2023年8月10日

“全球气候在变化但并非一直变暖”

作者 admin

图1 1万年来挪威雪线高度(实线)与5000年来中国温度(虚线)变化图
目前挪威雪线高度为1600米左右;0作为目前温度;横线时间比例尺是幂数的,越向左越小。

表1 影响气候变化因素表

图2 25万年来太阳夏季日照量变化图
①在纬度45° ②在纬度55°③在纬度65°

图3 50万年间地球轨道及旋转轴倾斜参数变化图

图4 220年来太阳黑子数W变化图

图5 美国气候区变迁图

图6 以来世界温度波动趋势图
A.依据中国物候资料 B.依据格陵兰冰雪资料
同位素测量δ(18O)增加0.69‰温度增1℃

图7 1.1万年来印度拉贾赫斯坦的平均降雨量图
1.年平均 2.夏季风期 3.干旱期
“全球气候变暖”这句话,当今不时地在人们耳边回响。但近年来,特别是去年冬天,一些本来变暖和的地方却大雪纷飞、冰天雪地。我国南方也出现了历史上罕见的冰冻现象,由于人们失去对出现寒冷的警惕,冷冻便给社会经济发展和人民生命财产带来了巨大的损失。即使如此,可还是仍有人喊2007年是暖冬,全球气候在变暖。近日,记者就气候变化问题采访了中国工程院院士、长安大学博士生导师李佩成教授。
记者:李院士,2007年11月20在陕西省科学技术协会、陕西省气象局举办的“陕西省应对气候变化学术沙龙”,和12月14日的“陕西省社会科学界首届学术年会”等有关场合作了“关于气候变化的哲学思考”报告,谈了一些您对气候问题的看法,引起了很大反响。今天请您谈谈全球气候是否正在变暖的话题。
李佩成:气候变化,特别是全球气候变暖,已成为世人惊议的话题,它不仅使部分人谈虎色变,而且使更多的人疑虑重重,甚至影响到部门决策和国家关系。气候变暖似乎已成为不可回避的重大理论和实际问题,人们很想弄明白地球气候是不是在变化?是不是在变暖?什么原因引起了这些变化?是好事还是坏事?如何应对这种变化……?实话实说,这些问题我难以从专业上确切回答,因为我不是从事气候研究的专家,但因自己长期研究水旱问题,而水旱直接涉及气候变化,所以对气候变化的讨论很感兴趣。我想从哲学的层面梳理一下自己应有的基本认识,以便向有关专家学者们讨教。今天乐于和您交谈,仍然是这个意思——讨教。
记者:您能否首先谈谈全球气候是否在变化。
李佩成:运动变化是绝对的,地球气候一直在变。辩证唯物主义哲学认为“世界是由矛盾组成的。没有矛盾就没有世界”。“矛盾是普遍的、绝对的,存在于事物发展的一切过程中,又贯穿于一切过程的始终”。同时认为“一切过程的常住性是相对的,但是一种过程转化为他种过程的这种变动性则是绝对的”。气候也和世界上的其他事物一样,始终处在运动变化之中,这不仅是哲学的推理,而且为亿万年的史实所证明。
地球大约在50亿年前后形成为行星,大约在20亿年前地球上出现了大气圈和水圈,地球气候史也大约为20亿年左右。考证认为,地球气候经历着时间尺度为几十年到几亿年为周期的气候变化,现在科学界公认的气候周期变化分三个阶段:
地质时期的气候变化,距今22亿~1万年,其最大特点是冰期与间冰期交替出现;
历史时期的气候,一般指1万年左右以来“冰后期”的气候;
近代的气候,是指近一、二百年有气象观测记录时期的气候。
记者:如此说来,气候变化是绝对的。那么地球气候不同时期的变化究竟怎样?请您就其分别作一说明。
李佩成:
1.地质时期的气候变化分为:
1)震旦纪大冰期气候,发生在距今约6亿年前,曾发生过世界规模的大冰川气候。
2)寒武纪—石炭纪大间冰期气候,发生在距今约3~6亿年,包括寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪和石炭纪四个地质时期,共经历了3.3亿年,当时整个世界气候比较温暖。
3)石炭—二迭纪大冰期,发生在距今2~3亿年。受这次冰期气候影响的主要是南半球。这时处于北半球的我国仍具有温暖湿润气候带、干燥带和炎热潮湿气候带,气候终年如夏,森林面积辽阔,是我国大规模煤田的形成期。
4)三迭纪—第三纪大间冰期气候,发生在距今2亿到200万年前,包括整个中生代的三迭纪、侏罗纪、白垩纪,都是温暖的气候,当时我国普遍处在湿热气候控制之下。晚第三纪末期世界气温普遍下降。
5)第四季大冰期气候,从距今200万年开始直至现在。在这次大冰期中,气候变动很大,冰川多次进退。在中国也发现不少第四纪冰川遗迹,定出4次亚冰期。在亚冰期内,平均气温约比现代低8℃~12℃,而在两个亚冰期之间的间冰期内,气温比现代高,极地约比现代高10℃以上,低纬地区比现代高5.5℃左右,这时冰盖消失,甚至极地冰盖也整个消失。在每个亚冰期之中气候也有波动,每个相对温暖时期一般维持1万年左右。目前正处于一个相对温暖的后期。大约在1万年前,地球各的气候带和气候条件基本上形成现代气候的特点。
2.历史时期的气候变化
自第四纪更新世晚期,从距今1万年左右开始,全球进入冰后期。挪威的冰川学家曾作出冰后期的近1万年来挪威的雪线升降图(见图1)。从图1可以看出,近1万年来雪线升降幅度并不小,它表明这期间世界气候有两次大的波动:一次是公元前5000年到公元前1500年的最适气候期,当时气温比现在高3℃~4℃(雪线升高表示温度上升);一次是15世纪以来的寒冷气候(雪线降低表示温度下降),其中1550~1850年为冰后期以来最寒冷的阶段,称小河冰期,当时气温比现在低1℃~2℃。图1中两条曲线——挪威雪线及中国温度变化线,二者显示中国近5000年来的气温变化(虚线)大体上与挪威雪线的变化相似。
根据对历史文献和考古发掘等有关资料的分析,可以将5000年来我国的气候划分为4个温暖时期和4个寒冷时期:
第一次温暖期发生在公元前3500~1000年间,当时黄河流域有大象、水牛和竹子等,估计当时平均温度比现在高2℃,年降水量比现在多200mm以上,是我国近5000年来最温暖时期。
第一次寒冷时期出现在公元前1000~850年(西周时期),据记载公元前903年和公元前897年汉水两次结冰。
第二次温暖期出现在公元前770年到公元初年(东周-西汉时期),气候温暖湿润,《春秋》中提到鲁国(今山东)冬天无冰。
第二次寒冰期是公元初年至公元6世纪(东汉、南北朝),据史记记载公元225年淮河结冰。
第三次温暖期是7~9世纪(隋唐时期),公元650、669和678年的冬季,长安(今西安)无冰雪,梅和柑桔能在关中地区生长。
第三次寒冷时期出现在10~12世纪(宋代),公元1111年太湖全部结冰,公元1131~1260年杭州每10年间降雪最迟日期是4月上旬,比12世纪以前延迟1个月左右。
第四次温暖时期发生在13世纪(元代),公元1200、1213、1216年杭州无冰雪,长安重设“竹监司”管理竹类,显示气候转暖。
第四次寒冷期出现在15~19世纪末(明清时期),时间长达500年,估计17世纪的冬天温度要比现在低2℃左右。
由此可见,在近5000年的最初2000年间,大部分时间的年平均温度比现在高2℃左右,是最适气候期。从公元前1000年的周朝初期以后,气候有一系列的冷暖变动。其分期的特征是:温暖期越来越短,温暖的程度越来越低。从生物分布可以看出这一趋势,例如在第一个温暖时期,我国黄河流域发现有象;在第二个温暖时期,象群栖息北限就移到淮河流域及其以南,公元前659~627年淮河流域有象栖息;第三个温暖时期就只在长江以南,信安(浙江衢县)和广东、云南才有象生存。而5000年中的四个寒冷期越来越长,程度越来越强,从江河封冻可以看出这一趋势。在第二个寒冷时期只有淮河封冻的例子(公元225年),第三个寒冷时期出现了太湖封冻的情况(公元1111年),而在第四个寒冷时期在17世纪(如公元1670年),长江也出现封冻现象。
从19世纪末到20世纪40年代,世界气温曾出现明显的波动上升现象,这种增暖在北极最为突出。1919~1928年间的巴伦支海的水面温度比1912~1918年时高出8℃。巴伦支海在20世纪30年代出现过许多以前根本没有出现过的喜热性鱼类;1938年曾有一艘破冰船深入新西伯利亚岛海域,直到83°05′N,创造了世界上船舶自由航行的最北记录。这种增暖现象到20世纪40年代达到顶点。此后,世界气候又出现变冷现象,以北极为中心的60°N以北,气温越来越冷。进入20世纪60年代以后,高纬地区气候变冷的趋势更加显著,例如1968年冬,原来隔着大洋的冰岛的格陵兰,竟被冰块连接起来,发生了北极熊从格陵兰踏冰走到冰岛的罕见现象。进入70年代以后,世界气候又趋变暖,到1980年以后,世界气温增暖的形势更为突出。
综上所述,从22亿年前地球气候的形成至今,全球经历了不同时期的气候变化,这些史实证明一条真理——地球气候一直在变化着。当代的气候变化态势,并未超出历史上气候变化的范畴。至于20世纪以来明显增暖的现象,它是气候变化长河中的一个波动过程,还是永远的不可逆转的趋势,仍然需要冷静思考,认真分析,不应匆忙做出结论。
记者:据您所谈,地球气候变化各个时期都会出现时冷时暖的波动现象,尤其在近代更加明显。这使人明白了今天的气候明显增暖可能只是气候的正常变化,不必为其杞人忧天。那么是什么因素造成了气候的不断变化,甚至有时变化非常明显呢?
李佩成:矛盾决定一切事物的生命,推动一切事物的发展。气候变化有着众多客观因素的推动,似不应过分归因于工业生产中的二氧化碳排放。
对于变化原因这个重大问题,我曾在20年前的《试论干旱》一文中作过论述,认为:一个大区域气候的形成和变化,是综合因素作用的结果,这些因素有的在地上,有的在地下,有的还在天上。可把这些因素列入表1:
上述因素通过形成五个圈层系统——大气圈、海洋圈、冰结圈、陆地圈和生物圈综合作用影响着气候,决定着气候变冷、变暖、变干还是变湿。
1)大气圈是气候系统中最为活动的组成部分。在外部参数的影响下,大气环流的稳定特性时间大约是一个月。
2)海洋圈活动性较差,由于水的热容量很大,因而海洋成为太阳能的巨大贮藏库。它既可贮藏能量,随后又以热的明显的或潜在的形式把所贮之能转入大气层中。其循环的稳定特性时间,在海洋上层变化于数日到几年,在深层为百年到几百年。
3)冰结圈是气候系统中比较稳定的因子,多数循环可能是数百年、数千年,甚至几十万年。但是,冰结圈尤其强烈地影响着辐射量,影响到水在地面的分布,从而对气候施加明显的影响。
4)陆地圈的影响因子包括土壤、河川、湖沼和地下水,它们都是水循环的积极干预者和参与者,它们的分布和状况影响着大气的辐射、热状况以及大气和大气溶胶的交换等。
5)生物圈主要表现为生物群落的数量,包括陆地和海洋中的生物界对水分循环、气体交换以及热动态的影响等。
通过对陆地圈、生物圈,尤其是对生物量施加影响,或通过以上各种方式间接地对其他系统施加影响,便形类影响气候的重要手段。
从上述可以看出:影响一个地区,或一个地区在某个时期气候变化的原因是众多的、复杂的。人们至今还不能确切地说明各种因素影响程度的定量关系。但是,存在着这些影响却是肯定的。同时可以断言:即使人类社会发展到今天,从总体讲,自然因素仍然是影响气候的主导因素。人类活动至今仍然不足以影响地区性气候的基本属性,更不足以引起冰期或间冰期等巨大的气候变化。只是在相对较小的程度上,个别的、局部的气候变化,才被解释为人类活动的结果,如大面积的毁林开荒、毁草滥牧等。这就告诉我们,研究气候变化要以科学发展观为指导,应当从更广阔、更深邃的领域去分析和认识,从而采取适当的应对之策。
记者:听您这一段讲解,使人明白了影响气候变化的因素是多种多样的。以前一提到所谓的气候变暖,就说主要是人类活动所致。看来这个提法是抓了芝麻,丢了西瓜。
李佩成:“一个大的事物,在其发展过程中,包含着许多的矛盾”。要历史地、全面地、辩证地看问题,现在尚难肯定当代的气候变暖就是人类活动所致。
已如前述,气候是一个巨系统,它的发展变化受制于许多因素,而这些因素本身也是十分复杂的,多数因素存在于人类出现以前,而且至今不受人的支配。要定量地评价它们对气候变化的影响,至今世人尚无这种能力,只能说处在探索阶段,本文也无法说得具体,只能在有限篇幅内,引用一些有关专家对气候变化的研究成果,作些推论,供大家参考。
这些成果包括:25万年来太阳夏季日照量变化图(见图2)、50万年间地球轨道及旋转轴倾斜参数图(见图3)、220年来太阳黑子数W变化图(Борисенков. Е. П, климат и деятельность человека издательство 《наука》, москва 1982г.)(见图4)、1.1万年来印度拉贾赫斯坦的平均降雨量图(见图7)、美国1900~1939年气候变迁图(卢纳.B.利奥波德,肯尼思.S.载维斯等著.《水》)(见图5)、以来世界温度波动趋势图(见图6)、1万年来挪威雪线高度(实线)与5000年来中国温度(虚线)变化图(见图1)。
这些研究和观测成果,可以使人产生以下认识:
1)影响气候的因子是复杂多变的。而且由于这些影响因子变化的偶然性中包含着某种必然性,因此,气候变化也具有某种必然性;又由于影响因子的变化具有某种周期性和在周期内的相对稳定性,因此气候变化亦有周期性和相对稳定性。认识气候的这种变化性、相对稳定性和相对可知性,对我们应对气候灾害、利用气候资源是十分重要的。
2)影响气候变化的大因子人们尚难控制。如图2~4所示。到目前为止,人类还无力对气候施加决定性的影响,即使发生在地球本身的一些影响因素,如海洋、冰川和陆地上的山原分布等,也不是人们在短期内可以控制和严重改变的。因此,在这种情况下,某地区的气候变化仍然主要受制于原有自然因素的影响。
3)气候变化具有全球性。中国气候在不同历史时期的波动与世界其他地区比较,虽然最冷年和最暖年并非完全一致,但彼此先后响应。因此,得不出外国气候变好、中国因为某种人为原因气候变坏的结论。
4)中国的历史气候有热有冷。从图1及我国著名气象学家竺可桢先生编绘的图6可以看出:若把图中温度“0”线视为现今的温度水平,则在殷、周、汉、晋时代温度低于现代;唐代以后,温度高于现代,最长的温暖期出现在唐代中期(公元811~1050年),约持续240年,当时在唐都长安可以生长柑橘。宋代以后,大约在公元1000年前后气候开始变冷,期间虽有波动,但变冷居于主导地位。
5)世界的历史气候有热有冷。从19世纪末到20世纪40年代,世界气温显著上升,在北极最为突出,1919~1928年的巴伦支海水面温度比1912~1918年高出约8℃;1940年开始虽有变冷现象,但进入20世纪70年代后,世界气候又趋变暖,1980年后,世界增暖趋势更加突出,引起许多人的关注,并被一些人认为主要是由于人类活动中排放的CO2温室气体所致。
6)近代全球变暖是气候变化过程中的一个阶段?还是永远的趋势?尚存争论。但更大的可能是气候变化过程中的一个阶段。温室效应在全球变暖的趋势中是叠加于前述的诸因素中,还是单独在作用?作用有多大?亦有争论,但更可能只是一个尚未完全证明的叠加因素。
因此,有关温室气体排放使全球变暖的论点,至今只能作为科学研究的课题,而不能作为肯定的结论。
记者:温室气体排放是否使全球变暖?能变暖到什么程度?姑且不论。我想问的是气候变暖到底是坏事还是好事?
李佩成:一切事物都是一分为二的,气候变暖是好事还是坏事要做具体分析。
前已述及,史实表明温暖的气候有其积极的一面,可以简要的归纳如下:
1)在寒武纪—泥盆纪大间冰期地球气候比较温暖,特别是石炭纪是古气候中典型的温湿气候。当时在中国,全国都处于热带气候条件下,森林茂密,形成大规模的煤层。
2)在6000年前的全新世温暖期,现今非洲的萨哈拉大沙漠当时为大草原;青藏高原当时降水非常丰富,湖泊水面比现今高出8~60米;古代四大文明古国,正好诞生在这一时期。
3)在图6中显示的公元600~1050年,是我国最长的一段温暖时期,比较风调雨顺,这对盛唐的出现不无关系。
4)在千年和百年尺度上气候变暖,往往是全球严重自然灾害较少时期。
有的学者还专门论述了未来气候变化与农业的关系。书中引述的资料表明,空气中CO2浓度的增加会提高C4和C3作物的水分利用率,还认为“气候变暖还可以由于生长季节延长,积温增加,因而可以采用生育期更长的品种以提高产量”。
对于未来尚难确定的变化,作者引述这些言论并非一定期盼气候变暖,而是建议对气候变暖问题深入研究和辩证思考,科学上切忌起哄和一家独言。
记者:与您的交谈得知气候总是在变化着的,有时缓慢一些,有时激烈一些。所以,请您谈谈,面对气候的明显变化,我国应采取什么样的应对之策?
李佩成:具体矛盾具体解决,中国应寻求自己的应对气候变化之策。
已如前述,气候变化是永恒的主题,气候变化可能诱发水旱等自然灾害的变化早为史实所证明,人们也早有对策。当今之际,人民更应居安思危,科学应对。为此,特提出如下建议:
1)坚持科学发展观,强化对气候变化的研究,努力探究气候变化的原因和究竟,特别应注重我国或我国不同地域气候变化的具体原因和表现形式,力争对未来气候做出比较科学的预测;
2)加强学科交叉和联合攻关,从不同角度研究气候变化可能给农业、工业、水资源、生态环境等带来的有利和不利影响及其应对措施;
3)加强气候及气候变化的科普宣传,使人们对气候变化具有正确的认识,以便沉着冷静地看待气候变化,作到人和自然和谐相处;
4)继续贯彻节能减排的方针,该方针的重要性是多方面的,一为节约能源,二为防治污染,要把防治大气和水土污染置于更加优先的地位,努力造就大气安全、水土安全,促进和谐社会的形成;不要因为全球变暖原因的争论而影响节能减排方针的执行;
5)在小尺度上,人类强烈的活动可能对小气候或局域气候造成不良影响,从而危害人类自己。因此,在关注全球气候变化的同时,要加强人类活动影响局域气候的研究;
6)在大尺度上,由于影响气候的因素主要在天在地而不在人,因此,中国无力也无须承担全球气候变化的责任,既要提防把所有灾害都归咎于气候变化,从而放松对具体灾害的具体分析;又要防止有人把自然问题化、国际化、用气候变暖大做文章而宣扬新的“”论。
(来源:科学新闻杂志2008年8月第1期)