我國中東部地區将出現大風降溫天氣，天氣預報圖多片地區“藍到發紫”。我們每天關注的天氣預報到底是不是氣象學家做出來的？研究氣候就是做天氣預報嗎？為什麼氣候研究難以得到驗證？

出品："SELF格緻論道講壇"公衆号（ID：SELFtalks）

以下内容為中國科學院大氣物理研究所黃平演講實錄：

研究氣候是做天氣預報嗎

地球氣候起源其實是研究地球生物起源和地球文明起源的重要部分，地球氣候對整個人類社會的格局有着重要的影響。

我是研究氣候的，經常有人問我，研究氣候就是做天氣預報嗎？我們先來看兩張最近的氣溫和降水的天氣預報圖。

天氣預報圖

從圖中你會發現，過去幾天，中國北方的氣溫明顯比南方的氣溫高，這顯然不符合我們對6月氣候的一般性認識。所以，氣候學家研究的不是最近一兩天的天氣，而是更長時間尺度上的氣候變化。

氣候種類

網上有一個關于氣候的定義：一個地方多年的天氣平均狀況。中學時我們就知道，氣候被劃分成幾個部分，比如熱帶氣候、溫帶氣候、高原高山氣候等。

其實很早以前我們的祖先就認識到了，氣候并不是一成不變的，風“調”雨“順”的平均氣候狀态并不易得。據統計，漢代以來，我國不到兩年就有一次旱災，不到三年就有一次澇災。但古人對氣候的理解非常薄弱，隻能通過各種形式祈求風調雨順，比如到天壇祈天，觀看星象等。

現在我們知道，影響氣候的因素有很多，比如大氣、陸地和海洋所包含的各種信号，特别是海洋。海水的熱容量很高，變化比較慢，所以海洋存儲的地球氣候信息能夠長時間地影響大氣。

如果你穿越回去跟古人說，地球另一邊某個海洋的異常會影響我們這邊的旱澇情況，古人可能覺得你是鬼怪派來影響他們祈天的。

二戰之後世界整體相對穩定，這也讓科研人員有機會積累長時間穩定可靠的資料，從大的時間尺度去觀察到底氣候是如何變化的。

同時，随着計算機和數理方程數值解法的發展，氣候學這一原本無法通過實驗來開展的學科，逐漸變成了一個可以用數值實驗工具來研究的學科。

海上觀測、衛星觀測和超級計算機觀測

1977年和1978年發生了非常強的厄爾尼諾事件，1982年和1983年再次發生強厄爾尼諾事件，這幾次事件對全球氣候造成了重要的影響。這之後，全球氣候學研究迎來了爆發式的發展，人們展開了大量的海上觀測、衛星觀測和超級計算機的模拟。

觀測好像聽上去挺簡單，就是觀察，但所有的觀測設備都非常貴，動辄就是上百億元，所以隻有人類文明和工業化能力達到某種程度以後，我們才有能力通過更先進的設備去了解地球，去研究地球。

以前的人們隻能用非常簡單的數值模式來預測厄爾尼諾，現在我們可以通過各國的大型數值模式對厄爾尼諾進行提前1年的預測，這方面我們已經取得了非常好的成績，也獲得了很大的收益。

二氧化碳導緻全球變暖

全球溫度持續升高

随着觀測的時間越來越長，我們發現，氣候除了年與年之間會振蕩，最近幾十年，還有一個很明顯的持續升溫的趨勢。這種增溫趨勢在很多自然現象裡也有反應。

北極海冰範圍明顯萎縮

大家看這張圖，圖中淺藍色顯示的是2018年北極海冰的大緻範圍，黃線圈起來的部分是1981年北極海冰的範圍，兩者相比，可以很明顯地看到，北極海冰的範圍在過去30年裡發生了明顯的萎縮。

天山冰川面積明顯萎縮

大家看這張圖，2018年天山冰川面積和2008年、2001年相比，都有了很明顯的萎縮。這些都是全球逐漸暖化的表現。

過去30年，氣候變暖現象受到人們很大的關注，科學家們分析了所有可能會對氣候變化産生影響的因子後發現：現在的氣候變化速度非常快，而其他一些如太陽、地球自轉軸等影響地球活動變化的因素都沒有在短時間内發生如此劇烈的變化。

因此，聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）在2013年的評估報告中得出了一個明确且謹慎的結論：目前發生的氣候變暖現象極有有可能是人類自工業革命以來大量排放的二氧化碳所引起的。工業革命以來，人們對能源的利用主要依賴于化石燃料的燃燒，而化石燃料的燃燒必然會往空氣中排放二氧化碳。

二氧化碳排放量

一起來看看這張圖的相關數據，過去80萬年以來，二氧化碳的水平一直在100ppm～200ppm之間，但工業革命以來短短的兩三百年，二氧化碳的值就達到了另一個高峰，增加了40%。

溫室氣體對地球的影響

為什麼二氧化碳會對氣候造成重要影響呢？太陽會對地球産生輻射，但太陽的溫度非常高，它的輻射波長短，溫室氣體是沒法吸收的。

而地球溫度比較低，地球發射的輻射波長較長，二氧化碳、甲烷等溫室氣體可以吸收。據測算，目前二氧化碳等溫室氣體提供了大概33攝氏度的保溫效果。

全球人口分布

或許有朋友會說，對于北方而言，溫度升高一點有什麼影響呢？沒準農作物會長得更好呢。事實果真如此嗎？通過這張圖，我們可以很清晰地看到，目前全球有一半的人口都居住在沿海60千米以内的範圍，人口如此分布主要是由現代工業文明的整體發展狀況決定的。

由于沿海居民的密度是内地居民密度的十倍，可以想象，當全球氣候變暖，氣溫升高之後，陸地冰川将會融化，海平面将會上升，随之而來的風暴潮、台風等就會嚴重影響沿海居民的生活。

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