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我所研究厘清了有关全球气候增暖减缓存在性的科学争议

时间:2022.03.10 来源:物理海洋室 字号

本世纪初,大气中温室气体浓度持续飙升,但全球增暖速率却出人意料地放缓了脚步,出现了全球增暖减缓现象(简称为Hiatus现象),挑战了公认的“人类活动导致全球增暖”的观点,引发科学界和公众的热议。然而,一些学者在国际顶级期刊发文声称,所谓的Hiatus现象根本不存在,只是数据观测偏差和时段选择偏差所造成的假象,引起了学界对Hiatus存在性的争论。近日,我所研究人员基于大量的多源全球温度资料,系统地分析了本世纪初Hiatus现象的存在性,发现Hiatus是气候自然变率迭加在人为增暖趋势上所造成的一种短期表象,学界诸多文章的争议主要源于所选时段、数据集和减缓参考阈值的差异。该结果从本质上澄清了关于Hiatus存在性的争议,为科学、准确地评价气候变化提供了新的科学认知。

实测的温度变化不仅包含长期趋势,还包含各尺度准周期性波动,长期趋势反映了人为排放温室气体所造成的全球增暖信号,而各尺度波动则反映了气候系统内部的自然变率信号。因此,不应把温室气体与实测温度进行直接关联分析。该研究通过综合、全面地分析本世纪初全球增暖速率的变化特征,发现Hiatus存在性争议主要源于所选时段、数据集和减缓参考阈值的差异。本质上,前人研究是通过比较实测的全球增暖速率和一个给定的参考阈值来判断增暖减缓与否。一方面,全球增暖速率通常通过计算全球温度的短期线性趋势来获取。该方法无法区分长期增暖信号和短期自然变率信号,因此对时段和数据集的选取极为敏感。使用不同的时段或不同的数据集,常得到截然不同的增暖速率,这就直接导致了科学界对Hiatus存在性的激烈争论。另一方面,迄今为止还没有统一的Hiatus定义,不同研究中的Hiatus定义呈多样化的特点,且不同的定义给定了不同的减缓参考阈值。因此,即使针对同样的增暖速率,参考不同的阈值也会得出不同的结论(图1),这进一步加剧了对Hiatus存在性的争论,导致Hiatus的存在性难以明确。

该研究创新性地从Hiatus事件出现概率的角度将学界以往研究所得出的不同结论有机统一起来,并明确指出本世纪初确实出现了Hiatus现象。研究发现,不管采用哪种定义、哪种数据集,本世纪初出现Hiatus的概率都显著高于上世纪末(图1)。特别地,与上世纪末的强增暖相比,本世纪初的确处于一个弱增暖阶段,因此呈现出年代尺度的增暖减缓。

研究进一步指出,这种年代尺度(十几年)的Hiatus现象与百年尺度的人为增暖趋势并不矛盾。该Hiatus现象只是短期的气候自然变率迭加在长期的人为增暖趋势上所造成的一种暂时的表象。剥离掉气候自然变率后,真正的人为增暖趋势与温室气体的持续积累具有非常好的对应关系。增暖趋势显示自19世纪末以来全球一直在加速变暖,从未出现过减缓(图2)。该结果澄清了科学界关于Hiatus事件存在与否的争论,厘清了增暖减缓的表象与人类活动导致的持续增暖趋势之间的本质差异。

相关研究结果以“Revisiting the existence of the global warming slowdown during the early 21st century”为题发表于气候领域的国际权威学术期刊《Journal of Climate》。我所魏萌副研究员为论文第一编辑,乔方利研究员为通讯编辑。该研究得到国家自然科学基金创新研究群体项目和国家重点研发计划项目等的支撑。

图1 不同定义条件下增暖减缓时期的增暖速率。

图2 人为增暖趋势(紫色曲线)的瞬时增暖速率(红色曲线)。


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