全球变暖的论文文献

[编辑本段]什么是全球变暖全球变暖指的是在一段时间中，地球的大气和海洋温度上升的现象，主要是指人为因素造成的温度上升。原因很可能是由于温室气体排放过多造成。全球气候变暖是一种“自然现象”。由于人们焚烧化石矿物以生成能量或砍伐森林并将其焚烧时产生的二氧化碳等多种温室气体，由于这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度的透过性，而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性，也就是常说的“温室效应”，导致全球气候变暖。近100多年来，全球平均气温经历了冷－暖－冷－暖两次波动，总的看为上升趋势。进入八十年代后，全球气温明显上升。全球变暖的后果，会使全球降水量重新分配，冰川和冻土消融，海平面上升等，既危害自然生态系统的平衡，更威胁人类的食物供应和居住环境。[编辑本段]全球气候变暖的背景全球变暖是指全球气温升高。近100多年来，全球平均气温经历了冷－暖－冷－暖两次波动，总的看为上升趋势。进入八十年代后，全球气温明显上升。1981～1990年全球平均气温比100年前上升了℃。导致全球变暖的主要原因是人类在近一个世纪以来大量使用矿物燃料（如煤、石油等），排放出大量的CO2等多种温室气体。由于这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度的透过性，而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性，也就是常说的“温室效应”，导致全球气候变暖。全球变暖的后果，会使全球降水量重新分配，冰川和冻土消融，海平面上升等，既危害自然生态系统的平衡，更威胁人类的食物供应和居住环境。出现全球变暖趋势的具体原因是，人们焚烧化石矿物以生成能量或砍伐森林并将其焚烧时产生的二氧化碳进入了地球的大气层。政府间气候变化问题小组根据气候模型预测，到2100年为止，全球气温估计将上升大约摄氏度(华氏度)。根据这一预测，全球气温将出现过去10,000年中从未有过的巨大变化，从而给全球环境带来潜在的重大影响。为了阻止全球变暖趋势，1992年联合国专门制订了《联合国气候变化框架公约》，该公约于同年在巴西城市里约热内卢签署生效。依据该公约，发达国家同意在2000年之前将他们释放到大气层的二氧化碳及其它“温室气体”的排放量降至1990年时的水平。另外，这些每年的二氧化碳合计排放量占到全球二氧化碳总排放量60%的国家还同意将相关技术和信息转让给发展中国家。发达国家转让给发展中国家的这些技术和信息有助于后者积极应对气候变化带来的各种挑战。截止2004年5月，已有189个国家正式批准了上述公约。[编辑本段]全球变暖的历史与预测全球变暖是真实的，而且正在进行！主流科学界一致对全球变暖是越来越清楚了，每天在改变我们的气候都是真实的，他们也正在进行中。在20世纪末年初以来，表面平均温度的地球增加了约（摄氏度）。在过去的40年中，气温上升约（摄氏度）。在过去400-600年，全球变暖，在20世纪是更超过历史上任何一个时间，7分之10的年，在20世纪发生在20世纪90年代，由于其中一个最强劲的下午1998是最热的一年，因为可靠的温度测量开始的。此外，变化，在自然环境支持的事实，即地球正在变暖;山区giaciers也在逐渐消退;在过去四十年里，北极冰厚度已经下跌了大约40％;全球海平面上升了约快三倍超过了过去的100年相比在以前的3000年里有越来越多的研究显示，植物和动物改变其范围和行为回应气候。根据仪器记录，相对于1860年至1900年期间，全球陆地与海洋温度上升了摄氏度。自1979年，陆地温度上升速度比海洋温度快一倍（陆地温度上升了摄氏度，而海洋温度上升了摄氏度）。根据卫星温度探测，对流层的温度每十年上升摄氏度至度。在1850年前的一两千年，虽然曾经出现中世纪温暖时期与小冰河时期，但是大众相信全球温度是相对稳定的。根据美国国家航空航天局戈达德太空研究所的研究报告估计，自1800年代有测量仪器广泛地应用开始，2005年是最温暖的年份，比1998年的记录高了摄氏百分之几度。世界气象组织和英国气候研究单位也有类似的估计，曾经预计2005年是仅次于1998年第二温暖的年份。在人类近代历史才有一些温度记录。这些记录都来自不同的地方，精确度和可靠性都不尽相同。在1860年才有类似全球温度仪器记录，相信当年的记录很少受到城市热岛效应的影响。从最近的千禧年内的多方记录所展示的长远展望，在过去1000年的温度记录中可以看到有关的讨论及其中的差异。最近50年的气候转变的过程是十分清晰，全赖详细的温度记录。到了1979年，人类更开始利用卫星温度测量来量度对流层的温度。在2000年后，各地的高温记录经常被打破。譬如：2003年8月11日，瑞士格罗诺镇录得摄氏度，破139年来的记录。同年，8月10日，英国伦敦的温度达到摄氏，破了1990年的记录。同期，巴黎南部晚上测得最低温度为摄氏度，破了1873年以来的记录。8月7日夜间，德国也打破了百年最高气温记录。在2003年夏天，台北、上海、杭州、武汉、福州都破了当地高温记录，而中国浙江省更快速地屡破高温记录，67个气象站中40个都刷新记录。2004年7月，广州的罕见高温打破了五十三年来的记录。2005年7月，美国有两百个城市都创下历史性高温记录。2006年8月16日，重庆最高气温高达43度。台湾宜兰在2006年7月8日温度高达度，破了1997年的记录。2006年11月11日是香港整个十一月最热的一日，最高气温高达度，比1961年至1990年的平均最高温度还要高。

Nature: 指标季节性的分离揭示全球变暖已持续上万年

工业革命以来，人类活动引发的CO 2 度升高导致全球快速升温，显著影响着地球环境和人类 社会 。由于器测记录时限的有限性，通过地质记录定量重建过去温度，延长气候变化的 历史 ，对全面认识现代全球变暖在地球系统自然变率中的位置至关重要。

尽管古气候定量化目前已取得重要进展，但距我们最近的全新世（距今 11 700年以来），地质记录重建和古气候模拟的全球年均温变化存在显著差异。地质记录重建显示，温度在距今~10 000？6 000年处于峰值（“全新世大暖期”），其后逐渐下降，工业革命以来的全球变暖逆转了这一趋势（Marcott et al., 2013；Kaufman et al., 2020）；然而，古气候模拟则显示，全新世年均温呈现整体上升趋势（Liu et al., 2014）（图1）。上述温度变化的巨大差异，被称为“全新世温度谜题（Holocene temperature conundrum）”（Liu et al., 2014），一直困扰着古气候学者。解开该谜团的关键在于厘清：气候代用指标是否存在季节性偏差？古气候模式的气候敏感性和反馈过程是否存在偏差？

图1 重建和模拟的全新世全球年均温度变化，蓝线为多指标重建结果，黑线为模拟的年均温，红线为模拟的夏季温度（改自Liu et al., 2014）

最近，美国罗格斯大学的Bova博士和合作者在Nature上发表论文，提出了一种有效分离季节性信号新方法（seasonal to mean annual transformation, SAT），更好地重建了季节和年均温度变化（图2）。

图2 SAT方法在IODP U1485钻孔末次间冰期和全新世时段温度重建中的应用（Bova et al., 2021）。（a、e）钻孔所在纬度（3 S）最相关季节（8月）和年均太阳辐射变化；（b、f）重建和模拟的季节性温度变化；（c、g）计算出的季节性偏差值（ΔSST）；（d、h）校正后的年均海表温度变化

该方法的原理是：假设海表温度线性响应太阳辐射变化，重建温度变化（SST SN ）与最相关的季节性太阳辐射的相关性，如高于其与年均太阳辐射的相关性，则认为重建温度存在季节性偏差；季节性偏差因子（ɑ s ）由SST SN 与季节和年均太阳辐射的偏差值（ΔI）的线性回归获得（SST SN = ɑ s ΔI + ε s ），由此，得出重建温度的季节性偏差值（ΔSST = ɑ s ΔI ），进而获得校正后的年均温（MASST = SST SN - ΔSST）。季节性偏差因子的计算，基于末次间冰期（距今128 000-115 000年前）的海温重建数据，选择末次间冰期，原因在于该时期太阳辐射的季节性差异比全新世的大，而冰盖、温室气体等其他因素对温度的影响更弱，因此更易识别出温度的季节性信号。

首先，作者把这一方法应用到了位于巴布亚新几内亚东北部的海洋钻孔（IODP Site U1485）末次间冰期和全新世的温度重建（图2）。结果显示，重建温度与八月的太阳辐射变化最为相关，具有很好的季节性信号；校正后的年均海表温度变化在两个时段均呈现上升趋势，与同一地区的模拟结果基本一致（图2）。利用同样的方法，作者把模拟的季节性温度进行了校正，得到的年均温度变化趋势与模拟输出结果相一致，因此验证了方法的可靠性（图2）。

其次，作者进一步把SAT方法应用到40 S-40 N之间的海表温度重建（图3b）。结果显示，多数重建结果存在季节性偏差，且主要偏向于夏秋季，导致重建结果存在早中全新世大暖期（图3a、图3b）；然而，校正后的年均温则显示，全新世呈持续升温趋势（图3b），与模拟结果基本一致（图3c）；进而证实“全新世温度谜题”，可能主要源于气候代用指标的季节性偏差。

图3 全新世40 S-40 N海表温度重建、校正结果，以及温度变化机制（Bova et al., 2021）。（a）前人重建的全球年均温度变化（Marcott et al., 2013；Kaufman et al., 2020）；（b）40 S-40 N海表温度重建结果（红线）和校正后的年均温度变化（蓝线）；（c）模拟的年均温度变化及温室气体的贡献；（d）全球冰量变化和温室气体辐射强迫变化

在上述基础上，作者揭示出全新世年均海表温度长期增加的机理，全新世早中期（距今12 000-6 500年前）主要受冰盖、太阳辐射等驱动；而温室气体主导了包括工业革命以来，最近6 500年的全球变暖（图3c、图3d）。

主要参考文献

Bova S, Rosenthal Y. Liu Z. et al. Seasonal origin of the thermalmaxima at the Holocene and the last interglacial [J]. Nature, 2021, 589(7843):548–553.

Kaufman D, McKay N, Routson C, et al. A global database of Holocenepaleotemperature records [J]. Scientific Data, 2020, 7(1): 115.

Liu Z, Zhu J, Rosenthal Y, et al. The Holocene temperature conundrum[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2014, 111(34): E3501–E3505.

Marcott S A, Shakun J D, Clark P U, et al. A reconstruction ofregional and global temperature for the past 11,300 years [J]. Science, 2013,339(6124): 1198–1201.

（撰稿：张文超， 吴海斌 /新生代室）

校对：覃华清

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