美国密歇根州一处灯塔遭遇严寒之后被冻成了冰柱。图片来源：dailymail.co.uk
近期，美国遭遇20年来最寒冷天气，当然这起独立事件并不能说明气候变暖的趋势出现了任何变化。不过，近10年来测量到的气候数据显示，全球变暖的步伐似乎确实有所放缓。问题是，原因何在？这是否意味着，我们不必再担心全球变暖了？《新科学家》上近期刊出了一篇封面文章，对气候变暖放缓进行了深入了探讨。
（文/ Michael Le Page）你如果阅读过近期的论文，大概会产生这样一种印象：全球气候变暖并未像预期那样发展。
大部分主流媒体的言辞还算谨慎，指出变暖趋势近期明显的停滞可能只是暂时现象，但一些小报已经在暗示，事情没有那么简单。“温室气体排放造成的气温升高，可能不如人们一度认为的那样剧烈，”一家杂志如此宣称。
怎么回事？全球变暖近几年真的变慢甚至停止了吗？如果是真的，为什么？这是否意味着，世界变暖的幅度不会像先前预期的那样大了？
全球变暖停止的论调并不新鲜，其中大部分经不起仔细推敲，但是最近的说法似乎有些不同。这一次是气候学家自己在谈论放缓——过去几个月里面，他们甚至已经开始发表与此相关的论文了。
过去的10年再次成为有记录以来最热的10年——这一点没有争议。然而，这一时期地球表面平均温度的升幅却比更早的几十年里慢得多。从1998年至2012年，变暖速率为每10年0.04℃，这比1951年以来的平均每10年0.11℃明显低很多。
从过去几十年的表面温度记录来看，全球气温的爬升似乎确实放缓了。图片来源：《新科学家》
不过，这并不意味着气候变化已经停止，就好像20世纪90年代的迅速升温并不意味着气候变化在加速一样。事实上，这种步调的时快时慢有一条标准解释：自然变率。
由于风和洋流的变化，加上火山爆发等自然现象的影响，地球表面的温度总是在起起落落。这种变化性很容易掩盖内在的变暖趋势。从观测到的表面温度数据中剔除已知的自然变率成分，你就能观察到一个稳定得多的变暖趋势。
然而，轻易地将最近表面升温趋势的放缓归咎于自然变率，并不能令那些真心怀疑全球变暖的人满意。他们也许会问，我们如何才能确信，表面温度平台期的起因是自然变率对内在变暖趋势的遮蔽，而不是变暖实际上已经放缓甚至停止了呢？
要想得出上述问题的答案，考虑热能要比考虑温度更有帮助。上个世纪地球变暖是因为温室气体水平升高，就像是给地球多盖了几层毯子，减少了热量在大气层顶部的流失。
从热量的角度来考虑，地球表面温度近期升势趋缓有3个可能的原因。第一个原因是太阳正在变得暗淡，这意味着到达地球的热量在减少。太阳的热量输出有一个11年的涨落周期，索贺太阳和日球层探测器（SOHO）等航天器的观测表明，近期太阳的热量输出确实格外地低。
第二个可能原因是，从大气顶层逃逸的热量多于往常。这有可能是大气中硫气溶胶含量增加造成的。这些气溶胶不会阻挡太阳光照进我们的大气，却将更多太阳热辐射反射回太空。硫气溶胶可能源自火山喷发——这是自然变率的一大因素——也可由煤炭燃烧等人类活动产生。毫无疑问，过去10年里二氧化硫含量升高了，这主要是几次小规模火山喷发的结果。
最后一种可能性是，地球仍在获得额外的热量，但是其中更多的部分在低层大气以外的地方找到了归宿，而我们关注的就只有低层大气的温度而已。最明显的疑犯便是海洋。地球表面超过70%的面积被水覆盖，这种物质有着巨大的吸热能力：若要升温1℃，水需要的热量大约是同体积空气的3000倍。
全球气候变暖还未达极点，而海洋似乎正在替我们分忧。图片来源：《新科学家》
观测表明，地球自1971年以来获得的额外热能中，有高达94%最终进入了海洋，另外4%被陆地和冰吸收。因此1971年以来，全部的表面升温只是区区2%的热量造成的。如果进入海洋的热量略高于往常，由于水巨大的吸热能力，海洋温度只会受到些许影响，大气温度却会遭受巨大冲击。数项研究表明，最近海洋确实吸收了超过往常的热量。
原因何在？热量每时每刻都在海洋和大气之间来回流转——这是自然变率的主要原因。辽阔的太平洋上发生的事情产生的影响最为深远。在一种称为厄尔尼诺的现象中，东风使热水分布到太平洋大部分赤道地区的表层，由此散逸到空气中的热量使整个地球表面变暖。1998年出现了一次格外强烈的厄尔尼诺现象，所以那年才会那么温暖。
与之相反的拉尼娜现象中，西风把上涌的冷水散布到海洋表层，太平洋赤道地区吸收的热量使整个星球冷却下来。近期出现了很多次拉尼娜现象。美国加利福尼亚州圣迭戈市斯克里普斯海洋学研究所的谢尚平（Shang-Ping Xie）说：“最近15年都没有出现过大的厄尔尼诺现象了，但有过几次历时长久的拉尼娜现象。”谢尚平2013年8月发表的一项模型研究表明，单此一项便足以解释表面升温趋势变缓（参见《自然》，第501卷，403页）。
不管原因是什么，观测表明进入海洋的热量多于往常，尤其是深海（参见《地球物理研究通讯》，第40卷，1754页）。这项研究的作者、美国科罗拉多州博尔德市国家大气研究中心的凯文·特伦伯思（Kevin Trenberth）说，“海洋的深层在变暖。”因此，包括特伦伯思和谢尚平在内的一些研究者认为，放缓主要是海洋造成的。
地球接受到的额外的热量，大都进入了海洋。图片来源：《新科学家》
未知的海洋
上述结论并没有令每个人都信服。检测海洋温度的Argo探测器网络直到2007年才部署完毕，所以尽管我们非常了解海洋中现在有多少热量，却很难确定过去热量变化的幅度。关于气溶胶的影响等问题，我们也难有定论，这就留下了争议的空间。
政府间气候变化专门委员会（IPCC）在最近的报告中表述的主流观点是，表面升温趋势放缓大约有一半是海洋造成的，另一半则与太阳和增加的火山气溶胶有关。“这是三四个因素的共同作用，”美国宇航局戈达德空间研究所的加文·施密特（Gavin Schmidt）赞同这一观点。但他并不确信海洋是因素之一。施密特说，海洋一直在持续吸收热量，但是我们无法确定它们吸收得比正常情况要快。
他怀疑，中国猛增的气溶胶排放促成了放缓。德国汉堡市马普学会气象学研究所的约赫姆·马洛茨基（Jochem Marotzke）回应说，这样的可能性无法排除，但是没有证据。他参与编写了IPCC最新报告中相关的部分内容。
尽管放缓的确切原因还悬而不决，大局如何却无人怀疑。观测表明，海平面正以前所未有的速度抬升，平均每年大约3毫米。其中至少1毫米是由海水升温时的膨胀造成的，这说明除了测量到的水温以外，海水还在吸收更多的热量。其余的海平面抬升则是因为陆基冰川的消融。
海平面正以前所未有的速度抬升，平均每年大约3毫米。图片来源：《新科学家》
所以说，如果你以大气、陆地和海洋包含的全部热量为依据定义全球变暖——这正是大多数科学家的定义方式——那么根本就没有出现间歇期。“全球变暖没有停止，”马洛茨基说，“海冰仍旧在融化，海洋还在吸收热量，海平面依然在抬升。”事实上，特伦伯思认为，这一过程或许已经加剧了。
迟来的后果
那么，接下来会发生什么？放缓是否意味着全球变暖并不像我们曾经以为的那样可怕？表面升温不如以前快，这确实是条好消息。放缓的因素之一是来自太阳的热量在减少，或者被气溶胶反射回太空的热量在增加。就这一点来说，我们撞到了好运。那部分热量一去不复返了。
海洋吸热的增加则令我们喜忧参半。海洋吸收的热量大部分会留在海洋。这部分热量不会加热大气（好），但它会通过热膨胀促进海平面抬升（不好），而且意味着海洋未来吸收的热量将减少（糟糕）。
今日进入海洋的部分热量，有朝一日会回到大气层，造成迅速的表面升温（非常糟糕）。“这些热量中有一部分会流失，”特伦伯思说，“还有一部分会在下次厄尔尼诺现象中卷土重来。”
关键问题在于，什么时候？施密特和其他一些专家认为低层大气的升温会很快加速，但没办法确认这一点。从太阳输出到厄尔尼诺，造成自然变率的大部分因素都无法被可靠预测。但是特伦伯思认为，一种叫做太平洋十年涛动的海洋状况长期变化，在其中起着重要的影响。特伦伯思说，每过二三十年，这种现象因循风的变化就会反转一次，如果过去的经验尚可借鉴，那么涛动的相位将在未年5到10年内转变。倘若情况真如他所言，放缓将就此终止。
还有另一种可能：海洋吸热的增加也许是我们改造地球的结果。比如说，海洋上空的风速已经提高了。理论上讲，更快的风速会推动更加强大的垂直洋流，由此将更多热量推入深海。如果是这样，放缓可能会持续很多年，甚至几十年。
火山爆发之类的不可预知事件能够在短期内改变气候变化的速率。图片来源：《新科学家》
假设上述说法不正确，也就是说表面升温会很快加速，那么地球会温暖到什么程度呢？估算所谓“气候敏感度”（即二氧化碳水平升高会造成地球表面升温多少）的一种方法，就是——以古推今，计算截止目前这二者的相关程度。由于过去15年里二氧化碳水平飙升，气温却仅仅升高了些许，根据最新数据计算得到的气候敏感度，略低于10年前的计算结果。
气候怀疑论者抓住了这一点，但是还有许多理由让他们还激动不起来。首先，如果低层大气真的在接下来的几十年里迅速升温，这些估算值将不得不再被调高。况且，其他估算气候敏感度的方法，比如研究更早时期的气候变化或者使用模型模拟，仍然得出了较高的数值。
最起码，全球变暖停止或者暂停的说法，是有误导性的。世界表面的升温在过去10年不如之前那么快，这是个好消息。然而我们依然见证了可怕的极端天气，从美国科罗拉多州前所未有的大雨、澳大利亚创纪录的高温，到威力巨大的台风海燕。一直以来热量仍旧在涌向海洋。所有证据都表明，大气的升温会很快再次加速，而且有可能非常猛烈。
编译自：《新科学家》，Climate slowdown: The world won't stop warming
扩展阅读
变暖放缓了多少？
地球的表面现在比1951年温暖0.6℃多一点。这段时间内变暖的步伐明显有急有缓：20世纪80年代开始加速，到90年代达到每10年升温0.28℃，进入21世纪头10年却跌落到每10年0.09℃。
所以说，地球的升温不如以前快了。不过，如果你采取不同的方式计算升温趋势，得出的具体结果又会大相径庭。如果选择非常炎热的1998年作为起始，放缓看上去就非常显著：从1998年至2012年的变暖速率仅有每10年0.04℃。如果这个速率持续下去，到2100年，地球表面的温度只会比1950年高1℃，远低于“危险值”2℃。
但是，这些数据是根据英国哈德莱中心汇编的全球表面温度记录计算出来的。该中心的记录并未涵盖地球上变暖最为迅猛的地区——南极，因为对那里的观测还极少。以离南极最近的气象站观测结果为依据，美国宇航局推测出的南极温度记录表明，从1998年至2012年，变暖速率为每10年0.07℃。而根据英国约克大学凯文·寇坦（Kevin Cowtan）发表于2013年11月的一项研究，那段时间的变暖速率为每10年0.12℃。如果他的结果没错，从20世纪90年代的每10年0.18℃到21世纪头10年的每10年0.16℃，变暖步伐仅仅变慢了些许——仍将使我们在2100年面临超过2℃危险线的增温。
寇坦的研究结果很可能并非最终结论。卫星是在远离地面的高空测量温度，因此推断表面温度实在困难。但不管精确的数字到底是多少，我们都有充分的理由认为，变暖不光会继续，还会在这个世纪内急剧加速。
Argo网络正在监测全球深达2000米的海洋中的温度和盐度数据。图片来源：《新科学家》。
模型为什么没有预测出放缓？
预测不仅仅是非常困难而已，有时候根本是不可能的。过去10年里表面变暖的减速似乎与多个因素有关，包括太平洋上几次凉爽的拉尼娜现象、太阳格外低的输出和增多的火山喷发。这几类自然事件都无法被可靠预测。
也许这就不难解释，为什么对最新模型的114次运行，仅有3次在1998年至2012年间得出了符合观测的升温放缓趋势。模型无法预测短期趋势的原因，不是它们没有考虑自然变率——它们确实考虑了。气候模型的每次单独运行都会计算出剧烈的起伏，经常在长期趋势为明显变暖的背景下，得出10年甚至更长一段时间内表面温度几乎不升高甚至降低的结果——这跟我们今天见到的情况一模一样。
问题就在于，每次运行模型时，自然事件的时间和规模设定都不同于现实世界。比如在模型的一次运行中，1998年可能发生了一次拉尼娜现象。若在其他情况下，这也许无关紧要，但现实世界中的1998年发生了一次格外强烈的厄尔尼诺现象。
可是，如果不让系统自行模拟拉尼娜和厄尔尼诺现象，而是由人来告诉模型这两种现象何时发生，结果又会如何？美国加利福尼亚州圣迭戈市斯克里普斯海洋学研究所的谢尚平和小坂优（Yu Kosaka）最近做了首次这样的尝试。他们把太平洋赤道地区洋面温度的记录值输入了模型。这一“历史”模型对1950年以来全球表面观测温度的重现，与现实非常接近（参见《自然》杂志，第501卷，403页）。
该模型甚至重现了变暖放缓的很多区域和季节特征。这种与现实高度吻合的结果是在模型甚至没有考虑2005年之后的火山喷发以及最近太阳低水平能量输出的情况下得出的。谢尚平说：“我认为这一切说明，对于目前的放缓阶段而言，太平洋（表层）的冷却是主要因素。”
自然变率不可预知的本性意味着，气候模型也许永远不善于预测未来5至10年的情况（尽管一些团队在尝试修正它们以达到上述目的）。重要的一点是，预测世界在接下来的1到3个世纪内将变暖多少时，短期自然变率其实无关紧要。因此模型没能预测出放缓这一事实，并不足以成为质疑其长期预测的理由。可以这样想：我们能够确定下一个冬天会比夏天冷许多，哪怕我们说不出气温每天都是如何变化的。
太阳活动非气候变化主因
2013年12月底，爱丁堡大学的科学家展开的研究表明，太阳活动对于地球气温影响极小。他们通过比较历史温度记录与计算机气候模型得出了上述结论。历史上太阳活动的重大与细微变化都被纳入了气候模型中。
这项研究验证了北半球过去1000年内气候变化的原因，发现在1800年之前，推动气候周期性变化的主要因素是火山喷发。1900年之后气候变化的主要原因变成了温室气体。太阳活动水平降低对于地球气温并无太大影响。
这一发现推翻了过去较长时期内偏暖或偏冷天气可能与太阳活动的周期性波动有关的观点。这将加深科学家对于气候变迁的理解，并有助于对未来气候的预测。