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近万年来,全球是在变暖,还是在变冷?

时间:2014-11-19 22:19来源:果壳网 作者:wc 点击:
工业革命前的10000年里,地球的全球气温是不断升高,还是有所降低?这还真是个问题。
    工业革命前的10000年里,地球的全球气温是不断升高,还是有所降低?这还真是个问题。图片来源:wallgang.com

联合国政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change)最近要求,在他们的年度报告中绘制一幅图表,以显示全球气温在过去10000年间的变化趋势。据美国威斯康星大学麦迪逊分校的官方网站报道,该校气候研究中心教授刘征宇听到这个消息时的第一反应是——这下可麻烦了。

刘征宇和他的学生、同在威斯康星大学麦迪逊分校的朱江,与来自世界各地的其他一些科学家合作,一直在利用物理学模型来模拟气候变化。8月11日,他们在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上发表了一篇研究论文,描述了他们所用的3种气候模式得出了一致的趋势:在所谓的全新世(Holocene),也就是我们当前所处的地质年代,全球气温一直在上升。

然而,这一结论与美国俄勒冈州立大学的肖恩•马考特(Shaun Marcott)2013年在《科学》杂志上发表的另外一项研究相矛盾。那项研究调查了其他科学家从全球73处地点采集的冰芯及浮游生物沉积物等样本,收集了从中分析得出的温度数据。由此得出的结论是,全球从大约7000年前开始进入了一段降温期,直到工业革命人类开始大规模影响气候变化。

“研究气候变化最主要的手段有两种:一是对气候变量,比如温度,进行直接或者间接的观测;二就是利用全球气候模式,对气候变量进行数值模拟。”朱江在接受果壳网采访时说,“我们的研究团队首次系统地提出,这两种手段对全新世全球温度变化趋势得出的结论截然相反:气候代用资料表明全球平均温度降低了约0.5℃;气候模式结果表明温度升高了约0.5℃。”

“现在,我们遇到了一个顽固的矛盾,”在校方发布的新闻稿中,刘征宇表示,“观测数据显示全球在变冷。物理模型却显示全球在升温。”

这些科学家把这个问题称为“全新世温度变化之谜”(the Holocene temperature conundrum),这也是他们在《美国国家科学院院刊》上发表的那篇论文的标题。

气候代用资料

“全球气温的可靠测量始于1856 年,而高覆盖的卫星观测仅始于1978年。”朱江对果壳网解释说,“对于更早的温度变化,我们只能利用一些环境记录来反演,比如树木年轮(tree ring),冰芯(ice core)和珊瑚(coral)中的稀有同位素,海洋沉积物中浮游性有孔虫(Planktonic foraminiferal)外壳的钙镁比值,以及海洋沉积物中长链烯酮(Alkenone)的不饱和度等等。这些资料称为‘代用资料’,因为在某种程度上,我们可以利用它们间接推测出温度变化的趋势。”

“不难想象,气候代用资料有很大的不确定性。”朱江表示,“以浮游性有孔虫外壳的钙镁比值为例,这个比值常被用来反演海表温度。实际上,钙镁比值除了和有孔虫生长时的环境海水温度密切相关,还与海水盐度以及碳酸离子浓度有关。此外,我们反演出的海水温度,更多地代表了浮游性有孔虫生长季节的海水温度,而并不是严格意义上的年平均温度。”

在2013年发表在《科学》杂志上的那项研究中,马考特等人调查了其他科学家从全球73处地点采集的冰芯、浮游生物沉积物等样本,并收集了从中分析得出的数据。但是,他们收集的数据有时候相互矛盾,特别是在北半球。

由于解释这些代用资料非常复杂,刘征宇及其同事相信,它们或许无法恰当地提供一个全局图景。举例来说,从夏季沉积的岩芯中采集的生物样本,与同一个地点在冬季沉积的岩芯中采集的样本,或许就会存在差异。这是去年那项研究的作者都承认的一个局限性。

蓝色为气候代用资料表示的温度变化(Marcott et al., 2013 and Shakun et al., 2012)。黑色和黄色为气候模式模拟的温度变化(平均方式略有不同)。红色表示考虑气候代用资料可能的季节偏差订正后所得到的全球平均温度。摘自Liu et al., 2014.(责任编辑:wc)
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