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气候变化：大趋势中的不确定性（转载）
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气候变化：大趋势中的不确定性
作者: 南方周末记者 黄永明 实习生 林吴颖
2010-01-13 17:35:41 来源:南方周末
不确定性并不代表我们可以忽视未来，不采取任何行动绝非明智的选择
英国气象局哈德利中心的杰夫·奈特（Jef Knight）和他的八名同事发现，全球变暖在过去10年里发生了停顿。从1999年到2008年，世界变暖了0.07°C±0.07°C，并不是预测中的0.20°C。考虑到厄尔尼诺和拉尼娜现象并进行修正后，气温变化的幅度刚好是0°C。他们的研究结果发表在今年的《美国气象学会公报》增刊上。
研究者们对于全球变暖“打盹”的确切原因持有不同解释，但一致的意见是，没有一种自然界的力量能够长时间对抗温室气体带来的变暖。在科学家的模型中，极少会出现长于15年的变暖暂停现象，所以许多人认为升温会在今后几年内恢复。
全球变暖仍然被看作是一个大趋势，尽管科学家的研究结果中仍然存在许多不确定性。
喜马拉雅山的未来
联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）在其第四份气候变化评估报告中指出，喜马拉雅山的冰川正在以超过世界其他地区的速度退缩，可能到2035年就会完全消失。
英国《自然》杂志报道说，不丹境内有983个冰川和2794个冰川湖，喜马拉雅山冰川的快速融化使得其中一些湖产生致命的洪水。图托麦措（Thorthormi）冰川湖是不丹最大的冰川湖，在10年前，科学家们还从未想过它会对人们构成什么威胁，2001年尼泊尔对区域威胁湖泊的研究中也还没有将它纳入视野。然而现在图托麦措的水塘正在以令人惊异的速度扩大。
不丹1994年的一次冰川洪水向河中释放了1800万立方米的水，造成21人死亡。一组科学家预测，由于图托麦措冰川湖不断增加的水压，它和另一个叫做Rapstreng的湖之间的冰碛可能在2010年垮塌，释放出5300万立方米的水。这一事件造成的死亡人数可能是1994年的十倍。
比测量中的不确定性更复杂的是“模型”的不确定性。
■英国一个研究小组发现，全球变暖在最近10年似乎出现了“打盹”现象，但是科学家相信，没有一种自然界的力量能够长时间对抗温室气体带来的变暖。
■印度冰川学家的一项新近研究认为喜马拉雅地区冰川加速融化的观点是一种错误的印象。但著名冰川学家瑞格诺表示，他不认为那篇报告能够得到数十年来的数据的支持。
■对于气候系统和气候变化可能带来的冲击，有很多情况是我们没有完全理解其物理、化学和生物过程的。这种不确定性比数字上的不确定性更难以描述和处理。
■问题的关键不是全球变暖，不是水，不是能源，不是饥饿，而是所有这些加在一起，是我们如何走上一个更聪明、更少自我毁灭的道路，以便在我们这个星球上生活下去。
“喜马拉雅地区变暖的速度比全球变暖的速度快五倍还要多。”美国宇航局（NASA）哥达德太空飞行中心的大气科学家威廉姆·劳（Wiliam Lau）说，“这种不同让我们不难得出结论，温室气体不是造成此区域变化的唯一因素。这里肯定有当地的现象在起作用。”
劳的一项新研究发现，亚洲的化石燃料燃烧产生的黑炭附着在尘土上随风飘到喜马拉雅地区时，会被困在山麓之间。黑炭吸收太阳辐射，在山体上空形成一层温暖的空气，这成为喜马拉雅山冰川冰雪融化的主因。
劳的研究结论是通过数值分析得到的，一些实地的考察计划正在试图验证他的结果。劳并不是第一个提出这个观点的人，此前已经有其他研究提出黑炭对于喜马拉雅地区升温的贡献与温室气体一样多。
此前有研究表明，自1960年代初以来，喜马拉雅冰川的面积已经减少了超过20％。在这种背景下，印度被认为是另一个受到喜马拉雅山冰川融水严重威胁的国家，它也成为媒体反映气候变化紧迫性的热点地区。相关报道称，距离加尔各答150公里的海边小岛苏得班斯原本有140个村庄，其中50个村庄已经被洪水冲毁，160人丧生。恒河的洪水被认为正在由于冰川的加速融化而变得越发暴戾。
然而，一项新近发表的研究却认为喜马拉雅地区冰川加速融化的观点是一种错误的印象。这种错误印象基于对少数冰川的研究，便得出了印度大约一万个喜马拉雅山冰川因气候变化而快速退缩的结论。
印度的冰川学家Vijay Kumar Raina在11月份发布的一份报告中，引用了数个印度研究小组的遥感和海拔5000米以上地区的考察结果，得到以上结论。他在报告中提到了恒河的源头之一甘戈里（Gangotri）冰川。该冰川在1934年到2003年间平均每年退缩22米，但在2004年和2005年，退缩速度减小到了每年12米，而自2007年9月起，退缩“处于停滞”。
克什米尔的希亚琴（Siachin）冰川长七十多千米，是世界上最长的高山冰川之一。有媒体报道称希亚琴冰川已经退缩了50％，而Raina说这是完全错误的。他在报告中称希亚琴冰川“在过去50年里没有显示出明显的退缩”。
美国《科学》杂志采访了几名西方的冰川学家，他们对Raina的报告表示赞同，即便该报告的结论与IPCC的报告相左。美国内布拉斯加大学的喜马拉雅山冰川专家约翰·施罗德（John Shroder）断言IPCC报告中关于喜马拉雅山冰川的判断是错误的。“他们只靠很少的数据就跳到结论上去了。”他说。
对于Raina等人观察到的现象的一种解释是，对喜马拉雅山冰川稳定性起到更大作用的是降雪状况而不是气温。此外，科学家对高海拔冰川对气候变化的响应时间尚未有充分的研究。
另有一项新近的研究还表明，恒河的水主要来自于雨季的降水，相比之下，冰川每年只贡献恒河水量的3％到4％。
不确定性的根源
美国卡内基梅隆大学的气候学家格兰杰·摩根（Granger Morgan）在2009年为美国国家大气和海洋管理局（NOAA）撰写的一份报告中描述了气候科学中的不确定性的根源。
第一个来源是测量中的随机错误。他举例说，你和你的朋友读同一个温度计的显示，读出的数字会有微小的差异。类似的情况也发生在更加先进的仪器上。另一种情况是系统错误。同样是温度计，生产过程中如果在玻璃上标注刻度时就有偏差，那么从这支温度计上读出的所有数字都会偏高或者偏低。同样的情况也会发生在更先进的仪器上。
比这些更为复杂的是“模型不确定性”。模型的作用是对未来有根据的猜测。科学家通过了解基本前提、评估潜在的效应并将附加的细节整合到模型中，便能够减少猜测并更加接近可能的未来状况。“决策者、管理者、实践者都喜欢确定的东西，他们寄希望于科学能够提供确定性。他们希望他们所采取的行动能够获得预期的效果。”美国雷斯岬观鸟站保育科学会的约翰·韦恩斯（John Wiens）及其同事在近期的《美国科学院院刊》（PNAS）上发表文章说，“但是他们似乎在每一个路口都要面对不断增加的不确定性。他们所依赖的系统不仅复杂，而且充斥着反馈、间接效应、非线性因素，所有这些都破坏了确定性。现在，不仅仅是未来总呈现出不确定，连预测未来所采用的工具都被包围在各种不确定性之中。”
一些模型的研究显示出与人们印象相反的结果。在一个包含了气候和地质异质性的模型里，2051到2080年间山区消失的物种的数量仅仅是单以气候考虑的模型的一半。但是，对于平原上的物种，前一个模型预测的数量则是后者的两倍。
发表在《全球生物地球化学循环》上的一篇文章则在模型中发现，当考虑到二氧化碳的肥效作用之后，它们就会抵消掉气温上升带来的负面作用，以前预测的大规模的植物死亡不会发生，赤道雨林的生物群落会保持不变或是由更潮湿和富饶的生物群落所代替。
在另一个个案研究中，失去“家园”的蝴蝶的种类并没有出现大幅度下降。由于未知的原因，这些蝴蝶能够在碎片化的森林里生存下来。“这些研究提示出了我们在模拟和预测气候变化对生物多样性的影响时遇到的不确定性的程度。”牛津大学长期生态实验室的凯西·威利斯（Kathy Wilis）在《科学》杂志上发表评论说。
“对于气候系统和气候变化可能带来的冲击，有很多情况是我们没有完全理解其物理、化学和生物过程的。这就是说，很多情况下我们不知道其内在的‘因果模型’。”摩根写道，“这种不确定性比数字上的不确定性更难以描述和处理。”就像是牛顿提出万有引力定律之前，人们隐约知道引力的存在，却不知道它是怎么运作的。
最后一种不确定性的来源是无知。“只有当我们积累到越来越多的证据，显示世界不是以我们认为的那种方式运行，科学家才会开始注意到也许有一些基本的东西是以前没有注意到的。”摩根写道，就好像伽利略注意到地球绕着太阳转，却不知道太阳也不是宇宙的中心，气候系统或气候变化的问题当中可能还存在一些我们仍然完全不知道的事情，我们现在甚至都不知道在研究中提出正确的问题。
现实是否比预测的糟糕
自IPCC第四份报告发布以来，它几乎成了人们了解气候变化的一个手册。许多时候，科学家会说“情况比IPCC的报告更糟糕”。然而，在另一些科学家看来，现实的情况是更为复杂的。
“事情比1970年代和1980年代时想的要更加糟糕。”美国斯坦福大学的气候科学家史蒂芬·施耐德（Stephen Schneider）最近在接受《科学》杂志采访时说，“但是只是少数事情‘比IPCC 2007报告更糟糕’。”
美国普林斯顿大学的地球科学家迈克尔·奥本海默（Michael Oppenheimer）有点担心气候预测中的不确定性没有被充分表达。“我们仍然无法预测海平面上升的幅度。”他说。
根据2007年发表在《科学》杂志上的一项预测，到2100年，海平面将上升将近1米。但在不同的模型得出的数字相差甚远，从数十厘米到2米不等。
奥本海默指出，在北极冰盖融化与海平面上升的问题上，我们需要小心不要把一个突发的变化推演到遥远的未来。“我有点关切的是，北极气候快速变化的紧迫性被过分强调了，或者说其中的不确定性没有被表达。”他说。
在12月14日的美国地球物理联合会（AGU）秋季会议上，美国阿拉巴马大学的气候学家罗伊·斯宾塞（Roy Spencer）在大会报告中讨论气候变化研究中因果关系问题带来的挑战。
研究气候模型的科学家们从卫星数据中发现，温暖的年份里云量较少。他们认为这是由于全球变暖导致了云的消散。如果是这样的话，那么就可能出现正反馈，发生强烈的全球变暖。
“我给他们的问题是，‘你们怎么知道不是云量较少造成了温暖的年份，而不是相反的过程？’结果他们不知道。他们回答不了这个问题。”斯宾塞说。
斯宾塞解释说，由于云非常复杂，我们对它们的理解又极为有限，因而IPCC的所有模型使用的都是经过高度简化的云参数来代表云。但是这些参数的计算是基于假定的因果关系之上的。
他认为这些假定可能导致人们的工作走向不正确的方向。斯宾塞自己的模型得出的结果是负反馈，与其他许多模型刚好相反。“全球变暖理论中的这个关键组成部分——云反馈——在现实的气候系统中是不可能直接测量的。”他说，“我们还没有发现一个鉴别因和果的好方法，所以我们无法直接测量云反馈。那么如果我们不知道反馈是怎么样的，我们也就仅仅是在猜测人类对于气候变化有多大影响。”
在去年的美国地球物理联合会秋季会议上，美国宇航局喷气推进实验室（JPL）的著名冰川学家艾瑞克·瑞格诺（Eric Rignot）在报告的结尾说，面对海平面上升，“我们不需要往山上跑，走路就行了”。
他最近对南方周末记者说，他这样说并不是否定气候变化的严重性，“我们不会很轻易地就阻止海平面上升，它不会来得很快，但它是我们需要适应而非控制的事情。”“所以在我的想法里，毫无疑问我们要迁到山上去。没有必要恐慌，但也不应认为这件事不会发生。它会发生的。”瑞格诺说。
“我不认为气候快速变化的紧迫性被过分强调了。我不认为其中的不确定性没有被充分表达。我不认为那篇喜马拉雅山冰川没有融化的报告能够得到数十年来的数据的支持。”瑞格诺表示。
“在我研究的领域，现实远远超出了预测。”瑞格诺说，“世界上每个地方的冰川都在快速融化。我们认为永恒不变的冰盖，尤其是在南极洲，已经要让海平面在2100年上升1米。”他说。
摩根在其主笔的报告中归纳出当前气候变化的三条基本认知：1）燃烧煤、石油和天然气或地面上的植物燃烧，二氧化碳会产生被释放到大气层中。这一点上是没有不确定性的。2）由于二氧化碳能够吸收热量，所以过多的二氧化碳会使气温上升，最终导致气候变化。至于气温会上升多少、速度多快，以及类似问题中的细节存在不确定性。3）为了降低二氧化碳浓度，排放量必须大幅削减。这个基本事实上不存在不确定性，但是减排的速度要多快、程度要多大才能使大气中的二氧化碳浓度达到稳定，这其中存在不确定性。
“但是不确定性并不代表我们可以忽视未来，不采取任何行动绝非明智的选择。”韦恩斯等人表示。
瑞格诺认为，我们面临的问题是：我们要如何适应？我们如何更加聪明地使用我们这个行星上的环境资源？“问题的关键不是全球变暖，不是水，不是能源，不是饥饿，而是所有这些加在一起，是我们如何走上一个更聪明、更少自我毁灭的道路，以便在我们这个星球上生活下去。”瑞格诺说。
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