气候变化2001:
科学基础
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图16: (a)“度量指标估算”,据此将几个模式模拟的信号叠加,以重构观测记录中相应的变化。垂直线段表示由于内在变率而产生的5%-95%的不确定性。一个围绕单位量的范围意味着强迫振幅与模式模拟响应部分叠加,其结果与相应观测变化相一致,而一个包含零的变化范围意味着此模式的模拟信号无法被检测。信号定义为大尺度(>5000公里)范围内1946年到1996年近地面气温(相对于1896年到1996年之间的平均)作为外部强迫的集合平均响应。第一个输入(G)显示了根据观测结果仅包含对温室气体的响应与内在变率假设得到的尺度因子和5%-95%的置信区间。范围明显小于1(与其它模式结果一致),说明仅由温室气体强迫的模式对观测到的变暖信号估算过高。另外的8个输入表示温室气体和硫强迫(GS)下模式模拟的尺度因子,包括间接硫酸盐强迫和对流层臭氧强迫两个过程,臭氧强迫也包括平流层臭氧耗损(分别为GST和GSTO)。除了CGCMI外,这一范围其它模式模拟都与单位量一致。很少有证据显示,在仅仅考虑GS信号和内在变率的假设下,模式会系统性地过高或过低估算观测到的响应幅度(也就是说此种诊断分析中自然强迫净效应很小)。除了ECHAM3(用星号表示)外,其它模式观测的残差变率与这一假设一致。有人想引入假设,使模式仅仅模拟对人类活动的响应,但是由于没有考虑对自然强迫的响应,因此在这些单一信号的模拟中,估算的不确定性是不完全的。然而,正如这些不同模式模拟的一样,高置信度范围表明,近年来近地面温度变化不能解释为气候的内在变率造成的。接下来的三个输入对不确定性进行了更全面的分析,这三个输入分别代表单一的温室气体(G)、硫酸盐气溶胶(S)、太阳因子加火山(N),在只考虑太阳因子(SO)和只考虑火山(V)的情况下也进行了相应信号的模拟。在这些情况下,为了考虑自然强迫响应中的不确定性,同时进行多个因子的模拟。不确定性在增加,但仍能检测到温室气体的响应。只有一种情况(ECHAM3)似乎过高地估算了温室气体的响应(G信号的尺度范围与单位量不一致)。但是这一结论对利用何种成分作为控制量来定义检测空间比较敏感。目前的研究仍不清楚对引入火山信号会如何响应这一问题。在包含太阳因子和火山强迫的情况下(HsdCM2和HadCM3),G和S信号可以被检测出来,与是否联合或单独估算自然信号无关,并且与单位量保持一致(对S、V响应允许存在不同误差)。

(b) 基于(a)中的结果,在5%-95%置信区上,对20世纪全球平均增暖贡献的估算。尽管估算结果变化依赖于所假设的模式信号及强迫,并且估算一个以上的信号会出现高的不确定性,但是所有模式模拟的结果都表明,人类活动对气候变化的影响对20世纪全球变暖具有明显的贡献。[根据图12.12]

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