主题：【读书笔记】IPCC究竟讲了什么？14 气温 -- 橡树村
前面已经介绍了目前已经观察到的各种大气、冰雪圈以及海洋等方面的变化，很多变量都得出了变化趋势，一些可以得出来变化速率等等。那么这些通过不同的测量手段和工具所得到的不同的气候现象的变化，之间是否有关系呢？在这些变化里面，是否有什么更加普遍规律呢？这些变化之间，按照我们目前对气候的理解，是否存在矛盾？前面在介绍的时候，已经简单讲过一些这些变化的关系，这里系统看看观察到的主要现象的一致性如何。
陆地海洋平均温度比较
上图是不同研究者独立得到的地表气温变化趋势、浅层海水温度变化趋势，以及全球夜间海洋温度变化趋势。图上蓝色的线是浅层海水平均温度，从1850年开始，绿色的线是海洋上空夜间平均温度，从1856年开始，红色的是陆地平均温度，从1850年开始。具体的数值以三组数字1961年到1990年的平均值为零点。里面的小图，显示的是相同历史时期陆地表面温度异常与海洋表面温度异常的差值。三条曲线虽然各自不同，但是基本上展现了很好的温度变化趋势，包括19世纪后半期的温度有波动但是相对稳定，从1915年到1945年的全球温度上升，1940到1970年代的全球温度略有下降，以及1979年以后的明显加快速度的温度升高。在2000至2005年，三个温度都已经明显高出1961-1990年平均值0.4-0.6度，这个升温信号是非常强烈的。仔细考察这些数据，还可以发现陆地温度的年际变化要比海洋温度的年际变化要大，而1979年以来陆地温度的上升趋势也要快于海洋的温度上升趋势，表现在陆地温度异常与海洋浅层温度异常的差值已经在增大。这个现象，与海洋的热容量要远远大于陆地的热容量，所以热惯性要大很多，变化迟缓的一般理解是一致的。
冷夜和暖夜出现概率的变化情况
如果全球的平均气温升高，那么具体到每一天的情况，高温的天数就应该增多，低温的天数就应该减少。虽然气候变化复杂，年际变率和地区差异很大，但是全球综合下来，这样的规律应该是有的。上图显示了分布在全球的202个历史数据比较齐全（超过80%）的站点从1901年到2003年之间对夜晚温度异常的统计结果。左边这个图，横坐标是夜晚温度出现在最冷的10%的年数比例，显示的是冷夜的情况，右边的图，横坐标是夜晚温度出现在最暖的10%的年数比例，显示的是暖夜的情况。纵坐标是概率。黑线是1901年到1950年的统计情况，兰线是1951年到1978年的统计情况，橙线代表1979年到2005年。可以看到对于冷夜的比例，橙线最少，其次是蓝线，最多的是黑线，对于暖夜的比例，橙线最多，蓝线其次，最少的是黑线。不过蓝线和黑线相差不多，而橙线与两者有较明显的区别。这就是说的确随着全球平均气温的变暖，冷夜的数量在减少，暖夜的数量在增加。更系统的研究认为从1946年起，全球陆地74%的地区冷夜数量在下降，73%的地区暖夜数量在上升。与此同时，中纬度地区的霜日数量减少也是这一情况的合理反应。
地表以及不同高度大气层的气温变化趋势
高空的气温变化也应该与地表的气温变化相符合。上图是不同高度大气从1950年代以来的温度异常情况，由于早期数据不充分，这里面1979年以后的数据更加可靠。从上到下，分别是平流层底部，对流层中高层，对流层底部，以及地表的四个气温变化趋势。这里面可以看出来对流层的变暖趋势与地表气温的变化趋势是基本一致的，只不过温升幅度可能更大一些。气温升高还导致对流层顶的高度更高，这也与观测到的现象相符合。大气气温增加的趋势，与观测到的温室气体总量的增加，平流层臭氧耗减的变化规律也都是一致的。
南北半球海冰面际变化情况
气温升高也应该带来冰雪圈的退缩。冰雪圈的数据比较多，这里不一一列举。可以肯定地说雪盖、积雪厚度、山地冰川的深度和范围、北冰洋害病范围、常年冻土层的厚度和温度、季节性冻土的范围、江河湖泊冰期的变化趋势等等，都有气温的变化相符合。上图是1979年以来南北半球平均海冰范围的变化趋势，南半球海冰（下图）变化不大，可能略有增加，而北半球海冰（上图）长期下降趋势非常明显。
年度海平面变化趋势
陆地上的冰川、冰原的变化会导致进入海洋的淡水总量增加，从而影响海平面。上图是海平面相关数据10年平均变化速率的图形。黑实线和黑虚线是观潮仪记录的两组变化速率，绿色实线是卫星观测到的海平面变化数据。红色的实线和虚线是不同研究者得到的两组因为海洋热膨胀而导致的海平面变化，蓝线则是因为陆地淡水变化产生的对海平面的影响。1993年开始观测到的冰雪圈变化以及测量得到的海洋热容量变化所导致的海平面的高度影响，已经与实际观测到的海平面高度变化基本吻合，数据差异小于误差范围。这个平衡是在TAR的时候还没有实现的，这个平衡的实现，提高了相关领域知识的可信程度。对于1961年到2003年的时间尺度内数据，三者还没有实现平衡。
对流层上层湿度变化趋势
水汽与温度之间的关系也是合理的。气温升高大气中的水含量就应该升高，这一点，已经观测到了大气中水含量的增高，包括对流层上层水汽的增加。上图是对流层上层水汽从1982年到2004年的变化，这个高度的水汽是由卫星通过红外辐射在进行测量的，比较T2和T12两个信号的数据差的变化可以得到湿度的变化情况，如果大气湿度增加，则这个差值是正值。上图可以看出全球范围内的对流层上部水汽增加，全球平均的数据也显示了一个越来越潮湿的长期趋势。比湿，或者说大气中的水含量在全球变暖后出现上升，随着水汽含量上升，强降水事件的数量会广泛增加，很多陆地上的洪水可能性就会增加，包括在降水总量减少的地区也有这样的趋势。独立观测的海洋盐度变化也支持地球水分循环的变化情况，通过对盐度变化的观察，已经发现有越来越多的淡水从海洋转移到更低纬度的大气中去，符合变暖情况下的大气水汽运动模型。
全球干旱分布及变化趋势
大气水含量增加的同时，全球干旱面积在扩大，干旱的持续时间在延长，旱情强度在增加。气温升高导致地表水分的蒸发不断增加，导致大气中的水汽含量增加，这样就有了增加降水的趋势。但是，在地表水份本身有限的区域，在降水不充足的时候，陆地温度升高导致的挥发量增加会导致干旱。积雪场、积雪、大气环流形势以及风暴路径的变化会对季节性的降水造成影响，从而导致一些地区的干旱。特别在低纬度地区，浅层海水温度的变化、大气环流和降水的变化已经扩大了干旱的区域。上图是使用帕玛干旱指数衡量的全球干旱情况以及历史变化情况。上图是世界各个区域1900年到2002年间的干旱指数，下图是1900年以来干旱指数的变化情况，红色和橙色表示更加干旱的区域，蓝色和绿色表示变湿的区域，黑色实线是十年平均。在1970年代以来，热带和亚热带地区的干旱已经扩大。在澳大利亚和欧洲出现的伴随干旱的高温和热浪，可能与这个趋势也有关系。
还有很多可以互相印证互相证实的独立现象，在人类目前对气候的理解下，都是一致的。这些现象都说明了一个问题：地球的确正在变暖。
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🙂有关系 1 橡树村 字709 2010-02-03 19:47:59
🙂这些东西要了解,又是另外一门知识了... 月色溶溶 字0 2010-02-03 19:57:32
🙂可以自己以“米兰科维奇” "Milankovitch" 1 蚂蚁不爱搬家 字110 2010-02-03 20:19:28
🙂【读书笔记】IPCC究竟讲了什么？19 一致性
🙂与人们的感受也是一致的. 1 月色溶溶 字0 2010-02-02 19:25:33
🙂好文！ 花！ 1 唐舆 字0 2010-02-01 09:16:33
🙂【读书笔记】IPCC究竟讲了什么？18 海洋 28 橡树村 字8808 2010-02-01 08:14:00
😥村长。。。你到底是干啥滴。。。怎么什么都知道 1 思炎 字137 2010-02-02 09:10:06