一、不断冲高的温度


2023年刚开局，全球平均气温就以高出历史平均0.73℃的温度彰显着这一年的不凡。不过，一直到五月份之前，2023年的全球平均温度仍然与2022年不相上下，对于2023年温度是否能再创新高，不同机构的专家们意见仍统一。


但是情况在5月份发生了变化，缅因州大学气候再分析系统显示，从2023年5月10日开始，2023年的温度就超越了2022年的同期温度；到了6月初，2023年的平均气温已经创历史新高；7月3日，地球表面以上2米的全球平均气温达到17.01℃，成为有记录以来最热的一天，这一记录一直持续到了7月6日，最终创下了17.23℃和超出平均温+1.02℃的记录。如果从六月初算起，这种“最高温”已经断断续续地实现了一个多月。


图1 橙色线为2022年温度，黑色线为2023年温度


7月7日起，全球温度开始回落，但是在高温主力的北半球，这种趋势并没有减弱，7月25日，北半球以22.62℃超出平均温度1.23℃的记录完成了近一个月的持续升温。在中国，7月10日当天有上百万平方公里的区域最高温度达到37度及以上，考虑到城市热岛效应的加成，这一区域还会扩展很多。在欧洲，从6月份开始，受北非热浪影响，西班牙和法国温度比往年高出10℃以上。


图2 北半球平均温度


与气温相对应的还有海温，相对于空气而言，海水升温效率较低，其温度变化幅度也较小，但是气候变暖的热量大部分都储存在海洋当中。上世纪80、90年代，气候变暖学说曾因为气候变暖放缓受到质疑，后来的研究发现海洋承担了这一缓冲器的作用。不过在2023年，海洋也抑制不住自己变暖的趋势，以21.1℃的记录打破海温记录，并长期保持在20.9℃之上，远超2022年的20.6℃以及20.2℃的平均温度。



二、气候变暖是自然的，还是人为的？


不过，人类的气候记录至今还没超过200年，仅仅凭借200年的记录来谈全球气候变暖，的确有点不自量力。因此，气候学家力图从历史中寻找证据。1972年，中国科学家竺可桢发表《中国近五千年来气候变迁的初步研究》，此文通过考古、物候以及文献记录等多种手段，复原了中国历史上的气候变迁，并且指出历史上的温度高于今天的温度，在过去的50年中，这成为中国大众关于气候变迁最熟悉的文章。


图3 竺可桢曲线


竺可桢的文章仅仅是众多古气候研究中的一部分。以米兰科维奇为代表的科学家们发现了一系列的气候旋回理论，其中米兰科维奇循环有种从40万年周期到2.3万年周期等不同周期之间复杂的套娃式旋回，在这种大尺度的周期性变动之下，人类的作用似乎不值一提。因此，近些年来，随着古气候研究的深入以及研究结果的普及，气候变暖是自然过程而非人为结果成为一部分人秉持的观点。


一方面，古气候研究发现，相对于地球长期的气候演化，工业革命以来全球气候变化是微小的；另一方面，科学家也发现，与历史时期气候变化的标的物相比，今天这些标的物的变化速度远远快于历史时期。显然，随着人类温室气体排放的增加，人类活动对气候变化的影响将日益增加。



三、全球变暖与极端气候


不论全球变暖是否是自然现象还是人为原因，变暖已经成为不争的事实。相比于数字上的疏远，人们更能从直观体验上感觉到气候变化——极端气候。


去年与今年，华北地区都经历了历史罕见的高温；7月末8月初，受台风“杜苏芮”与“卡努”影响，华北地区普降大雨，多地打破历史记录；2021年7月，受台风“烟花”影响，河南中部及北部普降大雨，造成了极为惨烈的灾难。放眼全球，山火、洪涝、干旱、热浪频发，这到底是社交媒体兴盛后的传播结果？还是气候正常波动的正常现象？还是气候变化的结果呢？要寻找这些答案，我们还需要从引起这些气候异常的机理中寻找答案。


图5 京津冀遭遇极端降水


以华北高温为例，其主要原因是大陆暖高压脊，受暖高压脊影响，气流下沉，天气晴朗，进一步加热了温度，形成高温。形象一点说就是热穹顶，像是一个罩子把华北地区罩住。本质上来说，这种热穹顶的形成来源于西风带的弯曲。


西风带的动力来源于高纬度地区与低纬度地区之间的温度差，温差越大西风越强，其就像一条带子隔绝了极地与赤道。随着全球变暖，北极地区的海冰变少，深色的海水进一步吸收太阳热量增温，这就减少了西风带两侧的温差从而导致西风急流减弱，冷暖空气流动频率增加，西风带更容易形成大槽或者大脊，引发各种极端天气事件。因此，未来像华北这样高温的天气之后更多而不是更少。


图6 西风急流（NASA）


同时，西风带的减弱还会导致冷空气更容易南侵，这就增加了寒潮爆发的可能性；同时暖空气也更容易侵入极地，从而进一步增加寒潮的强度。加之气候变暖导致的平均气温升高，这种寒潮造成的破坏会更大。


最近，一篇发表在《自然通讯》上的文章表示，由于全球气候变化，包括墨西哥湾流在内的大西洋经向翻转环流（AMOC）可能在2025年至2095年之间转向全面崩溃。AMOC在维持全球温度平衡中具有重要的作用，其崩溃将进一步加剧极端气候的发生。虽然这一文章的研究仍然有很多不确定性，但是仍然为我们提供了一个值得注意的警告。


图7 全球AMOC“传送带”的简化动画，表面洋流以红色显示，深海洋流以蓝色显示


古特雷斯的“全球沸腾”说虽然有所夸张，但是如果气候变化继续以目前的速率进行下去，地球虽然不会沸腾，但是人类社会可能要“沸腾”。


参考文献：

Tierney J，Poulsen C，Montanez I et al. Past climates inform our future[J].Science， 2020， 30(6517).

Ditlevsen， P.， Ditlevsen， S. Warning of a forthcoming collapse of the Atlantic meridional overturning circulation. Nat Commun 14， 4254 (2023).


本文来自微信公众号：石头科普工作室 （ID：Dr__Stone），作者：行思