气候变化2001:
科学基础
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F. 地球未来气候预测

  气候模式作为一种工具,将各种强迫因子(例如温室气体、气溶胶等)的未来情景作为模式输入,给出一系列预计未来可能发生的气候变化的可能性。F.1部分描述了IPCC排放情景特别报告(SRES)中给出的强迫因子的未来情景,本节中提出的未来变化也是尽可能基于这些情景做出的。F.2-F.9部分给出了未来气候变化的预测结果。最后,F.10给出了未来温室气体浓度稳定的情景下气候变化的预测结果。

F.1 IPCC排放情景特别报告(SRES)

  1996年,为了有效地更新和替代众所周知的IS92系列情景,IPCC着手制订一套新的排放情景。IPCC排放情景特别报告(SRES)对这些被批准的新排放情景进行了描述。分别拟定出四个不同的叙述性框架来一致地描述排放驱动因子及其演变之间的关系,并且为有关情景量化奠定了基础。最后确定的40个情景广泛涵盖了人口、经济、技术等方面未来温室气体和硫排放驱动因子(其中35个情景包含运行气候模式所需要的所有温室气体资料)。每一个情景都代表了四个框架中某一特定情景的量化描述。所有基于同一框架的情景组成一个情景系列(见框5,简要描述了四个SRES框架及其情景系列的主要特征)。这些SRES情景没有考虑额外的气候行动计划,也就是说,SRES中没有任何情景明确假定履行联合国气候框架公约或京都议定书中的排放目标。但是,温室气体的排放直接受到为其他目的而采取的非气候政策的影响(例如空气质量)。此外,政府的政策可以在不同程度上影响温室气体的排放,如人口的变化、社会和经济的发展、技术变化、资源利用、污染治理等等。这些影响明确地体现在SRES的发展框架及相应的情景当中。

框5:排放情景特别报告(SRES)中的排放情景

  A1. A1框架和情景系列描述的是一个这样的未来世界,即经济快速增长,全球人口峰值出现在21世纪中叶、随后开始减少,新的和更高效的技术迅速出现。其基本内容是强调地区间的趋同发展、能力建设、不断增强的文化和社会的相互作用、地区间人均收入差距的持续减少。A1情景系列划分为3个群组,分别描述了能源系统技术变化的不同发展方向,以技术重点来区分这三个A1情景组:化石密集(A1F1)、非化石能源(A1T)、各种能源资源均衡(此处的均衡定义为,在假设各种能源供应和利用技术发展速度相当的条件下,不过分依赖于某一特定的能源资源)。

  A2. A2框架和情景系列描述的是一个极其非均衡发展的世界。其基本点是自给自足和地方保护主义,地区间的人口出生率很不协调,导致持续的人口增长,经济发展主要以区域经济为主,人均经济增长与技术变化越来越分离,低于其它框架的发展速度。

  B1. B1框架和情景系列描述的是一个均衡发展的世界,与A1描述具有相同的人口,人口峰值出现在世纪中叶,随后开始减少。不同的是,经济结构向服务和信息经济方向快速调整,材料密度降低,引入清洁、能源效率高的技术。其基本点是在不采取气候行动计划的条件下,更加公平地在全球范围实现经济、社会和环境的可持续发展。

  B2. B2框架和情景系列描述的世界强调区域性的经济、社会和环境的可持续发展。全球人口以低于A2的增长率持续增长,经济发展处于中等水平,技术变化速率与A1、B1相比趋缓、发展方向多样。同时,该情景所描述的世界也朝着环境保护和社会公平的方向发展,但所考虑的重点仅仅局限于地方和区域一级。


图17:6个SRES示例性情景A1BA2B1B2A1FIA1T,CO2,CH4,N2O和二氧化硫的人为排放量。为了对比,还给出了IS92a情景的结果。[根据IPCC排放情景特别报告]

  由于SRES到2000年3月15日才被通过,模式模拟者没有时间将最后通过的情景应用到模式中去,也来不及在第三次评估报告中反映出相应的模拟结果。但是,根据1998年IPCC主席团的决定,情景草案已经提前提供给模拟者,以便于第三次评估报告的编写。当时,直接从每个框架(A1BA2B1B2)的情景群组中选取了一个标示性情景。标示性情景是基于其初始的量化值能充分反映框架及模式的特征而选取的。标示性情景不意味着或多或少比其它的排放情景更可能发生,但它只是作为某一框架的示意性情景。后来在A1系列中选择了其它两个情景(A1FIA1T),这两个情景分别代表了在其它强迫因子保持不变的情况下两种不同技术的发展方向。因此6个情景组均有一个用来示例的情景,所有都具有同等的可能性。由于后来两个情景在最后阶段才被提出来,因此在本报告中AOGCM的模拟结果只用了四个草案标示性情景中的两个作为模式输入。目前,仅有A2B2情景被多个AOGCM模式综合在一起应用。简单气候模式应用所有6个示意性情景,其输出结果是AOGCM模式模拟结果的补充。在许多情况下,也采用IS92a,以便同第二次评估报告(SAR)中的结果进行直接对比。

  SRES中最后确定的四个标示性情景与本报告中用于AOGCM试验使用的情景草案只存在很小的差异。为了确定草案和SRES中的情景之间的差别可能产生的影响,四个情景草案和最终标示性情景分别被用于一个简单的气候模式来进行研究。其中三个标示性情景(A1BA2B2),分别应用其草案和SRES情景模拟出的温度差异很小。对于所有这些情景来说,主要的差异在于用于标准化的值从1990年变为2000年,使得该期间早期产生一个较高的强迫。净强迫存在很小的差异,到2100年,随着这些情景两个版本间的温度变化差异达到1%-2%的范围。这些差异将随之减小。但是,对于B1情景,最后版本中的温度变化明显偏低,作为所有温室气体均达到低排放标准的结果,2100年将产生大约20%的温度变化的差别。

  图17六个示例情景给出了CO2、CH4、N2O三种主要的温室气体及SO2的人为排放。很显然这些排和情景覆盖很大的排放范围。为了比较,图中也给出了IS92a排放情景。特别值得注意的是,有别于IS92a,6个SRES排放情景的SO2的排放明显减少,这主要归因于能源系统结构调整以及人们对局地和区域空气污染的关注。



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