主题：【读书笔记】IPCC究竟讲了什么？28 预估：情景和气温 -- 橡树村
橡树村:【读书笔记】IPCC究竟讲了什么？28 预估：情景和气温
另外一个比较吸引眼球的预估是对海平面升高的预测。在A1B情景下，预估2000年到2020年之间热膨胀导致的海平面上升为每年1.3+-0.7毫米，这个估计实际上低于1993年到2003年之间观测到的因为热膨胀导致的海平面上升的速率每年1.6+-0.6毫米，不过这个差异还算是在不确定性的区间内。在这个时间段，其他几个情景预估得到的结果也基本上相似，说明这些不同的情景在短期内产生的差别并不明显，与这个时间段对全球平均气温的预测类似。不过到了21世纪末期，不同情景的差异就出来了。到21世纪最后十年，所有情景预估得到的全球平均海平面会比1980年至1999年的平均升高。具体地说，B1情景，升高0.18到0.38米；A1T情景，升高0.20到0.45米；B2情景，升高0.20到0.43米；A1B情景，升高0.21到0.48米；A2情景，升高0.23到0.51米；A1F1情景，升高0.26到0.59米。这里面，热膨胀贡献了大约75%。除了B1情景，其他情景的预测结果都高于1961到2003年间的海平面上升速度。当然，前面讲过，关于海平面升高的研究，到AR4的时候，仍然非常有限，很多重要因素还没有包括在内，结果仍然有很大不确定性，反映到预估的数据上，就是预估结果的误差范围较大。下图显示了一个模型预测的不同情景的因为热膨胀导致的海平面升高情况。
海平面的上升是不均一的。在A1B情景下，预估2070年至2090年的空间中间标准偏差为0.08米，约为全球平均海平面上升中间估值的25%。未来海平面变化的地理型态主要是由于海洋热量和盐度的变化，进而改变海洋环流引起的。预估得到的共同特征，是南半球海洋的海平面上升比平均值偏低，北冰洋海平面上升大于平均值。在南大西洋和印度洋，海平面上升的海域比较小。下图显示的是预估的21世纪末期各地海平面上升情况相对全球海平面上升平均值的分布，情景选用的是A1B。
影响海平面预估的一个重要因素就是对冰雪圈变化的预估。预估冰川、冰帽、格陵兰冰盖等在21世纪继续会有冰物质的损失，原因是融化加速超过降雪的增加，导致冰川整体质量减少。目前的模式显示南极冰盖将保持寒冷状态，不会出现普遍融化，并且有可能在将来因为降雪增加而加大南极冰盖的质量，这样可以起到降低海平面的作用。不过目前的这方面研究并没有包括冰动力学的贡献。对冰动力学过程的研究显示格陵兰和南极对21世纪海平面上升都可能有所贡献。冰盖表面融化的加强以后，融化水可能会加入沿次冰川路径形成的排冰系统，从而起到冰流润滑作用，增加冰川溢出，从而导致对海平面增加有所贡献。在格陵兰西部已经观测到了这样的变化。在南极西部某些地区，可能由于海洋变暖导致冰架变薄，也出现冰流大幅增加的现象，表明未来的变暖可能会导致南极也出现冰物质的流失。当然目前还不能做出量化的预估。如果冰动力学方面的研究得到证实并可以进行量化预测，那么有可能在21世纪把海平面再升高0.1到0.2米。不同情景情况下不同因素对21世纪末期海平面上升的贡献见下图。
虽然不会影响海平面的高度，北极的海冰面积仍然是一个重要的变暖指征。在A1B，A2和B1三个情景下，预估冬季海冰面积的变化属于中等。但是在A2这个高排放情景下，夏末的海冰将在21世纪末期完全消失。由于冰面可以反射大量的太阳光，所以海冰的面积对于气候反馈是非常重要的。无冰水域在夏季会吸收来自太阳的更多的能量，这样会进一步减少冰盖的面积。对于南极，预估到21世纪，海冰面积也会降低。下图是A1B情景下预估的2080年到2100年的冬季(JFM)和夏季(JAS)北极（上）和南极（下）海冰覆盖比例与1980年至2000年平均的比较。虚线是目前15%海冰覆盖的范围。
预估气温升高最终会带来全球降水量的提高，平均降水量的变化的增加幅度会大于自然变率，但是比温度的信号上升要缓慢很多。大气中的水蒸汽增加，必然会带来降水的增加，同时，从低纬度到高纬度的水汽输送也会增加。这样，预估降水量的增加很可能发生在高纬度地区，差不多覆盖极地到纬度50度这样的高纬度地区。向赤道方向降水将呈减少趋势。在20到40度，降水成大幅度减少的过渡趋势，到亚热带地区，降水可能相比20世纪末要减少。A1B情景中，2100年亚热带陆地地区降水减少高达20%。由于亚热带输送的水蒸汽增加，亚热带高压系统向极地方向延伸，亚热带高纬度边远地区的干燥少雨趋势将更加明显。对于极端降水情况，预估很多地区日暴雨事件有增多趋势，包括那些预估平均降水量会下降的地区，暴雨事件也会有所增加。特别提醒一下，这里说的平均降水量会下降的地区，说的是降水日数将减少，并不是说暴雨强度会降低。下图是一些与降水相关的指标的预估。图a是B1，A1B和A2三个情景预估的全球平均的降水强度情况，降水强度的定义是总降水量除以降水天数。图b是A1B情景下2080到2099年的平均降水强度与1980年到1999年平均降水强度的差别。图c是预估的全球平均干燥日的情况，图d则是A1B情景下2080到2099年平均干燥日与1980到1999年平均干燥日的差异。
下图是A1B情景下预估的2080年到2099年平均与1980年到1999年平均的比较。图a是降水，图b是土壤湿度情况，图c是径流情况，图d是蒸发量。
预估未来气候变暖的情况下，热带气旋的最高风力强度，平均和最高降水强度均会增加。相对偏弱的飓风数量有可能减少，强飓风的数量可能增加。不过，预估全球飓风的总数可能会下降。
变暖会抑制陆地和海洋对二氧化碳的吸收，进而导致任何给定情境下大气二氧化碳含量的增加，以及更大的气候变化，这是一个正反馈效应。不过这种正反馈的程度在各个模型中仍然有明显的差异。预估在21世纪，考虑了正反馈的大气二氧化碳浓度可能比不考虑反馈的增高10-25%，会导致高排放情景的温升进一步加大。不过，这方面由于研究并不充分，不确定性仍然很高。大气二氧化碳增加还会导致海洋酸化加大。预估21世纪浅层海水pH值降低0.14到0.35之间，比工业化时代以来降低的0.1要多。预估如果二氧化碳浓度超过600ppm，南大洋表层海水将出现碳酸钙欠饱和状态，而大多数情景都预估到21世纪后半期，大气二氧化碳将会超过600ppm的水平。不过这个变化对于海洋碳生物循环的影响还没有得到充分的认识。下图是21世纪碳酸钙亚稳定状态的饱和程度的预估。大气二氧化碳浓度与海洋pH值的预估见再下图。
对于另外一个重要温室气体甲烷的增长情况还缺乏了解。这方面也会给气候预估带来很大不确定性。湿地甲烷的排放可能在更暖和更潮湿的气候中增加，但是在更暖和更干的气候中会下降。目前已经观察到北半球冻土溶解的泥潭湿地中的甲烷排放增加，但是还缺乏量化方法。气候变化也可能通过对湿度的影响而影响臭氧，也会对气候有影响。不同情景所假定的温室气体排放情况以及预估的全球表面温度变化见下图。
气溶胶的排放也有很大的不确定性。几个预估表明，在控制未来的沙尘排放方面，气候变化比土地利用变化产生更大的影响。一个研究表明气象和气候比荒漠化对未来亚洲的沙尘排放以及相关的亚洲沙尘暴发生频率的影响更大。气溶胶对降水也有重要影响。人们提高空气质量的努力会给气候带来很大的变化。有研究显示如果把目前大气中的所有认为排放的硫酸盐气溶胶颗粒完全清楚，全球平均气温会在10到20年内迅速增加大约0.8摄氏度。
最后提一下一个已经成为电影题材的气候现象，就是21世纪大西洋经向翻转环流MOC出现突然中断的可能性。这就是电影《后天》所描述场景的一个重要依据。一些模型的预估结果是，在21世纪，这个现象发生的可能性是有的，不过这些评估的可靠性还有待评估。为数不多的复杂程度不同的模型模拟得到的结果表示，有可能发生百年尺度上的环流减缓，而一旦辐射强迫实现稳定，MOC是有可能恢复的，但是同样需要百年时间。这方面的研究，仍然在发展中。
后天中的场景究竟有多少靠谱呢？科学家们还在研究
这个片子说，灾难来临的时候，南非是安全的
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🙂按照俺比较悲观的估计来看 三花 字248 2010-04-12 08:33:24
😄总会有办法的 橡树村 字104 2010-04-12 08:36:46
🙂嗯，到时候白人中会再冒出一个希特勒。 none空空 字30 2010-04-12 20:10:49
🙂【读书笔记】IPCC究竟讲了什么？29 预估：其他
🙂南非海拔增加了几千米 1 suqier 字26 2010-04-17 07:33:11
😄这要去问编剧 橡树村 字144 2010-04-17 07:35:55
🙂一个翻译小bug 1 Grus 字211 2010-04-12 23:35:20
🙂多谢指正 橡树村 字0 2010-04-12 23:36:13