特邀成里京:全球变暖停滞了吗?
特邀成⾥京：全球变暖停滞了吗？
编者按
全球变暖已经停⽌？
这个说法出现已久。早在2009年就有学者提出，1999-2008年期间，全球变暖出现停滞现象，并得到了⼀些科学家的⽀持。也因此使很多⼈怀疑全球变暖是否存在？
那么，全球变暖是否停滞？这⼀现象的原因是什么？⽬前科学家们对此如何看待？我所成⾥京博⼠将为⼤家解答。
作者：成⾥京博⼠
中科院⼤⽓物理研究所国际⽓候与环境科学中⼼（ICCES）
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前⾔
最近5年内，全球变暖停滞这个话题，⼀直是⽓候变化领域的⼀个⾮常⾮常热的问题，催⽣了很多N/S论
⽂、以及⼤量的专业杂志上的⽂章，引⽤率也超⾼。
2015-2016强厄尔尼诺造成全球地表温度急速飙升，Hiatus（全球变暖停滞）⼏乎要狗带，此时再翻过来看⼀下这个热潮带给我们的财富，思考⼀下路在何⽅是⼀个好的机会，也希望和同⾏进⾏更多交流。
什么是Hiatus？
国际政府间⽓候变化组织第五次评估报告（IPCC-AR5）中有这么⼀段描述：
在1998-2012期间，全球地表平均温度升⾼的速率只有0.05oC/10年，然⽽1951年以后的平均升⾼速度为0.12 oC/10年。也就是说1998年（超级厄尔尼诺年）以来，全球变暖减缓了！这个现象被叫做global warming Hiatus。
这个概念迅速被反对⽓候变化的⼈和组织⼤做⽂章，说⽓候没在变暖，⽓候变暖是政治阴谋种种，然后迅速被炒热。
全球地表平均温度（1970-2012）厄尔尼诺年标记为橙⾊、拉尼娜年标记为蓝⾊。图取⾃Trenberth et al. 2013
Hiatus为什么会发⽣？
在科学界，敏锐的科学家们开始尝试理解产⽣变暖增缓现象的原因。
国防科技大学怎么样来⾃NCAR的Meehl等⼈2011年在Nature Climate Change发表了题为“Model-based evidence of deep-ocean heat uptake duringsurface-temperature hiatus periods”的⽂章，利⽤⽓候模式模拟分析了模式中的⽓候变暖加速和减缓期间海洋的变化。
他们发现：在地表温度变暖减缓期间，⽓候变化的热量跑到了海洋中（300m以深）。换句话说：我们的地球还是在变暖，只是热量藏起来了，藏在了深层海洋⾥⾯，这些藏起来的能量会过⼀段时间重新回到海表使得⼈类⽣活的地表加速变暖。
这个研究开启了对hiatus期间能量变化的研究：如果⼀直有能量源源不断的输⼊到地球系统，但⼤⽓变暖减缓，那能量去了哪⾥？科学家们认为如果能过追踪能量的变化，就能解开地表温度减缓之谜。
中美科学家Chen&Tung在science发表⽂章，基于格点化温度分析数据（⽇本Ishii数
据）指出，hiatus期间热量储存在了北⼤西洋和南⼤洋。
Nieves等⼈在science⽂章指出热量储存在了印度洋-太平洋海盆。
Lee等⼈在Nature Geoscience⽂章说印度洋储存了70%的热量。
我们的研究（Cheng&Zheng&Zhu, Scientific reports）认为，太平洋⽐较重要。
……
这⼀下懵圈了，⽜B杂志的不同⽂章算出了不⼀样的观测事实，基于这些事实的解释也不⼀致：Chen&Tung认为⼤西洋的经圈翻转环流的变化是全球地表温度变化的主要驱动；
物理必修一Lee说是太平洋信风太强导致印尼贯穿流增加导致热量存在了印度洋。
造成这个尴尬的局⾯有⼏个原因：
1
每⼀个研究都是盲⼈摸象，只摸到了⼤象的⼀部分，摸到了⼤粗腿就说⼤象是⼤粗腿，摸到了屁股就说⼤象是屁股。真正的全貌还是未知。
⽐如近期确实发⽣了印尼贯穿流增加这个事实，但是它和Hiatus有关吗？是其主要因素吗？
全球地表温度的变化是⼀个全球平均概念，这个指标是各个局地变化的合成。不同的海区的主导变率可能不⼀致，但是都贡献于全球温度变化。
热水壶因此，对hiatus的争议事实上蜕化为：哪⼀个区域或者哪⼀个模态决定了全球平均温度？
很明显Chen&Tung认为⼤西洋重要、Lee认为西太和印度洋是核⼼。
2
关于热量数据存在很⼤问题，也就是系统性偏差，这导致使⽤不同数据会得到不⼀样的结论。
1998-2005期间正好是传统的船舶观测减少、⽽Argo数据逐渐增加的时期，海洋观测系统发⽣了很⼤的变化。这个变化导致了海洋温度（热量）的计算存在系统性偏差。
来⾃Scripps的华⼈著名科学家谢尚平团队在Nature 发表题为“Recent global-warming hiatus tied to equatorial Pacific surface cooling”的⽂章，也利⽤模式发现：如果模式在热带太平洋的温度模拟对了，hiatus就出来了。这表明热带太平洋是全球地表温度的主要驱动⼒！
NCAR著名科学家Trenberth（他也是Meehl⽂章的作者）在Nature Climate Change发
⽂“Seasonal aspects of the recent pause in surface warming”研究了冬季地表⽓温减缓更为严重，也认为太平洋是⽐较重要的，通过遥相关导致了北⼤西洋的变化。
除了从⼤⽓海洋本⾝原因，Santer等（nature geoscience）⼈认为是2000年之后⼀系列⼩⽕⼭爆发，产⽣的⽓溶胶对地球系统的冷却作⽤。但这个影响后来被认为⽐较弱（只有
0.1W/m2，温室⽓体强迫造成的能量强迫⼤概是0.9 W/m2），不⾜以造成Hiatus。
更劲爆的来了，来⾃NOAA的Karl等在Science的⽂章⼜提出了挑战性的观点：IPCC中提到的全球地表平均温度增加减缓是虚假的信号！是因为海表观测数据⾥⾯存在系统性偏差导致！
Cowtan&Way也认为是在计算全球地表温度时忽略了北极区域的剧烈变暖，导致了全球地表温度有⼀个系统偏差，导致了IPCC报告⾥⾯的hiatus。
【注：Cowtan&Way是国外的“民科”，他们之前并不是搞⽓候变化的，纯兴趣！他们的⽂章发表在⾮N/S杂志，但产⽣了很⼤的影响】
科研⼈员就炸锅了，观测事实都错了，那之前针对这个现象的解释不也是⽆稽之谈？
后期，⼤家通过更多研究也证实，这些观测偏差确实能解释⼀部分变暖减缓，但并不能解释全部。尽管如此，⼤家也开始⼴泛的讨论和修正观测本⾝存在的问题。
到⽬前为⽌，⼤家的观点差距真的很⼤！⽽这些仅仅是具有代表性的⽂章和观点，还有更多的⽂章提出了更多的观点！
本⽂的⽬的不是综述hiatus的⽂章，⽽是借这些研究思考⽬前相关研究中暴露出来的问题。Hiatus带给学界的震荡与思考
如果说之前全球变化问题，在公众以及⼤⽓-海洋研究⼈员⾯前的形象还⽐较“正⾯”：⽐如⽓候变化观测事实较为可靠、⽓候变化的归因/影响研究也在各个领域如⽕如荼。那么，经过Hiatus 讨论之后，科学家们更深刻的认识到地球系统的复杂性，开始更多关注地球系统的⾃然变率，也让更多领域的研究⼈员在hiatus这个契机上产⽣了联系，并且提出了更多更深刻的问题，这些都是hiatus讨论给我们带来的“财富”。
下⾯基于我的理解列⼀些相关的问题：
1
对⽓候变化观测事实的构建真的准确吗？
包括⼤⽓温度、全球地表温度、海洋热含量变化。这些数据和基于数据的重构都是有⼀定问题的，在hiatus讨论中的集中暴露将继续推进该领域的研究。
中国有⼤量的观测数据，但⼤部分数据都没有得到很好的使⽤、没有融⼊到国际社会的观测数据共享中、也没有⼀个在国际上处理领先地位的观测研究⼩组（⽐如Scripps的Argo数据、NOAA的SST和地
表温度数据、⽇本⽓象厅Ishii数据）。这也是为什么国内从观测⾓度并没有⼈在haitus这个讨论中取得话语权的原因。
2
对观测数据的审视对未来观测系统的设计和评价提出了更⾼的要求
⽬前主要的海洋观测Argo由美国澳⼤利亚法国等国家主导，话语权基本在这⼏个国家（⽐如Scripps）。但Argo主要观测海洋上层2000m的温度盐度。
科学家们也意识到了深海2000m以下的重要性，提出了深海观测计划，⽬前国际上的深海观测计划出镜率⽐较⾼的是Deep-Argo观测。
国内已经开展了很好的深海观测计划（海洋⼤学、同济、南海所），希望在未来的时间内做好数据共享，在国际上能够取得⼀席之地。
3
地表（海表）温度年代际变化原因？
⼤量研究都提出各种机制解释hiatus期间全球表⾯和海表温度的变化原因。但⽬前还没有⼀个公认的结论。
这是因为地表温度变化较为复杂：即受到外强迫，如温室⽓体、⽕⼭爆发、云、⽓溶胶的影响；⼜有⾮常复杂的⾃然变率模态：PDO、AMO、IOD等。
不同的因素和模态如何影响全球温度？模态产⽣的原因和机理？模态的转折是如何发⽣的？不同海盆的模态之间、同⼀个海盆多个模态之间是否有联系？这些都是悬⽽未决的科学问题。
烹尸
4
年代际预测？
IPCC的CMIP5模式并没有预测到1998年以来的hiatus，导致了公众对⽓候模式可预报性的⼴泛质疑。年代际预报在⽬前来说是⼀个⼤难题。⽽只有对年代际尺度变化规律的深⼊理解，才能达到更好的年代际尺度预测。这也是未来的⼀个重要⽅向。
5
地球系统能量循环
Hiatus研究的另⼀个主要争论焦点是：既然全球变暖、地球系统能量增加，那么能量跑到哪⾥去了？
我们都知道⼤⽓和海洋有显著的经向热输送（太阳直射热带因此低纬度吸收更多热量，并向⾼纬度输送），经圈翻转环流也是热输送的重要渠道。然后呢？能量如何在不同海盆从上层海洋向下输送？能量输送受什么因素影响？不同海盆间如何进⾏能量输送？这些热输送有没有年际、年代际尺度变化？为什么？这要求我们有⼀个更⼤更全⾯的图景来描述地球系统的能量循环。
对于年轻科研⼯作者，有何启发？
我们做科研要不要跟着热点⾛？我的理解是：
⾸先，热点本⾝就代表着有⼀系列有争议性的问题没有解决。同时，热点会吸引⼤量⽜X的科学家⼀起针对某个问题开展研究。
因此，对年轻⼈来说是⼀个⾮常好的机会：⼀⽅⾯可以了解⼤科学家们是怎么思考问题的？怎么解决问题的？另⼀⽅⾯，通过⼀个有意思的现象⼊⼿，反思⾃⼰所在的领域，解决⼀些⾃⼰所在领域的难题是⼀个很好的科研⼊⼿点。
以上（若有补充或不同意见请留⾔~）
Read More：
D. L. Hartmann et al., in Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution ofWorking Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panelon Climate Change, T. F. Stocker etal., Eds. (Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and NewYork, NY, USA, 2013),  chap. 2, pp.159–254.
K. E. Trenberth, J. T. Fasullo,An apparent hiatus in global warming? Earth'sFuture 1, 19-32 (2013).
G. A. Meehl, J. M. Arblaster,J. T. Fasullo, A. Hu, K. E. Trenberth, Model-based evidence of deep-ocean heatuptake during surface-temperature hiatus periods. Nature Clim.回家的心情简短的句子
Change 1,360-364 (2011).
X. Chen, K.-K. Tung, Varyingplanetary heat sink led to global-warming slowdown and acceleration.Science 345, 897-903 (2014).
T. R. Karl et al., Possible artifacts of data biases in the recent globalsurface warming hiatus. Science348, 1469-1472 (2015).
B. D. Santer et al., Volcanic contribution todecadal changes in tropospheric temperature. Nature Geosci. 7,185-189 (2014).
Y. Kosaka, S. P. Xie, Recentglobal-warming hiatus tied to equatorial Pacific surface cooling. Nature501, 403-407 (2013).
V. Nieves, J. K. Willis, W. C.Patzert, Recent hiatus caused by decadal shift in Indo-Pacific heating.Science 349, 532-535 (2015).
S.-K. Lee et al., Pacific origin of the abrupt increase in Indian Ocean heatcontent during the warming hiatus. Nature Geosci. 8, 445-449 (2015).陈奕迅好听的国语歌
L. Cheng, F. Zheng, J. Zhu,Distinctive ocean interior changes during the recent warming slowdown.Sci. Rep. 5, 14346 (2015).
Cowtan, K. and Way, R. G.,Coverage bias in the HadCRUT4 temperature series and its impact on recenttemperature trends. Q.J.R. Meteorol. Soc., 140 (2014): 1935–1944.
doi:10.1002/qj.2297

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