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在大约2万年前，它的最高温度比我们的温度低5到7摄氏度当前全球raybet雷竞技最新气候，消失在什么，对大自然来说，一个相对快速的时期大约五到一万年。从冰河时代到目前气候相对稳定的一万年时期，即我们所谓的霍新世间冰期，温度变化的平均速率大约是每千年变化1摄氏度。raybet雷竞技最新当然，在这个时间框架内嵌入了更快速的时期(例如，Broecker, 1997)，但目前，让我们只考虑持续的平均利率。
这样的变化不仅与地球生态系统的彻底改变相对应，而且也与所谓魅力者的灭绝有关巨型动物(长毛象、剑齿虎等)。花粉化石证据告诉我们，在大约一万到一万二千年前从冰河时代过渡到间冰期的“快速”时期，植被栖息地看到了什么古气象学家称为“无模拟栖息地”，即今天地球上不存在的花粉丰度的组合(Overpcck et al, 1992)。啊，这种变化是自然的，当然，在我们人类视角的背景下提到它有两个原因，我首先，它提醒我们，气候和生态系统是自己变化的，不需要人类(后者是我们所说的人为因果关系)。raybet雷竞技最新其次，从自然系统raybet雷竞技最新的角度来看，全球平均几度的气候变化是一个非常重大的变化，
对冰河时代的解释各不相同，最流行的解释是:(a)冬季和夏季之间以及(b)两极和赤道之间日照量的变化。这些季节性或纬向日照分布的变化是由气温的缓慢变化引起的倾斜的地球的轴和其他轨道要素，但仅凭这些天文变化不能完全解释气候循环(例如，Crowley和North, 1991)。如果这些轨道的变化和其他因素(例如地球反射率的增加与更多的冰有关)结合起来，我们最好的气候理论(通过包括质量、能量和动量守恒物理定律的数学模型体现出来)表明，冰河时代应该比实际温度高几度，特别是在南半球。raybet雷竞技最新什么能解释这种特别的感冒呢?也许模型不够灵敏;它们对所谓的“辐射气候强迫”的变化没有充分的反应，辐射气候强迫是指来自外部因素(如轨道变化或额外的冰)到达地球的辐射能的变化。raybet雷竞技最新另一种可能性(我认为可能性更大)是，与此同时，其他一些东西也发生了变化。
如果假设地球上每平方米都有几瓦能量在冰河时代被某种全球范围内的其他机制带走，那么这些理论就能更好地与冰川期和间冰期之间发生的事情相吻合。但这样的机制是什么呢?最明显的选择是改变地球大气的组成这是一种影响其反射率和吸热能力的变化(例如，众所周知的温室效应降低或大气粉尘增加)。但是，有什么证据表明温室气体——例如二氧化碳、甲烷、一氧化二氮或水蒸气——在2万年前的浓度比间冰期低呢?大约十五年前，证据清晰地从冰盖被困在冰川中的空气
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提供了一个20万年前地球大气历史的图书馆。结果表明，过去两个冰期二氧化碳浓度比当前间冰期和倒数第二个间冰期的平均值低40%左右，甲烷浓度为平均值的一半左右(Eddy and Oeschger, 199.1)。它还表明自从工业革命以来二氧化碳比过去15万年(至少)的任何水平都增加了近30%，甲烷增加了150%——这两个数字几乎没有知识渊博的科学家有异议(例如，IPCC, 1996a)。此外，几乎所有的气候科学家都同意，这些记录raybet雷竞技最新在案的温室气体浓度的增加是所谓的人为排放的结果，而人为排放的驱动因素是越来越多的人追求更高的生活水平，开垦土地并利用技术来实现这些以增长为导向的目标。
如果二氧化碳和甲烷在最后一个冰河时代的减少有助于解释冰河时代的寒冷，那么它们能否告诉我们，由于人类活动导致的这些气体的人为增加可能会导致未来的气候变化?raybet雷竞技最新答案是，“不是直接的”，因为很可能还有其他我们在冰河时代的故事中没有考虑到的因素，而且还有许多与冰河时代周期有关的未解之谜。这是一个间接的证据，表明在冰河期二氧化碳和甲烷气体的估计水平与温室效应的预测是一致的(例如，HofTcrt和Covey, 1992年)。在冰河期，当地表温度降低约5℃至7℃时，温室气体的估计水平约为当前水平的一半。从这个和其他关于冰盖和阳光分布的信息，我们推断CO?会使地表温度升高约3°C±1.5°C，这被称为“气候敏感范围”。raybet雷竞技最新最有助于解释冰期寒冷的气候敏感性的raybet雷竞技最新量级是2°C-3°c。如果对CO>翻倍相关的温度变化的最佳估计是10变暖，这是当今主流气候科学家所接受的气候敏感性范围高端值的两倍(例如，IPCC, 19%a)，那么冰期应该比它们更冷。另一方面，如果地球如果CO>翻倍，温度只会升高0.5度或更低，那么在没有找到其他尚未确定的机制的情况下，解释冰河期的程度将更加困难。当然，后者是可能的。那么，我们还有什么间接证据或直接证据来估计气候对温室气体增加的敏感性呢? ?raybet雷竞技最新
从成千上万的实验室实验和直接测量，数百万的气球观测和数万亿的卫星数据位中，我们知道，进出地球大气层的能量的基本结构已经相对较好地了解了。我们知道，水蒸气、二氧化碳或甲烷在地球上捕获的能量，与没有它们的情况下相比，足以使地表温度升高33摄氏度左右。
这个著名的自然温室效应一个半世纪以来一直为人所知，没有争议。许多气候学家也不否认，在过去的一个世纪里，地球表面出现了大约0.5摄氏度(±0.2摄氏度)的全球平均变暖趋势，也不否认1998年是仪器记录中全球温度最高的一年。更大的争议在于，自工业革命以来，温室气体总量的小幅增加是否会产生显著的变化
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响应(即“气候信号1”)。raybet雷竞技最新很难探测到微小的气候信号(小于0.5摄氏度)，因为全球地表温度的自然raybet雷竞技最新变化每年只有零点几度。还有，长达一个世纪的0.5摄氏度全球变暖趋势不常见;它们可能每千年左右发生一次。然而，正如Mann et al.(1999)所显示的那样，20世纪下半叶是最温暖的时期，比千禧年的气候噪音要突出得多。
最近，关于这种信号是否已被探测到以及是否可归因于人类活动的争论一直很激烈。这种强度是基于重要的新证据(例如，Santer et al.， 1996;Wigley et al，， 1998)——尽管每一篇文章都是间接的——以及一些响亮的、广为宣传的否认(例如，Robinson和Robinson, 1997)，所有的证据都有任何意义。，见Edwards and Schneider, 1997)。在缺乏明确、直接的经验证据的情况下，人们往往必须使用间接证据或不完整的、带有不确定性的直接证据。当这种证据的优势变得足够强大时，大多数科学家开始接受因果联系的可能性，当然是暂时的(例如，IPCC第8章，1996a)。有些人在不同程度上表达了他们的怀疑，所以自然会有一场关于是否“探测到”气候信号的激烈辩论，更不用说它是否可以归因于人类活动了。raybet雷竞技最新人们总能找到一些科学家，他们希望得到999 (H)的确定性概率，而另一些科学家则以8或9(10)的概率接受这个命题。这不是精确的科学。相反，它是一种关于重要但非结论性证据的可接受性和意义的价值判断。科学的工作是评估(1)可能发生什么，(2)发生的可能性有多大(例如，参见Schneider, 1997a的第6章中的讨论)。让我进一步讨论这个过程。
我提到了冰期，因为这是一个“自然实验”，我们使用它，不是为了预测未来，而是为了建立对气候过程的理解，并验证我们用来预测未来的工具(例如，Schneider, 1993)——也就是说，我们的气候理论体现在数学模型中。raybet雷竞技最新还有其他类似的自然实验吗?有几个，最突出的两个是(1)偶然的火山爆发，向平流层抛撒尘埃，在几年里每平方米反射几瓦的太阳能，否则这些太阳能就会到达低层大气;(2)季节周期。让我们先来看看火山爆发。
火山尘埃帷幕应该会使地球降温。事实上，在实际数据得到证实之前，许多气候模raybet雷竞技最新拟小组预测，上一次大喷发，1991年的Ml. Pinatuboin，将使拉斯的低层大气在几年内冷却几十度。事实上，情况大致就是这样。然而，可以认为，零点几度的降温或升温可能是卡思气候系统内部的自然波动，而且，正如前面提到的，这种幅度的波动是自然背景“气候噪声”的一部分。raybet雷竞技最新那么，我们如何区分火山喷发的气候信号和自然的噪音呢内部的变化？在任何一次喷发中都很难做到这一点，因为信噪比约为1，也就是说，预期冷却的幅度大约等于非火山年份内部自然波动的幅度。因此，对于任何一个火山尘埃事件，我们不能有太多的信心
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观测到一个信号。因此，皮纳图博实验的结果与预测相符，这一事实本身并不能给我们很大的信心，尽管作为间接证据，它还是很有用的。然而，1983年的另一次火山爆发，埃尔奇雄火山，也导致了几十度的降温，就像1963年的阿贡火山和火山喷发后的效果一样。喀拉喀托火山在1883年,
换句话说，通过观察几次火山爆发的结果，一些科学家(包括Mass和Schneider, 1977)发现确实存在明确而明显的相关性。这表明，当地球上每平方米几瓦的能量被平流层中的火山尘埃膜带走几年后，低层大气将会冷却几十度——这是我们用来预测全球温室气体持续增加每平方米几瓦的热量(即超过一个世纪或更长时间)所产生的影响的相同计算机模型所预测的量级。
我们还有什么其他的自然实验来测试气候敏感性?raybet雷竞技最新另一个每年都会发生的是季节。可预见的是，夏天之后就是冬天，北半球比夏天冷15°，南半球比夏天冷5°。南半球季节周期较小的原因是它的海洋比陆地多，水比陆地或空气有更高的保温能力。因为一个季节不足以让地球达到一个平衡温度变化，越以陆地为主的北半球的储热能力就越低，因此地表温度的季节周期就越大。气候模型能多好地再现这种变化?raybet雷竞技最新非常好。尽管在世界上某些地区，模式模拟的绝对温度在某些季节可能会相差5或6倍之多，但总的来说，模式再现地表空气温度季节循环振幅的能力是相当不错的。(然而，对于其他一些变量，它就不那么好了，尤其是水文学!系统。参见IPCC 1990年第5章。)现在，如果我们做a10的倍数由于高估或低估了气候对辐射强迫的敏感性而造成的误差，这些模式很难像它们所做的那样再现陆地和海洋上不同季节周期的表面温度振幅。raybet雷竞技最新这是另一个间接证据，表明目前对气候敏感性的估计并没有像一些反向论者所断言的那样相差10倍。raybet雷竞技最新事实上，间接证据，如冰期、火山爆发和模型的季节周期模拟技能是主要原因，为什么我们科学界的许多人二十多年来一直预计，人类活动气候变化的明显迹象在21世纪并非不可能(例如，见Schneider和Mesirow, 1976年第11页，我在其中预测，“可证明的气候变化可能在本世纪末发生”)。raybet雷竞技最新
总之，在我看来，自然变化不太可能解释最近所有的气候变化，尤其是20世纪后半叶有记录的气候变化。raybet雷竞技最新但是，因为争论很多检测和归因人类造成的气候变化取决于气候模式raybet雷竞技最新的预测，有必要至少粗略地了解它们是如何工作的。尽管不可能在仅仅几页左右的篇幅内讨论更多关于气候模型的性质和使用的重点，但我还是提供了下面的部分
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希望在某种程度上减少许多人在听到关于气候模型及其可信度的激烈而技术复杂的辩论后可能存在的困惑。
6.2气候模式基础概述raybet雷竞技最新
工程师和科学家们建立模型——无论是数学模型还是物理模型——主要是为了进行太危险、太昂贵，或者可能无法用实物进行的测试。为了模拟气候，建模者必须确定模型raybet雷竞技最新的哪些组成部分气候系统要包括哪些变量以及要涉及哪些变量。例如，如果我们选择模拟冰期和间冰期的长期序列(连续冰期之间的时期)，我们的模型必须明确包括过去100万年左右气候系统运行的所有重要相互作用成分的影响。raybet雷竞技最新这些包括大气、海洋、海冰/冰川(冰冻圈)、陆地表面(包括生物群)、陆地地下和化学过程(包括陆地和海洋生物地球化学循环)，以及外部或“边界强迫”条件，如的输入太阳辐射能(例如，见IPCC, 1996a)。
气候科学家面临的问题是从气候系统raybet雷竞技最新内相互作用的许多因素中定量地分离出因果关系。这是一项有争议的工作，因为有如此多的子系统，如此多的强迫，以及如此多相互作用的复杂过程集同时运行，因此关于模型是否适当的争论经常爆发。这些困难是复杂的，因为当趋势周围有很大的变化时，有时很难确定趋势，更不用说在这种变化中也有趋势的可能性了。
6.2.1气候系统建模raybet雷竞技最新
气候模型是如何构raybet雷竞技最新建的?首先，科学家观察温度、臭氧水平等的变化。这使我们能够识别变量之间的相关性。相关性不一定是因果关系;仅仅因为事件B跟踪事件A，并不意味着事件B是由事件A引起的。一个人必须真正证明这种关系是因果关系，并解释它是如何发生的。特别是在考虑前所未有的事件时，使用第一性原则的方法，而不是纯粹的经验统计方法是可取的。然而，观察可以导致因果假设——“定律”——可以被检验(例如，见Root and Schneider, 1995)。测试通常基于计算机上运行的数学模型的模拟。反过来，这些模型必须根据各种各样的观测结果进行检验——包括现在的和古气候的。这就是科学方法的典型应用方式。 When a model or set of linked models appears plausible, it can be fed unprecedented changes, such as projected human global climate change forcings: changes to atmospheric composition or land surfaces that are not known to have happened before. Then the model can be asked to make projections of future climate, ozone levels, forests, species extinction rates, and so on.
最全面的天气模拟模型可以产生全球温度、风、湿度和降雨的三维细节。天气图
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由这样一个计算机模型——即一般循环模型——生成的ii通常看起来相当逼真，但它在每个细节上都不可靠。为了制作计算机生成的天气图，我们必须解出六个描述大气中流体运动的偏微分方程。原则上听起来好像没有问题:我们知道这些方程在实验室里是成立的;我们知道它们描述流体运动以及能量和质量关系(例如，Washington和Parkinson, i486)。那么，为什么这些模型不能完美地模拟大气行为呢?
一个答案是，从某个起始天气图(称为初始条件)开始的天气演变，即使在原则上也不能唯一地确定大约10天以后的天气。一天的天气事件不能决定未来30天的天气事件，尽管有那些商业“长期”天气预报。但是，超过10天的天气细节固有的不可预测性(由于大气内部动力学混乱)并不排除对长期平均(气候而不是天气)的准确预测。raybet雷竞技最新季节循环是这种确定性可预见性的绝对证明，因为冬天可靠地接在夏天之后，而且因果关系是确定无疑的。不幸的是，长期天气的原则上不可预测性和长期气候预测的可能性之间的这种区别在公共辩论中经常被忽视，特别是非气候科学家的作者{例如。raybet雷竞技最新， Robinson and Robinson, 1997)。
b.2.2网格和参数化
GCM模拟不完美的另一个答案是，即使是长期平均值，也没有人知道如何精确地解出这六个复杂的数学方程。它不像代数方程，通过一系列简单的运算就能得到精确的解。没有任何已知的数学技术可以精确地求解这种耦合的非线性偏微分方程。我们通过将连续的方程分解成离散的块来近似解，我们称之为网格盒。“低分辨率”模型的典型GCM网格si/e在水平上大约是德国的大小，而“高分辨率”GCM的网格si/e大约是比利时的大小。在垂直维度上有两个(低分辨率)到大约20个(高分辨率)垂直层它们通常横跨最低10公里(最多40公里)的大气层。
云对地球的能量平衡非常重要地球大气层因为它们反射阳光并捕获红外线热量。但因为我们谁也没见过比利时那么大的一朵云，更不用说德国了，所以我们有一个规模问题;我们如何处理自然界中发生的过程，其规模比我们使用大网格盒的近似技术所能解决的要小?例如，我们不能明确地计算云，因为单个云通常是这个网格框中的一个点的大小。但我们可以就云物理学提出一些合理的命题:例如，如果天气潮湿，那么多云的可能性就更大;如果空气在上升，天气也更可能是多云的。
这些气候模型raybet雷竞技最新可以预测平均湿度在网格框中，以及空气平均是上升还是下降。然后我们可以写一个参数表示，或者参数化，来连接大规模的变量
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将网格盒(如湿度)转化为无法解析的小尺度过程(单个云)，然后通过参数化得到网格盒平均云量的预测。所谓的“积云参数化”是全球大气环流模型的一个重要的——也是有争议的——要素，它在气候模拟界占据了大量的精力。raybet雷竞技最新因此，这些模型并没有忽略云量，但它们也没有明确地解决单个云。相反，建模者试图得到那些不能在比GCM中最小的分辨率尺度(网格框)更小的尺度上明确解析的过程的平均效果(例如，Trenberth, 1992)。开发、测试和验证许多这样的参数化是建模者最重要的任务，因为这些参数化决定了诸如气候敏感性等至关重要的问题。raybet雷竞技最新气候敏感raybet雷竞技最新性是气候系统对某些强迫因素的单位变化的响应程度:在我们的背景下，通常是全球平均地表空气温度的变化，即大气二氧化碳浓度比工业化前水平增加一倍。这把我们带到了气候科学中最深刻的争议之一，也是计算机建模有用和脆弱的最好例子之一。raybet雷竞技最新
6.2.3温室效应
如果地球只吸收来自太阳的辐射如果不通过某种方式将等量的热量送回太空，地球将继续变暖，直到海洋沸腾。我们知道海洋没有沸腾，地表温度计和卫星显示，地球的温度年复一年大致保持不变(尽管全球年际平均变化约为0.2摄氏度或20世纪变暖趋势为0.5摄氏度)。这种近乎恒定的状态要求每年以某种形式离开地球的辐射能(每平方米几瓦以内)与进入地球的辐射能一样多。换句话说，一个接近平衡，或能量平衡，已经建立。这种能量平衡的组成部分对气候至关重要。raybet雷竞技最新
地球给ofT的辐射能总量相当于一个黑体(一个虚构的结构，代表一个理想的散热器)的辐射能，其温度大约为- 18摄氏度(255k)，全球地表平均气温约为15摄氏度(288k)，比地球黑体温度高33摄氏度。这种差异是由公认的自然温室效应造成的。
温室效应这个术语这是一个与温室的经典类比，在温室里，玻璃允许太阳辐射进入，并将大部分热量困在里面。然而，这个名字有点用词不当，因为机制是不同的。在温室里，玻璃主要是防止对流气流把热量从室内带走。温室玻璃主要不是通过阻挡或消除红外辐射来保持温室的温暖;相反，它是通过空气运动来限制热量的物理传输。
虽然地球表面的大部分和所有的云(除了薄的，薄薄的云层)与黑体相当接近，而大气中的气体则不是。当地球表面发射的接近黑体的辐射向上进入大气层时，它会遇到空气分子和气溶胶粒子。水蒸气，碳
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二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、臭氧和地球气体包层中的许多其他微量气体往往是高度选择性的——但通常是非常有效的——地面红外辐射的吸收剂。此外，云(除了薄卷云)几乎吸收了所有击中它们的红外辐射，然后它们几乎像一个黑体一样重新辐射能量在温度下在大部分时间里，它比地球表面的温度要低。
大气对地面红外辐射比对太阳辐射更不透明，这仅仅是因为大气分子、云粒子和尘埃粒子的物理性质对太阳平均来说更透明辐射波长比地面辐射．这些特性产生了温室效应的特征，即大气允许相当一部分太阳辐射穿透到地球表面，然后捕获(更准确地说，拦截和辐射)大部分来自地表和低层大气的向上的地面红外辐射。向下再辐射进一步增强地表变暖，是造成温室效应的主要过程。
这不是一个推测的理论，而是一个被充分理解和验证的自然现象(例如，Raval和Ramanathan, 1989)。的最重要的温室气体是水蒸气，因为它吸收了大部分红外光谱上的地面辐射。尽管人类并没有改变平均的大气中的水蒸气在很大程度上，通过直接注入这种气体，使地表变暖的其他温室气体的增加导致蒸发的增加，从而增加大气中水蒸气的浓度，导致放大或“正”反馈，这个过程被称为“水蒸气-表面温度-温室反馈”。后者被认为是气候敏感性的主要原因(Ramanathan, 1981)。raybet雷竞技最新二氧化碳是另一种主要的温室气体。尽管与水蒸气相比，二氧化碳吸收和重新释放的红外辐射要少得多，但由于人类活动，二氧化碳的浓度正在增加，从而产生了所谓的“人为辐射强迫”，因此它引起了人们的强烈兴趣。臭氧、氮氧化物、一些碳氢化合物，甚至一些人造化合物，如氟氯化碳，也是温室气体。
这些气体对气候的重要程度取决于它们在大气中的浓度、浓度的变化率以及它们对气候的影响raybet雷竞技最新平流层臭氧消耗．反过来，较低水平的平流层臭氧可以间接地改变臭氧层以下大气的辐射强迫，从而抵消了相当一部分预期的温室变暖信号。
因此，地球的温度主要是由行星辐射平衡决定的，通过行星辐射平衡，在一年的时间里，吸收进来的太阳辐射与气候系统发射到地球的地面红外辐射几乎完全平衡。由于这两个量都是由大气和地球表面的特性所决定的，因此已经建立了处理这些特性变化的主要气候理论。raybet雷竞技最新其中许多理论仍然是气候变化的合理假设。自然的温室效应是建立在合理的科学怀疑之外，解释了自然变暖，使气候和生命的纠缠发展到这一点raybet雷竞技最新
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(e.g.，， sec Schneider and Lender, 1984)。自然温室效应(即全球变暖)在多大程度上将被证明是严重的，这当然是当前的争论，以及关于“人为气溶胶”(大气中主要由二氧化硫排放产生的颗粒，主要来自高硫煤和石油的燃烧:Schneider, 1994;联合国政府间气候变化专门委员会,1996),
6.2.4模型验证
有许多类型的过程参数化发生在比我们的模型能解决的更小的规模，科学家们争论哪种类型是最好的。实际上，问题是，这些参数化是否准确地表示了发生在比我们能明确处理的更小范围内的过程的大规模后果?这些过程包括云量、辐射量能源运输，湍流对流，蒸发蒸腾，海洋混合过程，化学过程，生态系统过程，海洋冰动力学、降水、山地效应和地面风。
因此，在预测气候变化时，模型的验证变得很重要。事实上，原则上我们不容易知道这些参数化是否“足够好”。我们必须在实验室里测试它们。这就是古气候研究被证明有价值的地方(例如，Hoffert和Coraybet雷竞技最新vey, 1992)。我们还可以通过进行详细的小规模现场或建模研究来测试参数化，目的是了解一些参数化过程的高分辨率细节，大尺度模型告诉我们这很重要。在IPCC (IPCC, 1996a)工作组的第二次评估报告中，我用了不止一章的篇幅来讨论气候模式的验证问题，得出的结论是，评估未来气候的最有力工具是耦合气候模式，其中包括大气、海洋、冰冻圈和陆地表面的三维表示。raybet雷竞技最新耦合气候模拟自1raybet雷竞技最新990年以来迅速发展，目前的模式现在能够以有用的技术水平模拟观测到的气候的许多方面[例如，如前所述，在模拟南北半球地表温度的非常大的年度周期或在爆炸性火山喷发(如\lt)后向平流层注入大量尘埃后低层大气的冷却方面，发现了良好的技术。耦合模式模拟在大空间尺度(如半球或大陆)最准确;在区域范围内，技能水平较低
耦合模型的一个困难是通量调整，这是一种用于解释局部海洋热传输过程的技术，在一些模型中没有很好地模拟。将这种经验统计“调整”元素添加到力求尽可能基于基本原理的模型中一直存在争议(见Shacklev等人，1999年)»尽管如此，并非所有模型都使用通量调整(例如，Barthelet等人，1998年;布莱恩,1998;格雷戈里和米切尔，1997年;参见Rahmstorf和Ganopolski, 1999)。然而，几乎所有模式，无论有无这项技术，产生的气候敏感性都在或接近IPCC的标准范围1.5 C至4.5°Graybet雷竞技最新
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尽管它们似乎对全球平均气候敏感性没有重大影响，但改进耦合模式因此成为气候研究人员的高度优先事项，因为正是这种区域预测对评估气候对环境和社会的影响至关重要(例如，IPCC, 1996b, 1997,1998)。raybet雷竞技最新
6.2.5瞬态与平衡模拟
最后一个问题必须在耦合气候模拟的背景下解决。raybet雷竞技最新直到过去几年，气候模拟小组还没有足够的计算能力来常规raybet雷竞技最新计算随时间变化的气候变化，因为它们给出了几种可供选择的温室气体和气溶胶浓度的未来历史。也就是说，他们没有执行所谓的短暂气候变化情景。raybet雷竞技最新(当然，真实的地球正在经历一个短暂的实验——例如，Schneider, 1994。)相反，这些模型通常被要求估计在CX)^被人为地加倍并无限期地保持固定之后，地球气候最终将如何改变(即在平衡状态下)，而不是像现实中或更现raybet雷竞技最新实的瞬态模型情景中那样，随着时间的推移逐渐增加。20多年来，各种国家和国际组织的raybet雷竞技最新评估表明，平衡气候敏感性范围保持相当稳定，评估小组反复提出，CO?如果温度翻倍，地表温度raybet雷竞技最新最终会在1.5摄氏度到4.5摄氏度之间(稍后我们将讨论温度高于或低于这一范围的概率问题，并讨论如何将概率分配给这种敏感性)。
瞬态模式模拟比平衡模拟表现出更少的即时变暖，因为热质量大的海洋具有较高的持热能力。然而，这种未实现的变暖最终在几十年到几个世纪后表现出来。我们可以通过将大气模型与海洋、冰、土壤和相互作用的生物圈模型(所谓的地球系统模型，简称ESMs)耦合起来来解释这种raybet雷竞技最新热延迟，它会延迟气候信号，并使我们低估长期的气候变化量。早期使用esm进行的这种瞬态计算与观测到的地球气候变化相比，在以前的计算中，对CO*加倍的平衡响应是可用的主要模拟。raybet雷竞技最新当英国哈德冰中心和德国汉堡马克斯普朗克研究所的瞬态模型同时受到温室气体(加热)和硫酸盐气溶胶(冷却)的驱动时，这些时间演变的模拟得出了人类对气候影响的更真实的“指纹”(例如，IPCC, 1996a第8章)。raybet雷竞技最新如果我们要在模型中获得更大的置信度，就需要更多这样的计算机模拟。尽管如此，使用耦合瞬态模拟的科学家们现在开始对目前的预测是合理的表示越来越有信心。(最近在一些中心进行的一些尚未发表或已发表的论文表明，对20世纪气候趋势的最佳解释是自然因素的组合，例如raybet雷竞技最新太阳的变化，以及人为因素，如温室气体、气溶胶和臭氧变化——例如，Wigley等人，，1998年。)在我看来，“可辨别的”人类影响正变得越来越清晰。
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f >。2,6瞬变与意外
然而，一个非常复杂的耦合系统，如ESM，在受到CO?而气溶胶，确实，一些持续数百年的瞬态模型显示了基本气候状态的巨大变化(例如，在大气中发生的剧烈变化raybet雷竞技最新全球洋流)， Thompson和Schneider(1982)首先研究了气候变化的时间演变模式是否取决于CO>浓度增加的速度。raybet雷竞技最新他们用了非常简化的暂态能量平衡模型为了说明强迫率对区域气候响应的重要性。raybet雷竞技最新对于缓慢增加二氧化碳积聚的情况，他们的模型预测了标准结果:两极的温度比热带的温度更高，
赤道与极地温差的任何变化都有助于改变区域气候，因为空间温差影响大尺度大气raybet雷竞技最新风的模式．然而，对于CO的快速增长?南半球出现了赤道与极地差异的逆转。如果持续一段时间，这将意味着在气候调整到新的平衡状态的一个世纪左右，将出现难以预测的短暂气候条件。raybet雷竞技最新换句话说，极其复杂的气候系统被迫改变的难度越大、速度越快，出现意外反应的可能性就越大。raybet雷竞技最新或者，换句话说，我对大自然施加的压力越快、力度越大，出现意外的机会就越大——其中有些可能是令人讨厌的。
注意到这种可能性，IPCC第一工作组决策者摘要总结了以下段落(IPCC, 1996a, p,7):
未来难以预料的、大规模的、快速的气候系统变化(就像过去发生过的那样)，raybet雷竞技最新本质上是难以预测的。这意味着未来的气候变化也可能涉及“意外”。raybet雷竞技最新特别是，这些变化是由气候系统的非线性性质引起的。raybet雷竞技最新当快速强迫时，非线性系统特别容易受到意外行为的影响。通过研究气候系统的非线性过程和子成分可以取得进展。这种非线性行为的例子包括北大西洋的快速环流变化和与陆地生态系统变化相关的反馈。
当然，如果气候系统由于旨在减缓人类活raybet雷竞技最新动改变陆地表面和大气成分的速度的政策而在某种程度上不那么“迅速被迫”，这将降低非线性意外的可能性。综合评估(IA)活动(见下一节)旨在告知(IPCC, 1996c)的问题是，这种意外的风险是否值得对减排活动进行投资。为了进行IA模拟，IA建模者需要从气候科学家那里得到各种气候变化的可能性和这种潜在变化的概率的估计(Schneider, 1997b)。raybet雷竞技最新因此，我们接下来将讨论如何评估科学家在一个重要的气候变化问题上的主观概率分布，即气候敏感性。raybet雷竞技最新
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表6.1。研究中采访的专家，报告结果中使用的专家编号是随机的。它们既不符合字母顺序，也不符合进行访谈的顺序。摘自Morgan和Keith, 1995年
詹姆斯·安德森，哈佛大学
罗伯特·塞斯，纽约州立大学石溪分校
罗伯特·迪金森，亚利桑那大学
劳伦斯·盖茨，劳伦斯·利弗国家实验室
威廉·霍兰德，国家大气研究中心
托马斯·卡尔，国家气候数据中心
Richard I indzen，麻省理工学院
Syukuro Vlanahe,地球物理流体动力学实验室
迈克尔·麦克拉肯，美国全球变化研究项目
罗纳德·Prinn*麻省理工学院
Stephen Schneider斯坦福大学
彼得·斯通，麻省理工学院
Starlev Thompson，国家大气研究中心
沃伦·华盛顿，国家大气研究中心
撕裂假发冰，大学(大气研究中心/国家大气研究中心
C arl Wunseh，麻省理工学院
6.2.7主观概率估计
科学共识的定义是什么?Morgan和Keith(1995)和Nordhaus(1994)是对气候科学的政策影响感兴趣的非气候科学家的两次尝试，他们在两个独立的raybet雷竞技最新问题上利用他们认为具有代表性的来自物理、生物和社会科学的科学家群体的知识渊博的意见:第一，气候科学本身，第二，与政策相关的影响评估。摩根和基思的调查显示，尽管存在很大的意见分歧，但几乎所有的科学家(如表6.1)都认为有一些可以忽略不计的结果的概率和一些非常严重的结果的概率，只有少数例外，如麻省理工学院的理查德·林德森(他是图6.1中的第5位科学家，来自摩根和基思)，
在Morgan和Keith的研究中，Fable 6.1中列出的16位科学家都被要求进行正式的决策分析，以得出他们对一些因素的主观概率估计。每次调查都花了几个小时。图6.1给出了重要气候敏感因子的推导结果。raybet雷竞技最新请注意，接受调查的16位科学家中有15位(包括1995年ipcc第一工作组的几位主要作者;作为一名科学家，我认为COj增加一倍导致地表温度小幅升高(小于1摄氏度)的主观可能性约为10%。这些科学家还认为，极端大的气候变化(大于5摄氏度)发生的概率为10%，大致相当于地球和地球之间的温差冰期和间冰期年龄，但发生的速度要快100倍。除了给温和和灾难性结果分配的较低概率之外，大部分接受采访的科学家(只有一个例外)将他们的主观累积概率分布分配在IPCC气候敏感性范围的中心。raybet雷竞技最新这个例外最引人注目的是，
Maiepwan报道
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