今年早些时候，世界各地的天气与气候机构宣布，2014年是有记录以来最热的一年，尽管全球平均气温的升幅已经放缓。这种变暖“停滞”令气候科学家困惑，因为它偏离了气候模型所预测的持续升温趋势。气候专家 Jochem Marotzke 上周到访麻省理工学院，发表第15届亨利·W·肯德尔纪念讲座，题为“近期全球气温趋势：它们告诉我们什么关于人为气候变化的信息？”。他在讲座中讨论了变暖停滞，以及气候模型的能力与局限。
Marotzke是德国汉堡马克斯·普朗克气象研究所所长，曾于20世纪90年代担任麻省理工学院地球、大气与行星科学系（EAPS）教员。他整个职业生涯都在研究海洋在气候及气候变化中的作用，近期又将研究兴趣扩展至多年期到十年尺度的气候预测。“如果观察全球气候的其他关键指标，例如海冰融化、海洋吸热和海平面上升，就会发现全球变暖仍在持续，”Marotzke说。“但这个特定指标——全球地表温度——目前的上升速度要低得多。作为气候研究界，我们需要认真对待这一现象；我们需要理解它，并就相关问题进行沟通。”
过去15年来，全球平均地表温度的升幅有所放缓，这与气候模型模拟的预测相反。这种现象被称为变暖“停滞”，主要是自然变率所致：拉尼娜等周期性气候过程，以及到达地球表面的太阳辐射量波动，都可能扰乱变暖趋势。此外，海洋吸收了被大气截留的大量多余热能——Marotzke称，吸收量高达93%。火山喷发产生的反射光线气溶胶也会造成升温放缓。
气候模型未能预测到这一停滞现象，长期以来令科学家困惑，也引发了一些公众对气候模型的不信任。气候变化怀疑论者声称，这种停滞证明全球变暖并不存在，而且气候模型高估了温室气体的升温效应。Marotzke对此强烈反对。他向听众介绍了一项 研究 ，该研究由他与利兹大学的合著者Piers Forster开展，并于今年早些时候发表于 《自然》 。他们分析了自20世纪初以来114次模型模拟中各个15年期的全球平均气温趋势。如果分析显示模型始终高估或低估了相较于现实观测的升温幅度，那么模型就必然存在系统性偏差。
所幸，这些模拟表现相当不错：对于每个15年期，它们都给出了一个预测范围，而这些时期实际观测到的气温趋势均落在范围之内。即使观测趋势有时接近范围边缘，也没有偏向某一侧。模型虽然没有准确预测当前的变暖停滞（这并非罕见），但也未能预测其他升温加速或停滞事件。事实上，在某些时期，与观测结果相比，模型低估了升温幅度。“所谓模型会系统性高估温室气体浓度上升造成的升温，这种说法毫无根据，”Marotzke说。
为了了解这些模拟得出的短期气温趋势实际上能告诉我们什么，Marotzke和Forster进行了多元回归分析，旨在找出对趋势影响最大的因素。对于较短的15年期，分析发现，气候系统中的随机自然变率影响最大——其影响约为所有其他物理因素合计影响的三倍。只有当Marotzke和Forster分析长达62年的全球平均气温趋势模型模拟时，海洋吸热、温室气体浓度和气溶胶污染等因素之间的差异才开始产生显著影响。
换言之，对15年期进行建模，只能显示气候系统中自然变化的影响。要观察人为因素对气候变化的影响，我们必须着眼于更大的图景。“停滞掩盖了人为导致的变暖，”Marotzke说。“它造成了巨大的干扰，但也极其引人入胜。”
第15届 亨利·W·肯德尔纪念讲座 由麻省理工学院地球、大气与行星科学系以及麻省理工学院全球变化科学中心赞助。该讲座系列旨在纪念亨利·肯德尔教授（1926—1999）。他是1990年诺贝尔奖得主、麻省理工学院物理系长期教员，也是一位坚定的环保主义者。作为忧思科学家联盟的创始成员及主席，他在组织科学界就全球问题发表声明方面发挥了重要作用，其中包括1992年的 《世界科学家对人类的警告》 以及1997年京都气候峰会上的行动呼吁。
本文由 麻省理工学院新闻（MIT News） 合作发布。刊发本文并不意味着世界经济论坛认可文中观点。
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作者：Cassie Martin是麻省理工学院新闻（MIT News）的科学撰稿人。
图片：从亚马逊州亚马逊森林腹地乌阿图马圣塞巴斯蒂昂的亚马逊高塔观测站（ATTO）望去。路透社/Bruno Kelly。
