不确定性中国地区气候变化预估数据.pdf

第四章 不确定性 1.气候预估中的不确定性问题概述 气候变化预估的不确定性是一个非常重要的问题，它决定着气候变化预估 的可靠性与准确度。鉴于地球气候系统的复杂性，现阶段人类对其的理解有限， 因此国际上现有各种不同复杂程度的气候模式本身亦存在着较大的不确定性，目 前气候变化预估结果给出的只是一种可能变化的趋势和方向，还包含很大的不确 定性。产生不确定性的原因很多，归纳起来主要有： 对气候系统过程与反馈认识的不确定性 气候系统本身极其复杂，目前尚无法完全了解气候变化的内在规律。对碳循 环中地球物理化学过程认识及各种碳库估算、各种反馈作用及其相对地位的认识 存在不确定性。 可用于气候研究和模拟的气候系统资料不足 海洋、高山、极地台站分布稀少，因而从站网布局、观测内容等方面都不能 满足气候系统和气候变化模拟的要求。 温室气体的气候效应认识不足 目前我们对温室气体、气溶胶的源汇和分布及其与辐射强迫的非线性关系并 不完全清楚。在气候模式模拟预估过程中，各种强迫因子的强度只能给出一个可 能的变化范围，同时各种参数化方案也会引起预估结果的不确定性问题。不能排 除气候的自然变率是造成气温升高主要原因的可能性。气候长期自然变化的噪音 和一些关键因素的不确定使得定量确定人类对全球气候变化影响仍存在一定困 难。 气候模式的代表性和可靠性 气候的复杂特性和资料的有限性决定了气候模拟中必然存在缺陷。由于对气 候系统内部过程与反馈缺乏足够认识，导致了气候模式对这些过程与反馈的描述 存在不确定性。首先，气候模式采用有限时空网格的形式来刻画现实中的无限时 空，而用次网格结构的物理量参数化代替真实的物理过程，影响利用气候模式预 估未来气候变化的可信度。其次，准确的初边值难于获得。气候模式还存在另一 类不确定性问题，主要包括模式的计算稳定性、参数化的有效性、物理过程描述 的合理性等，也就是目前通常说的模式不确定性问题。 另一个问题是关于气候模式的气候敏感度。气候敏感度是指全球平均表面温 度在大气中 CO2 浓度加倍后的平衡变化。而水汽反馈、陆面反馈，尤其是云反 馈机制的复杂性被认为是影响气候敏感度的最大不确定源。IPCC 第三次评估报 告所使用气候模式的平衡气候敏感度在1.5~4.5℃之间。IPCC 第四次评估报告所 使用气候模式的气候平衡敏感度是在2.0~4.5 ℃之间，最可能的值是3℃，对瞬变 气候响应的限制优于平衡气候敏感性的限制，很可能大于 1℃，很不可能大于 3℃。各种云反馈是模式间平衡气候敏感性差异的主要原因，低云是最主要的原 因。现在对不同模式平衡气候敏感性的差异原因已有较好的认识，但还需进一步 完善。 未来温室气体排放情景的不确定性 由于人类活动变化的复杂性，温室气体的排放情景研究还存在很大的不确定 性。鉴于未来经济发展、技术进步和政策等方面的不确定性，温室气体的排放情 景还只是一系列假设前提下的估计。人类社会经济发展路径不同、政府政策干预 程度不同以及人类自身对环境意识的改变，都会对未来温室气体排放情景产生影 响，从而进一步影响到未来气候变化。 2. 全球模式气候预估的不确定性 本数据集提供的全球模式预估结果包含了基于算术平均（简称 ME ）和加权 平均（简称 REA ）两种集合方法对多个全球模式进行集合预估得到的中国地区温 度降水预估数据。由于使用不同的多模式集合方法，对预估结果也有一定的影响。 图4.1 SRES A1B 情景下，中国地区2051 ～2060 年温度降水变化 （上：平均气温；下：降水；ME：算术平均；REA：加权平均） 图4.2 SRES A1B 排放情景下21 世纪中国地区温度、降水的年平均变化 （左：温度；右：降水） 由算术平均和加权平均得到的全球气候模式集合平均预估结果之间存在一定差别（图 4.1 、图 4.2 ）。从中可以看出：对于空间变化，加权平均值能够反映出更多的局地信息，并 且对降水的影响大于温度；从中国地区区域平均的温度降水时间变化来看，两种集合方法在 整体变化趋势上相同，但是也存在一定差别，对于温度偏差在±0.1 ℃之间，降水偏差在±2% 之间。 3. 区域模式气候预估的不确定性 气候变化研究必须考虑未来气候变化预估中存在不确定性。这些不确定性主 要来自排放情