气候模式过高估计了全球变暖？真相是什么？ 7.29知识分子TheIntellectual什么是

7.29
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什么是气候模式“过热” ，衡量“过热”与否的标准是什么？|图源：istockphoto,coffeekai
编者按
2022年5月，在科学界具有重要影响力的两大综合类期刊《自然》和《科学》分别发表评论文章，指出最新一代参加“第六次国际耦合模式比较计划”（CoupledModelIntercomparisonProject-Phase6 ，以下简称CMIP6）的气候模式中，许多存在“过热”的问题。
气候模式是理解气候变化原因、评估其影响和预测预估其未来变化不可或缺的工具。正是依托气候模式的不断发展和完善，人类对气候变化的认知才达到今天的水平，全球应对气候变化的行动才有其坚实的科学基础。评论文章认为，利用新的“过热”模式资料开展的许多气候影响评价工作可能夸大了未来全球增暖的影响[1,2] 。
两篇评论迅速引发关注，甚至触发了人们关于气候科学界主流评估结果是否准确的担忧。那么，究竟什么是气候模式“过热” ，衡量“过热”与否的标准是什么？“过热”对气候预估有什么影响，如何克服这种影响？《知识分子》邀请世界气候研究计划耦合模拟工作组委员、CMIP6“全球季风模拟比较计划”共同主席、中科院大气物理研究所研究员周天军和中科院大气物理研究所副研究员陈晓龙从气候物理学的角度对上述问题进行讨论。
撰文|周天军陈晓龙
责编|冯灏
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从1.5-4.5℃收窄至2.5-4.0℃
工业化以来的全球变暖问题，从物理学的角度，实质是地球气候系统能量收支的失衡。如图1所示，地球气候系统的能量平衡由进入的太阳短波辐射和射出的长波辐射决定。工业化以来的百余年间，尽管进入地球的太阳能量变化不大，但由于化石燃料的使用，大气中的温室气体含量急剧增长。温室气体吸收了大量长波辐射，使得大气顶散发出去的热量减少，多余的热量留在地球，在大气、海洋、陆面和冰冻圈不断累积，最终令地球表面温度升高。
为了定量描述温室气体对气候的影响，气候科学界定义了一个指标“气候敏感度” ，其表达方式有许多种，其中，使用最为广泛的是“平衡态气候敏感度”（ECS），特指若大气中二氧化碳浓度当量变为工业化前的2倍并保持不变，直到地球气候系统完全达到新的平衡态时，年均全球平均地表气温的变化。值得注意的是，这个再平衡过程需要千年以上。
那么， “平衡态气候敏感度”的一般参考数值是多少？1990、1995和2001年发布的第一、第二和第三次联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）评估报告中，平衡态气候敏感度的估算范围都是1.5-4.5℃ 。 2007年第四次评估报告中，估算的可能范围（概率超过66% ，下同）是2.0-4.5℃；2013年，第五次报告又把这一可能范围调整回1.5-4.5℃ 。
2021年，最新的第六次评估报告综合古气候数据、现代观测、物理过程分析等方法，给出了新的估计：可能范围是2.5-4.0℃ ，很可能范围（概率超过90%）是2.0-5.0℃ ，最佳估计值取中位数3℃[3] 。

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图1根据能量平衡，工业化后由于大气温室气体增加，虽然进入地球的太阳能变化不大，但散发出去的热量变少，于是多余的热量留在地球上并不断累积在大气、海洋、冰、陆地中，升高了地球的温度。但气候敏感度的大小（即二氧化碳浓度达到工业化前2倍后，最终引起地表升温的幅度）仍然存在很大的不确定性|图改编自[4]