王绍武

近几年，国内外经常出现各地遭遇严寒天气的报道。一方面人们被告知全球气候变暖，一方面又是寒冬的频繁出现，这不是彼此矛盾吗？

其实，二者并不矛盾。最新研究表明，频频光顾的寒冬可能是气候变暖的结果。

气候是不是变暖了？

如今，全球气候变暖的趋势逐渐得到广大公众的认可。特别是从20世纪末到21世纪初这段时间，各地冬季很少出现强寒潮天气，夏季的最高温度经常突破40℃。

那么，气候是不是变暖了？要判断全球气候是否变暖，不能只看一时一地，而要看全球平均气温的长期变化趋势，如100年中气温上升多少，30年中上升了多少。19世纪50年代开始有了较多的仪器观测温度记录，所以人们建立的温度序列，大多从19世纪中后期开始。世界上共有3个不同的全球平均温度序列。由于收集的资料及分析方法不同，3个序列的结果略有出入。根据这3 个序列，从20世纪的最初10年到21世纪的最初10年，全球平均温度分别上升了0.84℃、0.81℃及0.79℃。因此，可以粗略地讲，近百年来全球平均温度上升了0.8℃。由于大气中的二氧化碳等温室气体是在1750年之后才显著增加的，所以研究人员经常把1750年看作工业化前，因此人们有时也说，相对工业化之前，全球平均温度上升了0.8℃。但是，这只是一种近似的说法，因为19世纪50年代之前缺少系统的温度观测。不过，无论如何，全球气候变暖已经是确定无疑的了。早先国际上还有些人怀疑气候变暖的结论，后来由于愈来愈多的证据表明气候确实是变暖了，因此，现在怀疑气候变暖结论的人已经愈来愈少了。

气候为什么变暖了？

气候为什么会变暖呢？科学家告诉我们，这是人类活动造成的影响。自18世纪中期工业革命以来，人们燃烧了愈来愈多的煤、石油、天然气，再加上砍伐森林，使得大气中的二氧化碳浓度从1750年前后的280ppmv上升到2011年的390ppmv，即：在200多年中增加了40%左右。ppmv代表百万分之一大气的体积。从中不难看出，二氧化碳在大气中的绝对分量是不大的，只有大气总体积的万分之三。但是二氧化碳的变化对气候却有重要的影响。二氧化碳在大气中的作用好像温室的玻璃窗一样，不会影响到太阳辐射照射到地面，但能吸收地面放射的辐射，从而使地面保持较高的温度，人们把二氧化碳的这种作用称为温室效应。如果没有大气的保护，地球表面的温度就会降到-18℃，而不是现在的15℃左右。也就是说，大气的存在使得地球表面的温度升高了33℃。可见如果地球没有大气包围，我们是无法生存的。现在人类活动使大气中二氧化碳浓度进一步增加，这就使温室效应加剧，进而导致气候变暖。

但是，全球气候变暖是不是温室效应加剧的结果，或者说是不是人类活动造成的呢？这在过去20年中始终是一个被人们热烈讨论的问题，至少已经进行了5～6轮论战。从20世纪末开始有人提出气候没有变暖，并且认为如果变暖也不是人类活动造成的，到2009年的“气候门”事件，怀疑气候变暖论者弄虚作假，以及2010年提出气候变暖是否停滞了。这些争议时起时伏，但都以气候变暖论支持者的胜利告终。

现在诸多证据使气候变暖怀疑论的空间愈来愈小了。“气候门”也关闭了。还有一批非气候工作者，独立地收集了更多的温度观测资料，建立了世界上第四个全球平均温度序列，但结果却与原有的3个序列结果基本一致，证明气候确实是变暖了。尽管近10年内温度升高不大，但这10年仍然是有观测记录以来最暖的10年。而且国际范围气候模拟研究有了巨大的进步，建立了地球系统模式，这些模式的计算均表明，现代气候变暖有很大可能是人类活动造成的温室效应加剧的结果。

冬季是不是变冷了？

然而，与全球气候变暖相对应的是一个戏剧性的现象——近年来时常出现冷冬。2009年底在丹麦哥本哈根召开第15届气候变化框架公约缔约方大会时，就曾经出现这种尴尬的情形：3.4万人聚集起来讨论应对变暖问题，当地却出现了严寒。

今年的情况也差不了多少。人们正在研究2013年是否可能成为有史以来最暖的年份时，欧洲、特别是俄罗斯出现了自1938年以来未曾出现过的严寒天气。中国自入冬以来冷空气活动频繁，大风雪接踵而至。

这究竟是怎么一回事？欧洲、北美、东亚的强寒潮、暴风雪天气是不是同全球变暖的趋势相抵触？这是否意味着气候不再继续变暖了？

我们先看看冬季是不是变冷了？回答是肯定的。

2007～2008年冬季，北美西北部遭遇严寒天气，北部地区出现大雪；中亚到东亚地区降下大雪。2008年1月，我国南方出现大面积雨雪冰冻天气造成交通、电力、通讯设施严重受损。2008～2009年冬季，北美、欧洲、亚洲北部气候寒冷，俄罗斯严寒天气尤为突出。2009～2010年，美国出现25年来最冷的冬季、当年冬季也是英国31年来最冷的冬季、西伯利亚出现严寒天气，我国北方的大雪造成严重灾害。2010～2011年及2011～2012年冬季，欧洲、北美、亚洲寒冷依旧。

可以说过去5个冬季，北半球的欧洲、北美、东亚都遭遇到不同程度的严寒。根据全球地面气温的观测记录，21世纪第一个10年（2001～2010年）的冬季，与20世纪的最后10年（1991～2000年）相比，美国温度下降1～2℃，欧洲下降2～3℃，西伯利亚下降3～4℃，我国东北（包括内蒙古东部）及新疆也下降1℃左右。可见近年来冬季的变冷不是个别年份的现象，也不是某一地区的局地现象。至少从2004年起这个过程已经开始了，不过在2007年之后这种趋势更为突出罢了。

冬季为何变冷了？

根据全球变暖理论，伴随温室效应加剧，高纬度地区冬季的温度应该明显上升。现在处于北半球中、高纬度的3个地区，冬季一致变冷，这是不是说明温室效应加剧的理论失效了？

科学家已经注意到了这个问题。2012年3月，中国科学家刘骥平、柯里、王会军等在美国科学院院刊上发表论文，提出了“暖大洋冷大陆”理论。这个理论的要点是：气候变暖导致北极海冰融化，使极区变暖，气压上升，大气西风环流产生波动，在北大西洋形成一个强的高压脊，北美及欧洲处于这个高压脊的两侧，形成很深的槽，冷空气顺槽南下，所以冬季出现严寒天气。由于冬季大气环流特征是在北半球有3个槽，欧洲槽的加深促使东亚的槽也加深，因此东亚的气候也寒冷。当然，这个理论还处于研究初期。另外，虽然已经有了一些数值模拟研究，但尚不成熟。不过，这些科学家的论文提出来一个对当前气候研究十分有针对性的理论问题：地球系统是十分复杂的，这个系统包括大气圈、水圈、冰冻圈、岩石圈、生物圈五大圈层，各圈层之间有各种各样的相互作用。这个例子十分生动地告诉我们，不能像过去一样孤立地、简单地看待人类活动的影响，包括气候变化，而要充分考虑各圈层之间的相互作用。由于温室效应加剧，气候变暖了。气候变暖促使北极海冰融化，改变了大气环流，使得冷空气侵入两个大陆。这样就产生了戏剧性的效果，全球气候变暖反而造成了北半球大陆的寒冬。

海冰变化是这一理论的基础。2007年是北极海冰第一个破纪录的低点。夏末秋初（9月）正是北极海冰面积最小的时候，2007年9月，北极海冰面积降到413万平方千米，比多年平均值减少40%。2007～2009年，北极海冰面积略有回升，但仍明显低于2007年以前，2012年9月，北极海冰面积又降到一个新低，为341万平方千米，成为1979年有较为准确的卫星观测以来的最低值。所以，无论如何，海冰的变化是“暖大洋冷大陆”理论的强有力的基础。

这样的寒冬异常吗？

有人可能接着会问，这样的寒冬能称为异常吗？上面谈到，西伯利亚的平均温度可能低了3～4℃，是指近10年与前10年比较。个别年份冬季的差别会更大。一般这个差别用对30年平均的偏差来表示。例如，对1971～2000年平均温度求偏差。每一年冬季各地温度的偏差是不一样的。正偏差多时就是暖冬，负偏差多时就是冷冬。通常纬度越高偏差的绝对值就越大。例如中国的寒冬，东北北部及内蒙古东部，最大偏差可能达到-3℃到-5℃，但是华南、台湾就可能只有-1℃到-2℃，或不到-1℃。像欧洲、西伯利亚，温度偏差的绝对值可能比中国北部还要大得多。一般认为异常是很少出现的意思，在气候学中有严格的定义，有各种统计学的定义方法。一种比较粗略，但比较容易理解的定义是：30年一遇，就是说30年才出现一次的情况就可以认为是异常。如俄罗斯今年出现自1938年以来最强的寒冬天气，显然这就可以称得上异常了。中国上一次出现全国性的寒冬是在1976～1977年，距今已有30多年了。如果2012～2013年的冬季能达到或者接近那种寒冷程度，也可以认为是异常了。不过，我们现在谈的寒冬，是在经历了一段时间的暖冬之后、在气候变暖的背景上来看的，所以寒冬显得格外引人注意。但从强度上讲，现在的寒冬较之20世纪70年代和20世纪50年代已经逊色不少，更远不如17世纪和19世纪的寒冬那么凛冽。

冬季严寒会持续吗？

了解了寒冬成因及其与气候变暖的关系之后，我们来看看2012～2013年整个冬季是否都会像现在这样寒冷。

这是一个极有挑战性的问题。我国国家气候中心的预测可以提供这方面的信息。本文不可能具体讨论今冬的预测，但是可以提供一个基本思路。例如，冬季已经过了一半，接下来的一半还会继续寒冷吗？根据历史资料，一个冬季有时不一定是一冷到底的，有可能先冷后暖、或先暖后冷，所以气候学上经常分前冬后冬，这要根据当时的气候条件进行预测。对下一冬季，或未来几个冬季的预测也是这样。虽然看来海冰的下降趋势依然会继续，所以，可以肯定的是，未来还会出现寒冬，但是也许不会每一个冬季都是寒冬。不过究竟哪一个冬季冷，要看当年气候模式的预测，也要考虑其他物理因子的影响。例如，热带大洋的海温有什么异常？以及是否发生了强烈的火山喷发？还有不少类似的事件也会影响气候变化的进程。

特别要指出的是，海冰不是控制冬季气候的唯一因子，这个因子有多么重要，还要经过时间的考验。要经过多次的海冰增长、减退反复验证，才能全面评估这个因子在气候系统中的作用。对“暖海洋冷大陆”的解释，也是初步的，尚需气候模式的模拟验证。

另外，需要说明的是，虽然北半球大陆出现了寒冬，但是并没有从根本上改变全球气候变暖的趋势。因为全球陆地只占地球表面积的30%左右。而受寒冬影响的陆地充其量只占全球陆地的10%，即全球面积的3%。一年四季中又只有冬季受影响。这样一来，寒冬对全球年平均温度的影响可能只有1%左右。所以，尽管近年来出现了寒冬，但是全球平均温度依然处于较高的水平，寒冬并不会对全球平均温度的变化趋势造成显著影响。

【责任编辑】赵 菲