经典温室效应理论与气候变暖的实际存在明显冲突的地方

IPCC第四次报告(AR4)承认“云反馈仍然是气候敏感性评估之不确定性的最大来源^[7]”，这表明未能确定水的影响。而第三次报告(TAR)的数据更直接，“自从20世纪50年代以来，全天最高和最低气温测量已覆盖50%以上的全球陆地面积，平均日平均最低气温的增温速率是最高气温的2倍，全天温度范围(DTR)减小0.8℃^[2]”。“从北半球中高纬度陆地大的和极端降水事件推断，总降水以一定比例迅速增大很可能已经发生了^[2]”。这些都是与水及水蒸汽有关的信息：云主要是水蒸汽凝结(华)生成；夜间增温速率更高与夜间水蒸汽凝结更多、释放的潜热量更大非常契合；而降水量的适时增加又与水蒸汽凝结更多很好地配合，这不应该只是一种巧合，因为，水蒸汽才是大气中最主要的温室气体^[6,8]，图1给出了直观的展示。它不仅吸收地球的红外辐射，也吸收太阳能的红外部分，能力远高于二氧化碳。事实上，大气中水蒸汽、云量及降水变化决定着天气(气候)变化，甚至就是天气变化本身。即便是针对短期的天气预报，也是用卫星“云”图来做辅助说明，完全用不着二氧化碳的信息。

为什么全球气候变暖进程中夜间增温幅度更大，为什么水蒸汽在高空凝结释放的潜热会影响到地表气温的变化，这些是经典大气物理学理论没有关注到的基础热学问题，也是基于CO₂的经典温室效应理论无法给出合理解释的。

图1  大气吸收光谱

为了更清晰地说明问题，我们来看看一年一度、从冬到夏的“自然”变暖情况。表1所示是中国南北主要城市的日较差表^[9]，它告诉我们，在1月~7月的自然变暖过程中，也是夜间增温速率高于白天，夏季的全天温度范围(DTR)小于冬季，与IPCC报告的结果一样。不仅如此，从北到南，即从哈尔滨、北京、武汉到广州，这一现象愈加明显，与当地降水特性非常吻合。

     表1   中国南北主要城市日较差表（1951年至1980年）

注：全天温度范围(DTR)是全天最高温度和最低温度之差，也称日较差、昼夜温差。

需要特别指出的是，1月~4月的情况非常有意义和价值。4月份，地处南部的广州是雨季，而位于北方的哈尔滨和北京则处于“天干物燥”的风季。这时广州的日较差最小，而哈尔滨和北京的日较差则最大。即从1月~4月的变暖过程中，气候干燥和潮湿地区的昼夜增温速率具有完全不同的性质。北方干燥地区白天增温速率更高，夜间增温速率相对较小，因此随着气候变暖，日较差增大——这与温室气体吸收与发射红外、昼夜差别不大的物理特性完全吻合。而此时的南方多雨水地区，还是夜间增温速率高于白天，且日较差减小更为显著。地处中国中部的武汉，这段时间的变暖特性介于二者之间，日较差几乎则没有变化。显然，表1的数据将水及水蒸汽对气候变化的影响完美地展现了出来，这说明经典温室效应理论存在严重不足。

图2是1905~2001中国近百年平均地表气温变化，来自中国科学院院士丁一汇先生团队的文章^[10]，丁一汇院士曾任IPCC第一工作组主席。尽管文章说，与全球一致，中国气候也是变暖的，如图中虚线所示。但无论如何，其具有周期性的特点十分明显，南开大学大气物理学教授温景嵩先生持相同看法^[11]。

图2  1905~2001中国近百年平均地表气温变化

中国科学院院士丁仲礼先生在其“试论应对气候变化中的八个核心问题[12]”的文章中肯定了太阳活动变化的影响：“根据观察资料，100多年前，地球处在小冰期，太阳活动强度为最低值，其后，太阳活动曲线呈波动状态，其中20世纪30、40年代为高值，60、70年代为低值，80年代后又有升高，这个特征同100年来的温度曲线高度相关，且其相关性远好于CO₂曲线，因为CO₂曲线没有这个‘波动性’，它只有持续增温的‘趋势性’。这样，可以肯定地说，100多年来0.74℃的增温至少有一部分由太阳活动变化造成。但这个比例有多大？目前还没有一致的结论。”

我国著名地理学家竺可桢先生的文章“中国近五千年来气候变迁的初步研究[4]”介绍：在近五千年中的最初二千年，即从仰韶文化到安阳殷墟，大部分时间的年平均温度高于现在2℃左右。一月温度大约比现在高3℃~5℃。得益于这一温暖的气候环境，中华民族发祥壮大，中华文明迅速发展。这一长达二千年的温暖期与人为二氧化碳排放毫无关系，说明地球气候变暖还存在不同于经典温室效应理论的热力学机制。虽然我们没有那个时期的历史记载，但“大禹治水”的故事却在华夏儿女中口口相传，而水汽变化正是天气变化乃至气候变化的根本体现，这是近乎于人人皆知的事实。

显然，气候变化主要取决于太阳作用下的水汽变化，以自然因素为主，基于CO₂的温室效应理论无法诠释地球气候变化(变暖)的历史。（注：0.74℃数据来自IPCC第四次报告）。