert H. Lamb to the study of volcanic effects on climate. Weather ,1998 , 53 (7) : 209 - 222

[5] Sear C B , Kelly P M , Jones P D , et al . Global surface temperature responses to major volcanic eruptions. Nature , 1987 , 330 : 365 -367

[6] Lamb H H. Climate : Present , Past and Future. London : Methuen , 1972

[7]李晓东,王绍武,黄建平.火山喷发对气候影响信号的检测.应用气象学报,1993 ,4 (4) :458 - 467

[8]李晓东,王绍武,黄建平.火山活动对气候影响的数值模拟研究.应用气象学报,1994 ,5 (1) :90 - 97

[9]李晓东.火山活动对全球气候的影响. 北京: 中国科学技术出版社, 1995

[10] Bradley R S , Jones P D. Records of explosive volcanic eruptions over the last 500 years.


Climate Since AD1600 , 1992. 606 - 622

[11] Robock A , Mao Jianping. Winter warming f rom large volcanic eruptions. Geophysical Research Letters , 1992 , 19 (24) : 2405- 2408

[12] Briffa K R , Jones P D , Schweingruber F H , et al . Influence of volcanic eruptions on Northern Hemisphere summer temperature over the past 600 years. Nature , 1998 , 393 : 450 - 455 (R)

[13] Jones P D , Briffa K R , Schweingruber F H. Tree2ring evidence of the widespread effects of explosive volcanic eruptions. Geophysical Research Letters , 1995 , 22 (11) : 1333 - 1336 (R)

[14] Pollack J B , Toon O B. Volcanic explosions and climatic change : a theoretical assessment . Journal of Geophysical Research , 1976 , 81 (6) :1071 - 1083

[15] Robock A. Volcanic eruptions and climate. Rev. Geophys. , 2000 , 38 : 191 - 219

[16]徐群.太阳常数、 火山灰和长期预报.气象,1983 , (6) :7 - 10

[17]汪宏七,赵高祥. 火山气溶胶的辐射影响. 大气科学,1992 ,16(6) :755 - 760

[18] Adams J B , Mann M E , Ammann C M. Proxy evidence for an El Nino2like response to volcanic forcing. Nature , 2003 , 426 : 274 -278

[19]  Cobb K M , Charles C D , Edwards R L , et al . El Nino2Southern Oscillation and t ropical Pacific climate during the last millennium. Nature , 2003 , 424 : 271 - 276

[20] Kelly P M , Sear C B. Climatic impact of explosive volcanic eruptions. Nature , 1984 , 311 :740 - 743

[21] Robock A. The dust cloud of the century. Nature , 1983 , 301 : 373 - 374

[22]Taylor B L. Volcanic eruptions and long term temperature records : an empirical search for cause and effect . Quart . J . Roy. Meteor . Soc., 1989 , 106 : 175 – 199

[23]Kelly P M , Jones P D , Jia Pengqun. The spatial response of the climate system to explosive volcanic eruptions. International Journal of Climatology , 1996 , 16 (5) : 537 - 550

[24]Crowley T J . Causes of climate change over the past 1000 years. Science , 2000 , 289 : 270 - 277

[25]Hansen J , Lacis A , et al . Potential climate impact of Mount Pinatubo eruption. Geophysical Research Letters , 1992 , 19 ( 2) : 215 - 218

[26]Parker D E , Wilson H , Jones P D , et al . The impact of Mount Pinatubo on world2wide temperatures. International Journal of Climatology , 1996 , 16 (5) : 487 - 497

[27]徐群.皮纳图博火山云对 1992 年大范围气候的影响.应用气象学报,1995 ,6 (1) :25 - 42

[28]IPCC. Climate Change : The Scientific Basis. Cambridge : Cambridge University Press , 2001. 121

[29]张先恭,张富国.火山活动与我国旱涝、 冷暖的关系.气象学报,1985 ,3 (2) :196 - 207

[30]贾朋群,石广玉.50 年火山喷发和太阳活动对我国气候影响的研究. 高原气象,2001 ,20 (3) :225 - 233

[31]侯章栓,李晓东.近百年全球气候变化与外强因子信号检测. 北京大学学报(自科版) , 2000 ,36 (5) :641 - 650

[32]刘永强,李月洪,贾朋群.低纬和中高纬度火山爆发与我国旱涝的联系.气象,1993 ,19 (11) :3 - 7

[33]张富国,张先恭.强火山爆发与我国华北地区夏季旱涝的关系. 灾害学,1994 ,9 (2) :69 - 73

[34]徐群. 1980 年夏季我国天气气候反常和 St . Helens 火山爆发的影响.气象学报,1986 ,44 (4) :426 – 432

[35]Keeley, J.E. Native American impacts on fire regimes of the California coastal ranges. J. Biogeogr. 2002, 29: 303~320

[36]Amiro, B.D., Todd, J.B., Wotton, B.M., Logan, K.A.,Flannigan, M.D., Stocks, B.J., Mason, J.A., Skinner, W.R.,Martell, D.L., and Hirsch, K.G. 2001. Direct carbon emissions from Canadian forest fires, 1959 to 1999. Can.J. For. Res. 31:512~525

[37] Aulair A. N. D. and Carter T. B. Forest wildfires as a recent source of CO2 at northern latitudes. Can. J.ForRes.,1993, 23:1528~1536

[38] Dixon R. K. and Krankina, O. N.. Forest fires in Russia: carbon dioxide emissions to the atmosphere. Can.J. fore. Res. 1993, 23:700~705

[39]郭增建.海洋中和海洋边缘的巨震是调节气候的恒温器之一[J].西北地震学报,2002,24(3):287

[40]杨冬红,杨学祥,刘财.20041226印尼地震海啸与全球低温[J].地球物理学进展,2006,21(3):1023-1027.

[41]杨冬红,杨学祥.海洋中和海洋边缘巨震是调节气候恒温器理论的检验[J].西北地震学报.2005,27(1):96.

[42]West rich H R , Gerlach T M. Magmatic gas source for the st ratospheric SO2 cloud f rom the J une 15 , 1991 , eruption of Mount Pinatubo. Geology , 1992 , 20 : 867870

[43]Gerlach T M. Present2day CO2 emissions f rom volcanos. EOS , 1991 , 72 (23) :249 , 254255

[44]夏成,朱永峰,火山气体喷发量的一种计算方法以汉诺坝浮岩为例,矿物岩石地球化学通报,1998

[45]Simkin T,Siebert L,McClelland L,et al.Volcanoes of the World-A regional directory Gazeteer and Chronology of Volcanism during the last 10,000 years.Stroudsburg Pennsylvania:Hutchinson Ross Publishing Company,1981:1-200

[46]Francis P.Volcanoes A Planetary perspective.New York:Oxford University Press,1993:1-443

[47]Robock A,Free M.The volcanic record in ice cores for the past 2000 years.In:Jones P,Bradley R,Jouzel J eds.Climatic Variations and Forcing Mechanisms of the Last 2000 Years.New York:Springer-Verlag,1996:533-546

[48]张先恭,张富国.火山活动与我国旱涝冷暖的关系.气象学报1985 13 2 196-1207

[49]Denton G H,Karlen W.Holocene climate variations-Their pattern and possible cause.Quaternary Research,1973,3:155-205

[50]O'Brien S R,Mayewski P A.Complexity of Holocene climate as reconstructed from a Greenland Ice Core.Science 1995

[51] Bond G,Showers W,Cheseby M,et al.A pervasive millennial-scale cycle in North Atlantic Holocene and glacial climates. Science,1997,278:1257-1266

[52]王绍武董光荣.中国西部环境特征及其演变.见秦大和主编.中国西部环境演变评估第一卷.北京:科学出版社,2002.39-46

[53] Beer J,Mende W,Stellmacher R.The role of the sun in climate forcing.Quaternary Science Reviews,2000,19:403-415

[54]刘健,陈星于革等.东亚小冰期气候形成中太阳辐射和火山灰作用的敏感性试验.湖泊科学2002 14 2 97-105270(5244):1962-196420湖泊科学15

[55]Zielinski G A.Stratospheric loading and optical depth estimates of explosive volcanism over the last 2100 years derived from the Greenland Ice Sheet Project 2 ice core.Journal of Geophysical Research,1995,100:20937-20955

[56]Lamb H H. Climate: Present, Past and Future. London: Methuen,1972

[57]Simkin T, Siebert L. Volcanoes of the world. Second edition. Tucson. Arizona:Geoscience Press, Inc.,1994. 26-33

[58]Kelly P M, Jones P D, Robock A, et al. The contribution ofHubert H. Lamb to the study of volcanic effects on climate. Weather,1998, 53(7): 209-222

[59]Sear C B, Kelly P M, Jones P D, et al. Global surface temperature responses to major volcanic eruptions. Nature, 1987, 330: 365-367

[60]李晓东,王绍武,黄建平.火山喷发对气候影响信号的检测.应用气象学报,1993,4(4):458-467

[61]李晓东,王绍武,黄建平.火山活动对气候影响的数值模拟研究.应用气象学报,1994,5(1):90-97

[62]李晓东.火山活动对全球气候的影响.北京:中国科学技术出版社, 1995

[63]Bradley R S, Jones P D. Records of explosive volcanic eruptions over the last 500 years. Climate Since AD1600, 1992. 606-622

[64]Robock A, Mao Jianping. Winter warming from large volcanic eruptions. Geophysical Research Letters, 1992, 19(24): 2405-2408

[65]Briffa K R, Jones P D, Schweingruber F H, et al. Influence of volcanic eruptions on Northern Hemisphere summer temperature over the past 600 years. Nature, 1998, 393: 450-455 (R)

[66]Jones P D, Briffa K R, Schweingruber F H. Tree-ring evidence of the widespread effects of explosive volcanic eruptions. Geophysical Research Letters, 1995, 22(11): 1333-1336 (R)

[67]Pollack J B, Toon O B. Volcanic explosions and climatic change: a theoretical assessment. Journal of Geophysical Research, 1976, 81(6):1071-1083

[68]RobockA. Volcanic eruptionsand climate. Rev. Geophys., 2000, 38:191-219

[69]徐群.太阳常数、火山灰和长期预报.气象,1983,(6):7-10

[70]汪宏七,赵高祥.火山气溶胶的辐射影响.大气科学,1992,16(6):755-760

[71]Adams J B, Mann M E, Ammann C M. Proxy evidence for an El Nino-like response to volcanic forcing. Nature, 2003, 426: 274-278

[72]Cobb K M, Charles C D, Edwards R L, et al. El Nino-Southern Oscillation and tropical Pacific climate during the last millennium. Nature, 2003, 424: 271-276

[73]Kelly P M, Sear C B. Climatic impact of explosive volcanic eruptions. Nature, 1984, 311:740-743

[74]Robock A. The dust cloud of the century. Nature, 1983, 301:373-374

[75]Taylor B L. Volcanic eruptions and long term temperature records: an empirical search for cause and effect. Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 1989, 106: 175-199

[76]Kelly P M, Jones P D, Jia Pengqun. The spatial response of the climate system to explosive volcanic eruptions. International Journal of Climatology, 1996, 16(5): 537-550

[77]Crowley T J. Causes of climate change over the past 1000 years. Science, 2000, 289: 270-277

[78]Hansen J, Lacis A, et al. Potential climate impact of Mount Pinatubo eruption. Geophysical Research Letters, 1992, 19(2):215-218

[79]Parker D E, Wilson H, Jones P D, et al. The impact of Mount Pinatubo on world-wide temperatures. International Journal of Climatology, 1996 , 16(5): 487-497

[80]徐群.皮纳图博火山云对1992年大范围气候的影响.应用气象学报,1995,6(1):25-42

[81]IPCC. Climate Change: The Scientific Basis. Cambridge: Cambridge University Press, 2001. 121

[82]张先恭,张富国.火山活动与我国旱涝、冷暖的关系.气象学报,1985,3(2):196-207

[83]贾朋群,石广玉.50年火山喷发和太阳活动对我国气候影响的研究.高原气象,2001,20(3):225-233

[84]侯章栓,李晓东.近百年全球气候变化与外强因子信号检测.北京大学学报(自科版), 2000,36(5):641-650

[85]刘永强,李月洪,贾朋群.低纬和中高纬度火山爆发与我国旱涝的联系.气象,1993,19(11):3-7

[86]张富国,张先恭.强火山爆发与我国华北地区夏季旱涝的关系.灾害学,1994,9(2):69-73

[87]徐群.1980年夏季我国天气气候反常和St.Helens火山爆发的影响.气象学报,1986,44(4):426-432

[88]Allard P.Eruptive and diffuse emissions of CO2 from Mount Etna. Nature,1991,351∶387~391

[89]Westrich H R,Gerlach T M.Magmatic gas source for the stratospheric SO2cloud from the June 15,1991,eruption of Mount Pinatubo.Geology,1992,20∶867~870

[90]Zhu Y F.Earth degassing and its environmental effects.In:Chen Y J et al eds.China’s Postdoctors’Contribution to the 30th Interational Geological Congress.Beijing:China Petrolum Industry Press,1996.265~269.

[91]朱永峰,张传清·硅酸岩熔体结构学(含岩浆熔体中的挥发性组分北京:地质出版社,1996·186·

[92] Mass C FPortman D A. Major volcanic eruptions and elimate: A critical evaluation. Journal19892:566-593 of climate19892:566-593

[93]张莞莹主编.气象学与气候学.北京:北京师范大学出版社,1991.410-413

[94]徐群.近百年北半球中纬度火山灰尘幕指数的估量.地球物理学报,198528(6):558-568

[95] Nell R E Stratospheric temperature change from the Mt. Agung volcanic eruption of 1963. Journal of Atmospheric sciences197067:12311238

[96]BradleyRS(1988): The explosive volcanic eruption signal in northern hemisphere continental temperature records,Climate Change,12, 221—243.

[97]Bradley RS and Jones PD(1993):“Little Ice Age”summer temperature variations: Their nature and relevance to recent global warm-ing trends,Holocene, 3, 367—376.

[98]Bradley RS and Jones PD(1995): Records of explosive volcanic eruption over the last 500 years, In: Climate since A.D.1500, Ed.by Bradley RS and Jones PD , Routledge, London, 606—622.

[99]Cadle RD, Kiang CS and Louis JF(1976): The global scale dispersion of the eruption clouds from major volcanic eruptions, Journal of Geophysical Research, 81, 3125—3132.

[100]Cadle RD (1980): A comparison of volcanic with other fluxes of atmospheric trace gas continents, Reviews of Geophysics, 18, 746—752.

[101]Clausen HB and Hammer CU (1988): The Laki and Tambora eruptions as revealed in Greenland ice cores from 11 locations, Annals of Glaciology, 10, 16—22.

[102]Clausen HB, Hammer CU, Christensen J, Hvidberg CS, Dahl-Jensen D, LegrandMand Steffensen JP (1995): 1250 years of global volcanism as revealed by central Greenland ice cores, In: Ice Core Studies of Global Biogeochemical Cycles, NATO ASI Ser.,Vol.I30, Ed. by Delmas RJ, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 175—194.

[103]Clausen HB, Hammer CU, Hvidberg CS, Dahl-Jensen D, Steffensen JP, Kipfstuhl J and Legrand M(1997): A comparison of the volcanic records over the past 4000 years from the Greenland Ice Core Project and Dye 3 Greenland ice cores, Journal of Geo-physical Research, 102, 26707—26723.

[104]Cole-Dai J, Mosley-Thompson E and Thompson LG(1997): Annually resolved volcanic history from two Antarctic ice cores, Journal of Geophysical Research, 102, 16761—16771.

[105]Cole-Dai J, Mosley-Thompson E and Thompson LG (1997): Quantifying the Pinatubo volcanic signal in south polar snow, Geophysical Research Letter, 24, 2679—2682.

[106]Cole-Dai J and Mosley-Thompson E(1999): The Pinatubo eruption in South Pole snow and its potential value to ice core pale volcanic records, Annals of Glaciology, 29, 99—105.

[107]Cole-Dai J, Mosley-Thompson E, Wight SP and Thompson LG(2000): A 4100-year record of explosive volcanism from an East Antarctica ice core, Journal of Geophysical Research, 105, 24431—24441.

[108]Cuffey KM, Clow GD, Alley RB, Stuiver M, Waddington ED and Saltus RW(1995): Large Arctic temperature change at the Wis-consin-Holocene glacial transition, Science, 270, 455—458.

[109]Dai J, Mosley-Thompson E and Thompson LG(1991): Ice core evidence for an explosive tropical volcanic eruption 6 years preceding Tambora, Journal of Geophysical Research, 96, 17361—17366.

[110]Dawson AG(1992): Ice Age Earth, Routledge, London and NewYork, 180—198.

Delmas RJ, Legrand M, Aristarain AJ and Zanolini F (1985): Volcanic deposit in Antarctic snow and ice, Journal of Geophysical Research, 90, 12901—12920.

[111]Delmas RJ, Kirchner S, Palais JM and Petit J-R (1992): 1000 years of explosive volcanism recorded at the South Pole, Tellus, 44B,335—350.

[112]Fisher DA, Koerner RM, Bourgeois JC, Zielinski G, Wake C, Hammer CU, Clausen HB, Gundestrup N, Johnsen S, Goto-Azuma K, Hondoh T, Blake E and GerasimoffM(1998): Penny ice cap cores, Baffin island, Canada and the Wisconsinan Foxe Dome connection: two states of Hudson bay ice cover, Science, 279, 692—695.

[113]Hammer CU, ClausenH B, Dansgaard W, GundestrupN, Johnsen S and ReehN(1978): Dating of Greenland ice cores by flow models, isotopes, volcanic debris and continental dust, Journal of Glaciology, 20, 3—26.

[114]Hammer CU (1980): Acidity of polar ice cores in relation to absolute dating, past volcanism and radio-echoes, Journal of Glaciology,25, 359—372.

[115]Hammer CU, Clausen HB and Dansgaard W (1980): Greenland ice sheet evidence of post-glacial volcanism and its climatic impact, Nature, 288, 230—235.

[116]Hammer CU (1983): Initial direct current in the buildup of space charges and the acidity of ice cores, The Journal of Physical Chemistry, 87, 4099—4103.

[117]Hammer CU (1985): The influence on atmospheric composition of volcanic eruptions as derived from ice-core analysis, Annals of Glaciology, 7, 125—129.

[118]Hammer CU (1989): Dating by physical and chemical seasonal variations and reference horizons, In: The Environmental Record in Glaciers and Ice Sheets, Ed. by Oeschger H and Langway CCJr, John Wiley&Sons Limited, 99—121.

[119]Hammer CU, Clausen HB, Langway CCJr (1994): Electrical conductivity method (ECM) stratigraphic dating of the Byrd Station ice core, Antarctica, Annals of Glaciology, 20, 115—120.

[120]Hammer CU, Clausen HB, Langway CCJr(1997): 50000 years of recorded global volcanism, Climate Change, 35, 1—15.

[121]Hitchman M H, McKay M and Trepte CR (1994): A climatology of stratospheric aerosol, Journal of Geophysical Research, 99, 20689—20700.

[122]Hunt B G (1977): A simulation of the possible consequences of a volcanic eruption on the general circulation of the atmosphere, Monthly Weather Review, 105, 247—260.

[123]Hunt B G (1998): Natural climatic variability as an explanation for historical climatic fluctuations, Climatic Change, 38, 133—157.

[124]KohnoM, Kusakabe M and Fujii Y(1998): Evaluation of SO2emission from the 1982 eruption of El Chichon by glaciological and satellite methods, Antarctic Record, 42, 121—130.

[125]Lamb H.H (1970): Volcanic dust in the atmosphere: with a chronology and assessment of its meteorological significance, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, A266, 425—533.

[126]Langway CCJr, Clausen HB and Hammer CU (1988): An inter-hemispheric volcanic time-marker in ice cores from Greenland and Antarctica, Annals of Glaciology, 10, 102—108.

[127]Langway CCJr, Osada K, ClausenHB, Hammer CU, ShojiHandMitani A(1994): New chemical stratigraphy over the last millennium for Byrd Station, Antarctica, Tellus, 46B, 40—51.

[128]Langway CCJr, Osada K, Clausen HB, Hammer CU and Shoji H (1995): A 10-century comparison of prominent bipolar volcanic events in ice cores, Journal of Geophysical Research, 100, 16241—16247.

[129]Legrand MR and Delmas RJ (1984): The ionic balance of Antarctic snow———A 10-year detailed record, Atmospheric Environment, 18, 1867—1874.

[130]Legrand M and Delmas RJ (1987): A 220-year continuous record of volcanic H2SO4in the Antarctic ice sheet, Nature, 327, 671—676.

[131]Legrand M, Feniet-Saigne C, Saltzman ES, Germain C, Barkov NI and Petrov VN(1991): Ice-core record of oceanic emissions of diethyl surphide during the last climate cycle, Nature, 350, 144—146.

[132]LegrandM(1995): Sulfur-derived species in polar snow: A review, In: Ice Core Studies of Global Biogeochemical Cycles, NATO ASI Ser., Vol.I30, Ed. by Delmas RJ, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 91—119.

[133]Legrand M and Wagenbach D(1999): Impact of Cerro Hudson and Pinatubo volcanic eruptions on the Antarctic air and snow chemistry, Journal of Geophysical Research, 104, 1581—1596.

[134]LyonsWB, Mayewski PA, Spencer MJ, Twickler MS and Graedel TE(1990): A northern hemispheric volcanic chemistry record (1869-1984) and climatic implications using a south Greenland ice core, Annals of Glaciology, 14, 176—182.

[135]Mass CF and Portman DA (1989): Major volcanic eruptions and climate: a critical evaluation, Journal of Climate, 2, 566—593.

McCormick MP, Thomason LW and Trepte CR (1995): Atmospheric effects of the Mt [107] Pinatubo eruption, Nature, 373, 399—404.

[136]Moore JC, Harita H and Maeno N (1991): A continuous 770-year record of volcanic activity from East Antarctica, Journal of Geophysical Research, 96, 17353—17359.

[137]Moore JC, Wolff EW, ClausenH B and Hammer CU (1992): The chemical basis for the electrical stratigraphy of ice, Journal of Geophysical Research, 97, 1887—1896.

[138]Palais JM, Germani MS and Zielinski GA(1992): Inter-hemispheric transport of volcanic ash from a 1259 volcanic eruption to the Greenland and Antarctic ice sheets, Geophysical Research Letters, 19, 801—804.

[139]Pollack JB, OwensTB, Sagan C, SummersA, Baldwin B and Van CampW(1976): Volcanic explosions and climate change: A theoretical assessment, Journal of Geophysical Research, 81, 1071—1083.

[140]Robock A (1991): The volcanic contribution to climate change of the past 100 years, In: Greenhouse-Gas-Induced Climate Change:

[141]A Critical Appraisal of Simulations and Observations, Ed. by Schlesinger ME, Elsevier Sci., NewYork, 429—444.

[142]Robock A and FreeMP(1995): Ice cores as an index of global volcanism from 1950 to the present, Journal of Geophysical Research,100, 11549—11567.

[143]Robock A and Free MP (1996): The volcanic record in ice cores for the past 2000 years, In: Climate Variations and Forcing Mechanism of the Last 2000 Years, NATO ASI Ser., Vol.I41, Ed. by Jones PD, Bradley RS and Jouzel J, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 533—546.

[144]Robock A(2000): Volcanic eruptions and climate, Reviews of Geophysics, 38, 191—219.

[145]Self S, Rampino MR and Barbara JJ(1981): The possible effects of large 19th and 20th century volcanic events upon zonal and hemispheric surface temperatures, Journal of Volcanol. Geothermal. Research, 11, 41—60.

[146]Stothers RB(1996): The great dry fog of 1783,Climate Change, 32, 79—89.

[147]Stuiver M, GrootesPM and BraziunasTF(1995): The GISP2δ18O climate record of the past 16,500 years and the role of the Sun, oceans and volcanoes, Quaternary Research, 44, 341—354.

[148]StuiverM, BraziunasTF, GrootesPM(1997): Isthere evidence for solar forcingof climate in the GRIP2 oxygen isotope record?Quaternary Research, 48, 259—266.

[149]Taylor K, Alley R, Fiacco J, Grootes P, Lamorey G, Mayewski P and SpencerMJ(1992): Ice-core dating and chemistry by direct current electrical conductivity, Journal of Glaciology, 38, 325—332.

[150]Taylor KC, Hammer CU, Alley RB, Clausen H B, Dahl-Jensen D, GowAJ, Gundestrup N S, Kipfstuhl J, Moore JC and Waddington ED(1993): Electrical conductivity measurements from the GISP2 and GRIP Greenland ice cores, Nature, 366, 549—554.

[151]White DE, White JWC, Steig EJ and BarlowLK(1997): Reconstructing annual and seasonal climatic responses from volcanic events since A.D.1270 as recorded in the deuterium signal from the Greenland Ice Sheet Project 2 ice core, Journal of Geophysical Research, 102, 19683—19694.

[152]Wolff EW, Moore JC, Clausen H B, Hammer CU, Kipfstuhl J and Fuhrer K(1995): Long-term changes in the acid and salt concentrations of the Greenland Ice Core Project ice core from electrical stratigraphy, Journal of Geophysical Research, 100, 16249—16263.

[153]ZhangMJ, Li ZQ, Xiao CD, Qin DH, YangHA, Kang JC and Li J(2002): A continuous 250-year record of volcanic activity from Princess Elizabeth Land, East Antarctica, Antarctic Science, 14, 55—60.

[154]Zielinski GA, Mayewski PA, Meeker L D, WhitlowS, Twickler M S, Morrison M, Meese DA, GowAJ and Alley RB (1994): Record of volcanism since 7000 B.C. from the GISP2 Greenland ice core and implications for the volcanic-climate system, Science, 264, 948—952.

[155]Zielinski GA (1995): Stratospheric loading and optical depth estimates of explosive volcanism over the last 2100 years derived from the Greenland Ice Sheet Project 2 ice core, Journal of Geophysical Research, 100, 20937—20955.

[156]Zielinski GA, Mayewski PA, MeekerLD, WhitlowS andTwicklerMS(1996): A110000 year record of explosive volcanism from the GISP2 (Greenland) ice core, Quaternary Research, 45, 109—118.

[157]Zielinski GA, Mayewski PA, Meeker LD, Whitlow S, Twickler MS and Taylor K(1996): Potential atmospheric impact of the Tobamega-eruption ~71000 years ago, Geophysical Research Letters, 23, 837—840.

[158]Zielinski GA, Mayewski PA, Meeker LD, Gr nvold K, Germani MS, Whitlow S, Twickler MS and Taylor K(1997): Volcanic aerosol records and tephrachronology of the Summit, Greenland, ice cores,  ournal of Geophysical Research, 102, 26625—

26640.

[159]Zielinski GA, Dibb JE, Yang Q, Mayewski PA, Whitlow S and Twickler MS(1997): Assessment of the record of the 1982 El Chichon eruption as preserved in Greenland snow, Journal of Geophysical Research, 102, 30031—30045.

[160]Zielinski GA (2000): Use of paleo-records in determining variability within the volcanism-climate system, Quaternary Science Reviews, 19, 417—438.

[161]Bergeron, Y. 1991. The influence of island and mainland lakeshore landscape on boreal forest fire regime. Ecology 72: 1980-1992.

[162]Bergeron, Y. and Archambault, S. 1993. Decreasing frequency of forest fires in the southern boreal zone of Quebec and its relation to global warming since the end of the "Little Ice Age." The Holocene 3: 255-259.

[163]Bergeron, Y., Gauthier, S., Kafka, V., Lefort, P. and Lesieur, D. 2001. Natural fire frequency for the eastern Canadian boreal forest: consequences for sustainable forestry. Canadian Journal of Forest Research 31: 384-391.

[164]Carcaillet, C., Bergeron, Y., Richard, P.J.H., Frechette, B., Gauthier, S. and Prairie, Y. 2001. Change of fire frequency in the eastern Canadian boreal forests during the Holocene: Does vegetation composition or climate trigger the fire regime? Journal of Ecology 89: 930-946.

[165]Colombo, S.J., Cherry, M.L., Graham, C., Greifenhagen, S., McAlpine, R.S., Papadopol, C.S., Parker, W.C., Scarr, T., Ter-Mikaelien, M.T. and Flannigan, M.D. 1998. The Impacts of Climate Change on Ontario's Forests. Forest Research Information Paper [166]Ontario Forest Research Institute, Ontario Ministry of Natural Resources, Sault Ste. Marie, Ontario, Canada.

[167]Cwynar, L.C. 1977. Recent history of fire of Barrow Township, Algonquin Park. Canadian Journal of Botany 55: 10-21.

[168]Foster, D.R. 1983. The history and pattern of fire in the boreal forest of southeastern Labrador. Canadian Journal of Botany 61: 2459-2471.

[169]Girardin, M. P., Tardif, J. and Flannigan, M.D. 2006. Temporal variability in area burned for the province of Ontario, Canada, during the past 2000 years inferred from tree rings. Journal of Geophysical Research 111: 10.1029/2005JD006815.

[170]Johnson, E.A., Fryer, G.I. and Heathcott, J.M. 1990. The influence of Man and climate on frequency of fire in the interior wet belt forest, British Columbia. Journal of Ecology 78: 403-412.

[171]Larsen, C.P.S. 1997. Spatial and temporal variations in boreal forest fire frequency in northern Alberta. Journal of Biogeography 24: 663-673.

[172]Meyer, G.A., Wells, S.G. and Jull, A.J.T. 1995. Fire and alluvial chronology in Yellowstone National Park: Climatic and intrinsic controls on Holocene geomorphic processes. Geological Society of America Bulletin 107: 1211-1230.

[173]Parker, W.C., Colombo, S.J., Cherry, M.L., Flannigan, M.D., Greifenhagen, S., McAlpine, R.S., Papadopol, C. and Scarr, T. 2000. Third millennium forestry: What climate change might mean to forests and forest management in Ontario. Forest Chronicles 76: 445-463.

[174]Pierce, J.L., Meyer, G.A. and Jull, A.J.T. 2004. Fire-induced erosion and millennial-scale climate change in northern ponderosa pine forests. Nature 432: 87-90.

[175]Pitkanen, A., Huttunen, P., Jungner, H., Merilainen, J. and Tolonen, K. 2003. Holocene fire history of middle boreal pine forest sites in eastern Finland. Annales Botanici Fennici 40: 15-33.

[176]Podur, J., Martell, D.L. and Knight, K. 2002. Statistical quality control analysis of forest fire activity in Canada. Canadian Journal of Forest Research 32: 195-205.

[177]Riano, D., Moreno Ruiz, J.A., Isidoro, D. and Ustin, S.L. 2007. Global spatial patterns and temporal trends of burned area between 1981 and 2000 using NOAA-NASA Pathfinder. Global Change Biology 13: 40-50.

[178]Rollins, M.G., Morgan, P. and Swetnam, T. 2002. Landscape-scale controls over 20th century fire occurrence in two large Rocky Mountain (USA) wilderness areas. Landscape Ecology 17: 539-557.

[179]Running, S.W. 2006. Is global warming causing more, larger wildfires? Sciencexpress 6 July 2006 10.1126/science.1130370.

[180]Stine, S. 1998. In: Issar, A.S. and Brown, N. (Eds.), Water, Environment and Society in Times of Climatic Change. Kluwer, Dordrecth, The Netherlands, pp. 43-67.

[181]Van Wagner, C.E. 1978. Age-class distribution and the forest fire cycle. Canadian Journal of Forest Research 8: 220-227.

[182]Weir, J.M.H., Johnson, E.A. and Miyanishi, K. 2000. Fire frequency and the spatial age mosaic of the mixed-wood boreal forest in western Canada. Ecological Applications 10: 1162-1177.

[183]Westerling, A.L., Hidalgo, H.G., Cayan, D.R. and Swetnam, T.W. 2006. Warming and earlier spring increases western U.S. Forest wildfire activity. Sciencexpress 6 July 2006 10.1126/science.1128834.

[184]Whitlock, C., Shafer, S.L. and Marlon, J. 2003. The role of climate and vegetation change in shaping past and future fire regimes in the northwestern US and the implications for ecosystem management. Forest Ecology and Management 178: 163-181.

[185]Woodhouse, C.A. and Overpeck, J.T. 1998. 2000 years of drought variability in the central United States. Bulletin of the American Meteorological Society 79: 2693-2714.

[186]Wotton, B.M. and Flanigan, M.D. 1993. Length of the fire season in a changing climate. Forest Chronicles 69: 187-192.

[187]http://www.fire.uni-freiburg.de/iffn/country/cn/cn_2.htm

 



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