氣候“謎案”:自1998年開始,全球變暖趨於“停滯”

在過去20年裡,全球變暖一直在發展,並且在最近5年內變本加厲,2015、2016、2017都是人類觀測史上最暖的幾個年份。但在過去20年中,也有不協調的音符出現——1998年-2012年,全球表面變暖速度遠低於1970年以來的其他年份,尤其是1998年前後,一些科學家們認為,全球變暖在這裡停滯了。

氣候“謎案”:自1998年開始,全球變暖趨於“停滯”

為什麼1998年全球變暖停滯了?這是一個奇怪的問題,在科學期刊和評估報告中,氣候專家將這一事件描述為“暫停”或“間斷”。甚至有的科學家提出,全球變暖不過是“偽命題”,並不會持續的快速變暖。成為那些否認人為引起全球變暖的人的證據。但實際上也有科學家提出,雖然1998-2012年變暖趨於停滯,但實際上其仍然符合一個多世紀以來的平均增暖速度。

先不論全球變暖是不是真的,1998年前後,地球的增暖速度為什麼停滯了?這此前引發了大量討論。美國海洋大氣管理局(NOAA)在2018年給出的答案是:由於自然變率、火山爆發和相對較低的太陽活動,導致了1998-2012年全球地表平均變暖速度低於它之前的二三十年。

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從1998年至2012年的地表變暖相對於前幾十年的減緩開始於有史以來最強烈的厄爾尼諾事件。厄爾尼諾現象是熱帶太平洋上強大的自然氣候振盪,是表層海水大範圍增暖的現象。厄爾尼諾現象每隔幾年就會不定期出現,並往往與冷事件拉尼娜一起循環出現。雖然厄爾尼諾和拉尼娜僅僅出現在太平洋上,但對於全球氣候仍有很多影響。比如在任何給定的十年中,最溫暖的年份通常是厄爾尼諾年,最冷的年份通常是拉尼娜年。

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而1997-1998年的厄爾尼諾現象促成了當時有記錄以來最高的全球平均溫度年增長率,有助於使1998年成為二十世紀最溫暖的一年。但在接下來的15年中,拉尼娜事件的傾斜加劇了這一創紀錄的厄爾尼諾現象對短期溫度趨勢的影響——繼1997-98厄爾尼諾現象之後,拉尼娜事件(藍色)的影響在此後15年內超過厄爾尼諾現象(紅色),這導致1998-2012年地球表面變暖減緩。

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通常,厄爾尼諾和拉尼娜事件都嵌套在更大規模氣候模式的冷暖階段:太平洋年代際振盪(簡稱“PDO”)。 PDO影響赤道以北整個太平洋的表面溫度。正如其名稱所暗示的那樣,PDO傾向於一次暖或冷相位持續十年或更長時間。大約2000年,其進入了冷相位。在PDO的冷相位,盛行的風吹動強大的海洋環流,將暖的表層水推入更深的海洋,並將更冷的水推動到地表。但熱量不會消失,只不過它並沒有全部浮出水面。在二十一世紀初期,對水深達2000米海域的觀測表明,海洋中的多餘熱量繼續積聚,只不過這些熱量不在地球表面,這限制了地球表面的變暖。

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眾所周知,太陽有11年的活動週期,從太陽活動高峰期到太陽活動低潮期,在高峰期和低潮期,到達地球大氣層頂部的平均能量變化約為0.1%。儘管這是一個很小的差異:在一個平均週期中,它僅足以使地球表面溫度升溫或降溫約0.05攝氏度。與1998-2012年地球表面變暖放緩同時發生的太陽活動週期低於平均水平,因此NOAA認為,在新世紀初期,相對較弱的太陽活動對減緩地球表面變暖作出了一點貢獻。

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第三點對於地球來說比較重要,它就是火山噴發。除灰燼和其他碎片外,火山爆發釋放到地球中的還包括二氧化硫氣體、二氧化硫與水蒸氣反應生成的硫酸鹽顆粒。這些氣溶膠粒子就像數十億個微小的鏡子,反射了一小部分入射的陽光。大多數火山爆發的影響力不足以在全球範圍內影響氣候。但是一次強大到達平流層的噴發,尤其是在熱帶地區的噴發,顆粒很容易擴散到兩個半球,這可以使氣候涼爽多年。

加勒比海上蒙特塞拉特島的蘇弗裡耶爾火山在二十一世紀的第一個十年中多次爆發,最明顯的是2002年、2006年和2009年。2009年10月11日,國際空間站的一名宇航員拍下了這張照片。火山灰燼和氣體高聳在島嶼的西南角。

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或許大家對於像1991年菲律賓群島皮納圖博火山噴發這樣的災難性事件更有印象,它直接導致了噴發後全球氣溫顯著下降。雖然近年來地球還沒有出現那樣的超強爆發,但2000-2010年期間,在地球的熱帶地區還是發生了一些中度的火山爆發。特別是蘇弗裡耶爾火山和巴布亞新幾內亞的塔烏魯火山的噴發向平流層中釋放了一些氣溶膠,這阻擋了部分太陽輻射進入地球,從而阻止全球變暖。

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這一系列的影響雖然對於地球的影響都比較小,但巧合的是它們遇到了一起。多個因子交織在一起,對於地球的影響比單個因子要大。科學家們通過計算機模擬實驗證明,太平洋海洋變率和隨機大氣變化都能夠產生與1998-2012年期間相匹配變暖減速​​,不僅僅是數量,還包括地理細節。當模型還包括觀測到的火山氣溶膠模式和低太陽活動時,溫度預測甚至更接近觀測結果。

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與歷史記錄中的先前事件一樣,二十一世紀初期地表變暖速度的減緩是暫時的。全球平均地表溫度在2014年創造了新記錄,再次在2015年和2016年再創新紀錄。自20世紀80年代後期以來,地表變暖速度是整個歷史記錄中平均變暖速度的兩倍多。很顯然,與前幾十年相比,1998-2012年地表變暖相對減緩只是短期降溫影響與長期全球變暖趨勢重疊的最新例證,從長遠來看,地球的氣候會繼續升溫。

氣候“謎案”:自1998年開始,全球變暖趨於“停滯”

NOAA指出,雖然看上去1998年此後的10多年間全球變暖停滯,但長期全球變暖的大局仍未改變。事實上,在1998年之後,全球溫室氣體繼續攀升至歷史新高,其他氣候指標繼續顯示長期全球規模變暖的影響——深層海洋熱量升高、全球海平面上升、冰川和冰蓋融化、北極海冰面積創歷史新低等。


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