全球變暖趨緩研究進(jìn)展

蘇京志 溫敏 丁一匯 郜永祺 宋亞芳

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全球變暖趨緩研究進(jìn)展

蘇京志1溫敏1丁一匯2郜永祺3, 4宋亞芳2

1中國氣象科學(xué)研究院，北京100081;2國家氣候中心，北京100081;3中國科學(xué)院大氣物理研究所，北京100029;4南森環(huán)境與遙感中心，挪威卑爾根5006

近十幾年來，全球年平均表面溫度上升趨勢顯示出停滯狀態(tài)，即全球變暖趨緩，這引起了國際社會的廣泛關(guān)注，同時也引發(fā)了對全球變暖的質(zhì)疑，各國氣候?qū)W家正努力就全球變暖趨緩的事實(shí)、原因及其可能影響展開研究。本文綜述了目前國內(nèi)外對全球變暖趨緩的研究結(jié)果。多數(shù)科學(xué)家認(rèn)可近十幾年來全球變暖停滯的事實(shí)，并認(rèn)為太陽活動處于低位相、大氣氣溶膠（自然和人為）增加以及海洋吸收熱量是變暖停滯的可能影響因子，其中海洋（尤其是700米以下的深海）對熱量的儲存可能是變暖停滯的關(guān)鍵。國際耦合模式比較計(jì)劃第5階段中的模式并未精確地描述各種有利降溫影響因子的近期位相演變，因而其模擬的近期增暖趨勢較觀測偏強(qiáng)。由此推斷，變暖停滯主要是自然因素造成的，并且預(yù)測變暖趨緩將在近幾年或幾十年內(nèi)結(jié)束（依賴于太平洋年代際振蕩的位相轉(zhuǎn)變），未來氣溫將仍主要受到溫室氣體增加的影響而表現(xiàn)出明顯的上升趨勢。因此，目前的全球變暖趨緩不大可能改變到本世紀(jì)末全球大幅度變暖帶來的風(fēng)險。本綜述展望未來的研究熱點(diǎn)包括：精確估算全球氣溫和海洋熱含量的變率及其不確定性，海洋年代際信號（太平洋以及大西洋的年代際振蕩）的轉(zhuǎn)型機(jī)制，存儲在深海的熱量將在何時返回海洋表面及其對區(qū)域氣候的潛在影響。

全球變暖 變暖趨緩 海洋吸收熱量 年代際變化

1 引言

自工業(yè)革命以來，人類活動導(dǎo)致的二氧化碳排放量劇增。當(dāng)大氣中二氧化碳等溫室氣體含量增加后，更多的熱量被截留在大氣層內(nèi)，導(dǎo)致地球氣溫增高。受此影響，全球平均表面溫度自工業(yè)革命以來表現(xiàn)出顯著的上升趨勢。全球變暖會引起冰雪融化、凍土消融、海平面上升、極端天氣頻發(fā)等，這不僅會破壞全球的自然生態(tài)系統(tǒng)，而且威脅人類的生存。各國政府普遍重視全球變暖這一問題，并正在努力采取措施協(xié)同應(yīng)對全球變暖。

然而，在全球變暖被普遍關(guān)注和認(rèn)可的同時，也存在對全球變暖現(xiàn)象質(zhì)疑的聲音。特別是全球年平均表面溫度上升趨勢自1998年以來顯示出停滯狀態(tài)，即變暖趨緩（hiatus）現(xiàn)象，引起了國際社會的廣泛關(guān)注，同時也加劇了“變暖懷疑論者”對全球變暖的質(zhì)疑。盡管各國氣候?qū)W家已經(jīng)對全球變暖趨緩的事實(shí)、原因及其可能影響展開許多研究工作，國內(nèi)學(xué)者也對此進(jìn)行相關(guān)追蹤分析（王紹武等，2010，2013，2014；宋斌等，2015），但圍繞變暖趨緩仍存在不同爭議，特別是變暖趨緩成因方面有著不同的觀點(diǎn)。本文針對全球變暖趨緩這一熱點(diǎn)問題，系統(tǒng)介紹國內(nèi)外相關(guān)研究的前沿結(jié)果，分析現(xiàn)有研究的特點(diǎn)并討論未來研究的發(fā)展方向。

2 全球變暖趨緩的事實(shí)

2.1 全球變暖趨緩現(xiàn)象的提出

政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第5次評估報告（Stocker et al.，2014）指出，自19世紀(jì)中期有觀測記錄以來，全球年平均氣溫上升了0.8°C左右。然而，全球氣溫升溫趨勢在最近十幾年明顯減慢。英國氣象學(xué)家Knight等最早于2009年提出這個問題，他們指出相對于1979～1998期間，全球地表溫度增溫速率在1999之后10年間明顯偏低(Knight et al.，2009)，此即全球變暖趨緩（停滯）現(xiàn)象。

多種來源的氣溫觀測資料表明（Fyfe et al.，2013），全球表面溫度上升趨勢在1997～2013年間為0.07±0.08°C (10a)?1，比近50年的趨勢0.16± 0.02°C (10a)?1年要低得多，更低于IPCC第5次評估報告對變化趨勢的估計(jì)[0.2°C (10a)?1]。盡管全球氣溫增溫速率存在一定不確定性，但從全球平均表面溫度的角度看，全球變暖趨勢出現(xiàn)了停滯（圖1 a，b）。

2.2 多種資料顯示全球變暖仍在持續(xù)

盡管近十幾年來全球表面溫度增溫速率趨緩，自20世紀(jì)50年代以來，觀測到的氣候系統(tǒng)中許多變化在幾十年乃至上千年時間里都是前所未有的。例如，海冰和積雪仍在融化，海洋仍在凈吸收熱量，全球平均海平面仍在上升（Met Office，2013a)。諸多現(xiàn)象表明全球變暖的長期變化趨勢沒有完全停滯，最重要的是，全球表面溫度仍然處于高位（圖1a）。例如，全球平均表面溫度在2014年和2015年連續(xù)兩次創(chuàng)下歷史新高（Blunden and Arndt, 2015, 2016）。

英國氣象廳報告指出，觀測資料和數(shù)值模擬結(jié)果都表明，類似的全球平均表面溫度在一段時期內(nèi)變化趨勢接近于零的時期并非個例，在過去的觀測和對未來的預(yù)估中都有出現(xiàn)，大致每個世紀(jì)至少出現(xiàn)2次（例如上世紀(jì)的1900年代和1960年代；圖1b）。因此，溫度變化趨勢停滯并非史無前例，而可能是一個暫時現(xiàn)象（Met Office，2013b）。

圖1 （a）觀測到的全球平均陸地和海表溫度距平（1850～2012年），源自三個資料集（上圖：年均值，下圖：十年均值，包括一個資料集（黑色）的不確定性估計(jì)值。各距平均相對于1961～1990年均值）（Stocker et al.，2014）。（b）1850～2012年全球地表年平均溫度距平變化（相對于1961～1990年平均值）（引自世界氣象組織發(fā)布的2012年全球氣候狀況聲明）。（c）1901～2014 年中國地表年平均氣溫距平變化（引自國家氣候中心2014年發(fā)布的中國氣候變化監(jiān)測公報）

2.3 全球變暖趨緩時空分布特征

在近15年的變暖趨緩期，地表溫度的時空變率在全球分布并不均一（Cohen et al.，2012；Trenberth et al.，2014），其中海洋表面溫度增溫不明顯，陸地溫度仍有上升趨勢（圖2）。已有的研究表明，這是由于海表溫度異常的空間特征不是隨機(jī)分布的，而呈現(xiàn)出系統(tǒng)性且伴隨洋流變化。在年代際時間尺度上，最為典型的年代際氣候振蕩是太平洋年代際振蕩（PDO；Mantua et al.，1997）以及大西洋年代際振蕩（AMO；Knight et al., 2005）。PDO以及AMO對全球氣候特別是北半球的氣候有著顯著的影響（如，Yu et al., 2015；Drinkwater et al., 2014）。

按季節(jié)來看，地表變暖趨緩主要體現(xiàn)在北半球冬季的氣溫變化上，特別是近幾年歐亞大陸冷冬和極端低溫事件的頻繁出現(xiàn)，這可能由熱帶太平洋海溫異常所引起的大氣異常波列所導(dǎo)致（Trenberth et al.，2014），也可能與秋—冬季節(jié)北極海冰持續(xù)偏少（通過影響北極濤動或者西伯利亞高壓等；Wang et al., 2005；Gao et al., 2015）以及北大西洋海域與AMO正位相相對應(yīng)的海表溫度（有利于更加頻繁的負(fù)位相北大西洋濤動以及阻塞的持續(xù)；Peings and Magnusdottir, 2014）有關(guān)。冬季東亞地區(qū)表面氣溫在1990年代后期也經(jīng)歷了年代際變化，由北暖—南冷型分布轉(zhuǎn)變成北冷—南暖型分布（康麗華等，2009）。北半球夏季，全球大部分地區(qū)仍保持著升溫趨勢（Trenberth et al.，2014)。對應(yīng)海溫異常的空間分布，海陸熱力差異可導(dǎo)致大氣環(huán)流場變化并進(jìn)一步加劇陸地增溫異常（He et al.，2014）。

就中國區(qū)域而言，全國地表年平均氣溫自上世紀(jì)初至今總體呈上升趨勢，并伴隨明顯的年代際變化特征，其中包括兩個變暖加速期：20世紀(jì)30年代至40年代和80年代中后期至90年代（圖1c）。1901～2014年，中國地表平均氣溫上升了1.09°C。1961–2014年，中國地表平均氣溫呈顯著上升趨勢，平均每10年升高0.28°C。1997年以來，中國年平均氣溫持續(xù)偏高，但最近10～15年升溫趨緩，尤其是冬季（丁一匯等，2014），總體特征與全球狀況相一致。2014年中國地表平均氣溫為10.1°C，比常年值偏高0.86°C，位列1901年以來的第九最暖年（中國氣候變化監(jiān)測公報，2014 年）。

3 全球變暖趨緩的原因分析

3.1 海洋是變暖趨緩的關(guān)鍵

目前，對全球平均表面溫度變化停滯的原因解釋主要有兩種途徑：第一，進(jìn)入氣候系統(tǒng)的凈能量的變化；第二，氣候系統(tǒng)中能量的再分配，特別是上層海洋和深層海洋之間的能量交換，這個過程可以暫時在表層以下隱藏變暖趨勢。

從根本上說，地球的平均溫度是由吸收的太陽輻射和失去的熱能之間的平衡決定的。全球變暖主要是由于溫室氣體濃度的增加使得更多熱能留在了地球系統(tǒng)中，因而使得大氣層頂進(jìn)入地球的凈能量平衡由零值變?yōu)檎?。目前對由于溫室氣體排放增強(qiáng)而導(dǎo)致截留在地球系統(tǒng)中的能量增加量估計(jì)為0.35 W m?2（IPCC，2007）。要讓全球平均表面溫度升高立即停止，不僅需要抵消當(dāng)前由于溫室氣體濃度增加而引起的凈能量，還要抵消已經(jīng)儲存在地球系統(tǒng)中過剩熱量的后期釋放對全球的加熱效應(yīng)（其中上層海洋存儲的過剩熱量所釋放的加熱效應(yīng)相當(dāng)于0.27 W m?2的全球加熱率），因此估計(jì)該量值約為?0.6 W m?2（例如，Hansen et al.，2011；Levitus et al.，2012）。

能夠引起輻射強(qiáng)迫減弱的因子主要包括火山爆發(fā)、平流層水汽含量下降和太陽活動變化等。火山噴發(fā)導(dǎo)致的冷卻效應(yīng)通常在2～3年內(nèi)就隨著硫酸鹽顆粒物的沉降而衰減了。自1992年以后沒有大的火山噴發(fā)，2008～2012年由于小型火山噴發(fā)造成的全球冷卻效應(yīng)大約在?0.02°到?0.03°C之間，在氣候變率中不足以被檢測出（Haywood et al.，2014）。平流層水汽含量在最近幾年一直呈現(xiàn)下降趨勢，這可引起大約0.1 W m?2的冷卻效應(yīng)（Solomon et al.，2010）。最近幾年太陽輻射循環(huán)（周期約為11年）處于低值期，到達(dá)地球的入射輻射減小的最大可能值為0.2 W m?2（Met Office, 2013b）。此外，也有科學(xué)家（Tollefson，2014）懷疑，包括中國在內(nèi)的世界多國工業(yè)化產(chǎn)生的氣溶膠也有助于增暖變緩，但這尚未得到證實(shí)。

總的來說，氣候系統(tǒng)凈能量收入的減少尚不足以解釋全球表面溫度上升停滯。即使所有的貢獻(xiàn)都計(jì)算在內(nèi)，也很難超過0.3 W m?2，這只是導(dǎo)致變暖停止所需冷卻效應(yīng)的一半左右。地球系統(tǒng)的總熱容量必然持續(xù)增加且以某種方式儲存在地球表面以下。因此，作為熱量的主要吸收載體，海洋被認(rèn)為是解釋全球變暖趨緩的關(guān)鍵。

觀測表明，自1971年以來地球接受熱能中約有94%存貯在海洋中，另外6%存儲在大陸、大氣和海冰等中（IPCC，2013；Le Page，2013）。不同科學(xué)家對熱量分配比例的估計(jì)可能不盡相同，但可以確定的是海洋儲存了大部分用于增溫的能量。過去十年，大氣層頂凈能量收入為0.5～1 W m?2，大部分能量被海洋吸收，其中65%儲存在熱帶太平洋和大西洋，海冰吸收的熱量在1%左右（Guemas et al.，2013）。近期的研究結(jié)果表明（圖2），海洋吸收的能量越來越多地向海洋中層（海平面之下700到2000米）和深層（2000米到海底）遠(yuǎn)移，而海表和海洋上層（海平面到之下700米）存儲的能量在減少。因此能量傳輸和分配上的變化導(dǎo)致海洋上層存儲的能量在減少，中層和深層存儲的能量在增多，因而海表溫度沒有明顯的增溫趨勢。

圖2 觀測資料中的表面溫度增溫趨緩現(xiàn)象。上圖為全球（黑線）、陸地（紅色）和海洋（深藍(lán)色）的年平均表面溫度異常（相對于1961～1900）時間序列；中圖為海洋800 m以上熱容量（卡其色，異常相對于1951～2006）和全球平均海平面高度（淡藍(lán)色）；下圖為表層溫度（黑、紅、藍(lán)色分別全球、陸地和海洋）和上層海洋熱量吸收（卡其色）的9年滑動趨勢。陰影區(qū)指示近期全球變暖趨緩期，包括激發(fā)期（深色）和持續(xù)期（淺色）。垂直豎線指示主要的火山爆發(fā)事件。（來自Met Office, 2013b）

引起海洋表面溫度變化的過程除海氣熱交換以外，還包括海洋環(huán)流的變化，如太平洋副熱帶經(jīng)向翻轉(zhuǎn)流和大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)流等。在變暖趨緩時期，赤道東太平洋海表溫度降低。模式結(jié)果表明，在變暖趨緩階段，北大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)流減弱，南極底層水減少（Meehl et al.，2013）。在變暖趨緩期，太平洋深海熱含量并無顯著上升，但是大西洋和南大洋的深海熱含量上升明顯（Chen and Tung，2014; Palmer et al., 2015）。另外，變暖趨緩期間太平洋吸收的熱量被傳輸?shù)搅擞《妊?，并?dǎo)致印度洋的熱含量增加（Lee et al., 2015）。值得指出的是，由于全球海洋觀測系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變，不均勻的采樣可能造成2001～2003年熱含量估算值出現(xiàn)突變，這增加了南大洋估算結(jié)果的不確定性（Cheng and Zhu，2014；Cheng et al., 2015）。而自2004年以來的直接觀測資料表明（2004～2012年），大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)流的強(qiáng)度在減弱，減弱的強(qiáng)度為0.5±0.2 Sv a?1（1 Sv等于106m3s?1）（Robson et al., 2014），他們進(jìn)一步推測所觀測到的大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)流的減弱可能是年代際尺度上減弱的一部分。

3.2 海洋年代際振蕩以及全球變暖速率

太平洋海溫年代際振蕩負(fù)位相對全球變暖趨緩起到很大貢獻(xiàn)（如，Dong and Zhou，2014；Dong et al.，2014；Maher et al., 2014；Yao et al.，2016）。圖3顯示，相應(yīng)于PDO的負(fù)位相，全球平均表面溫度相對偏低（如1960年代左右），而在PDO正位相期間，全球平均表面溫度相對偏高（如1980～1990年代左右）。有研究（Tollefson，2014）指出在PDO負(fù)位相期間，太平洋呈現(xiàn)出類似于拉尼娜的海溫形態(tài)，伴隨赤道附近的深海冷水被抽吸到海洋表面，太平洋變冷削弱了溫室氣體的增溫效應(yīng)，可導(dǎo)致變暖趨緩。相反，在PDO為正位相期間，太平洋東部和中部海域會持續(xù)釋放異常熱量，太平洋變暖疊加上溫室氣體增溫效應(yīng)，可導(dǎo)致全球變暖加速（如上世紀(jì)70年代末的氣候轉(zhuǎn)型）。受PDO負(fù)位相影響，在2000～2014年期間，拉尼娜事件偏多，并且厄爾尼諾事件的強(qiáng)度偏弱。每當(dāng)拉尼娜現(xiàn)象出現(xiàn)，全球大氣會發(fā)生降溫，從而改變、影響了全球變暖的趨勢，在隨后幾年內(nèi)使溫度呈下降趨勢，也就是說海洋的溫度波動明顯對應(yīng)著全球增溫的緩急。類似的，AMO也被認(rèn)為與北半球年代際氣候變化緊密相關(guān)（Semenov et al.，2010；Drinkwater et al.，2014）。盡管受到外強(qiáng)迫的影響（Otter? et al.，2010），大多數(shù)研究仍認(rèn)為AMO是一種氣候系統(tǒng)的自然變率（Drinkwater et al.，2014），并且AMO對北半球平均溫度多年代際變率具有預(yù)測意義，一定程度上解釋了近期增暖減緩現(xiàn)象（Li et al.，2013）。最近研究表明，AMO和PDO很大程度上能夠解釋北半球平均溫度的自然變率，當(dāng)前變暖趨緩現(xiàn)象其實(shí)是正位相的AMO和負(fù)位相的PDO協(xié)同作用的結(jié)果（Steinman et al.，2015）。

圖3 全球地表平均溫度異常（黑線；相對于1961～1990年）和太平洋海溫年代際振蕩指數(shù)（灰色）時間序列。全球平均溫度距平數(shù)據(jù)來自英國氣象局HadCRUT 4資料。PDO時間序列來自華盛頓大學(xué)大氣海洋聯(lián)合研究中心。

利用數(shù)值試驗(yàn)，Kosaka and Xie（2013）證實(shí)赤道中東太平洋（全球表面積的8%）的異常低海溫對近十幾年的全球平均地表溫度增溫趨緩起到重要作用。該研究結(jié)果表明，目前的增暖趨緩現(xiàn)象是氣候自然變率的一部分，與太平洋拉尼娜型年代際變冷有關(guān)。熱帶地區(qū)拉尼娜型變冷顯著地影響了北半球冬季熱帶外地區(qū)的氣候變化，阿留申低壓減弱，北美地區(qū)西北部變冷加劇，導(dǎo)致了全球變冷。

對CMIP5模式的歷史情景模擬分析顯示，年代際全球氣溫的變化與PDO以及大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流的變化緊密相關(guān)。模式的結(jié)果表明，對應(yīng)著全球變暖的減弱，北太平洋的副熱帶經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流增強(qiáng)，而大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流減弱（Song et al., 2014）。較為可信的是，太平洋年代際振蕩對長時間尺度的海洋狀態(tài)調(diào)整起到主導(dǎo)作用。PDO周期約為20～30年。當(dāng)前的PDO負(fù)位相大致始于1999年左右（圖3），由此可推測PDO轉(zhuǎn)為正位相的時間可能在未來5～10年，這將終結(jié)增暖停滯。許多進(jìn)入海洋的熱量將停留在海洋內(nèi)部，另一部分將緩慢返回大氣，導(dǎo)致表層溫度上升。果真如此，那么增暖停滯仍將持續(xù)幾年乃至幾十年（Le Page，2013）。然而，太平洋年代際振蕩形成機(jī)制存在多種解釋（如，Wang and Liu，2000；Wang et al.,2003；楊修群等，2004；Yang and Liu，2005；Wu et al.，2007；Yang et al., 2007；Liu，2012；Luo et al., 2012），目前對太平洋年代際振蕩確切的轉(zhuǎn)型機(jī)制尚存在一定爭議，這給精確預(yù)測PDO何時轉(zhuǎn)為正位相帶來一定困難。

氣候變化的研究和預(yù)測對象中存在三種時間尺度：（1）全球平均地表氣溫的短期脈動；（2）氣候變化的長期趨勢；（3）年代際時間尺度。全球地表溫度預(yù)期發(fā)生長周期的變化，其中一個原因是海氣耦合系統(tǒng)的內(nèi)部變率，它具有混沌的性質(zhì)；也可能是氣候系統(tǒng)對外部影響如火山爆發(fā)和太陽循環(huán)的響應(yīng)結(jié)果。上兩種影響在未來還將繼續(xù)起作用，并迭加在由增加的大氣溫室氣體濃度引起的任何長期增暖趨勢上。對于較短的時期（如最近15年期間），自然和外部驅(qū)動的脈動原則上能夠決定增暖趨勢的變化。

總體來說，全球變暖加速與變暖趨緩是氣候驅(qū)動力相互作用的結(jié)果。由于自然變化是周期循環(huán)的，其長期平均的效應(yīng)接近于零。自然因素造成的變冷在很大程度上抵消了氣候變暖的趨勢，這是導(dǎo)致近15年變暖趨緩的關(guān)鍵因素。全球氣候變暖趨勢是真實(shí)的，但在此之上同時迭加了長周期（40～60年）和短周期（數(shù)年）的脈動，即年代際尺度和年際尺度波動。這使得人類造成的氣候變暖趨勢曲線具有年代際變化的特征。所以，全球變暖是在冷暖波動中不斷升溫的。

4 全球變暖趨緩的數(shù)值模擬及預(yù)報

在第五次氣候模式比較計(jì)劃（CMIP5）的歷史模擬中，大部分模式模擬的近15年全球平均地表溫度比觀測值偏高，CMIP5模式的集合平均模擬結(jié)果與增暖趨緩現(xiàn)象不符。但是，其中有些模式模擬的PDO位相與觀測結(jié)果相吻合，進(jìn)而這些模式的歷史模擬結(jié)果能夠反映出近期的增暖趨緩。利用年代際預(yù)測方法對CMIP5多模式進(jìn)行初始化后，21世紀(jì)初期的PDO負(fù)位相和變暖趨緩特征都能被模擬出來（Meehl et al.，2014）。在1998～2012年期間，氣候系統(tǒng)內(nèi)部變率的貢獻(xiàn)（主要是ENSO）可導(dǎo)致0.06°C的冷卻率，同期的太陽活動和平流層氣溶膠強(qiáng)迫可產(chǎn)生?0.07°C的降溫趨勢（Huber and Knutti，2014）?；谏鲜隼鋮s效應(yīng)的估算，對CMIP5模擬結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，所得結(jié)果與變暖趨緩期的實(shí)際觀測值相一致。因此，盡管CMIP5的集合平均結(jié)果高估了變暖趨緩期間的全球氣溫變化，尚不能證明CMIP5模擬的氣溫對二氧化碳增加的響應(yīng)整體偏高（Huber and Kuntti，2014）。

CMIP5模式未能很好地模擬出近期的變暖趨緩現(xiàn)象，近15年的增暖趨勢處于CMIP5 模式預(yù)測5%～95%不確定范圍的下邊界附近。其原因在于：觀測到的各種促使降溫的影響因子近乎同位相迭加，進(jìn)而抵消了變暖的長期趨勢，而模式未能很好地描述這些影響因子的位相演變。CMIP5 模式模擬采用的外部強(qiáng)迫限于2000年或2005年以前的歷史估算量值，而未考慮近期由于其他因子（尤其是自然因子變化）對這些估算的任何影響或更新。事實(shí)上，火山爆發(fā)、大氣氣溶膠與太陽活動的影響在2000年代都發(fā)生了未曾預(yù)期的轉(zhuǎn)折。將火山氣溶膠濃度、太陽活動和溫室氣體濃度重新更新至2012年后發(fā)現(xiàn)，在2000年代多種冷卻因子被低估，使得模擬結(jié)果比實(shí)際氣候更暖（Schmidt et al.，2014）?？紤]這些冷卻因子，并假使模式所模擬的ENSO與觀測同位相變化后，修正后的模擬結(jié)果與觀測值吻合較好（Schmidt et al.，2014）。然而，也有研究表明，氣候模式模擬結(jié)果中的年代際變率信號大部分是由氣候內(nèi)部變率造成的，這包括海洋環(huán)流的調(diào)整和大氣環(huán)流的響應(yīng)；相反，太陽活動、火山爆發(fā)、氣溶膠等自然強(qiáng)迫的變化對氣候模式中年代際變率影響整體來說相對較弱（Marotzke and Forster，2015）。

氣候模式的歷史模擬實(shí)驗(yàn)與氣候預(yù)測有著本質(zhì)不同，因此只能反映氣候變率的統(tǒng)計(jì)特征。模式預(yù)估結(jié)果能否捕捉到近期增暖停滯現(xiàn)象，取決于模式中的自然變率是否與觀測結(jié)果中的年代際變率是否在同期處于同一位相（Risbey et al.，2014）。倘若摒棄位相鎖定這一限定，觀測結(jié)果中的增暖停滯和增暖加速現(xiàn)象在氣候模式中都能很好地體現(xiàn)出來（Song et al.，2014）。如果使用觀測的熱帶太平洋海溫（Kosaka and Xie，2013）或海表風(fēng)場（England et al.，2014）來修正模式中相應(yīng)變量時，某些氣候模式能夠很好地模擬出近期增暖停滯現(xiàn)象。但是，Kosaka and Xie（2013）并沒有闡述赤道中東太平洋的異常低海溫是怎么形成的。同樣的，England et al.（2014）的研究也沒有闡述海表風(fēng)場的異常是如何形成的。McGregor et al.（2014）指出熱帶太平洋海表風(fēng)場的異?？赡苁怯捎诖笪餮蠛１頊囟鹊漠惓?dǎo)致的。另外，目前對近期氣候的年代際預(yù)報仍處于發(fā)展階段，需要克服模式初始化和模式向其平衡態(tài)漂移的難題，要解決這些困難估計(jì)仍須10年乃至更長時間（Tollefson，2013）。

總之，利用更新的外強(qiáng)迫資料并調(diào)整與ENSO有關(guān)的內(nèi)部變率，由此得到的CMIP5模式所模擬的全球地表平均溫度與觀測結(jié)果幾乎完全一致。盡管如此，對于短期氣候變化（如10～15年）的歸因仍有問題，因?yàn)樯鲜鍪侄沃皇且曰貓髞戆l(fā)現(xiàn)模式與資料的一致性，這從內(nèi)在原因看來是不能令人滿意的。但應(yīng)該肯定的是，在CMIP5模式中未發(fā)現(xiàn)瞬變響應(yīng)（年代際到百年時間尺度上氣候系統(tǒng)對增加的輻射強(qiáng)迫的響應(yīng)）被系統(tǒng)地估計(jì)過高，或者模式集合之間的年代尺度變率被系統(tǒng)地估算過低。最后，更重要的是，顯著的增溫趨勢可能恢復(fù)，這是因?yàn)橥耆旌系臏厥覛怏w引起的長期增暖主導(dǎo)作用繼續(xù)上升，亞洲氣溶膠濃度可能穩(wěn)定或減少，PDO將最終會變成正位相。太陽活動仍會持續(xù)偏低，火山爆發(fā)不可預(yù)測。因而，多種冷卻因子位相同步巧合的現(xiàn)象會終止。這意味著將來很可能是全球進(jìn)一步變暖。

5 未來全球氣候變暖重新加速上升的可能性

基于CMIP5模式模擬結(jié)果，即使采用最保守的估計(jì)，到二十一世紀(jì)末全球溫度將顯著變暖，近十幾年的變暖趨緩是無法扭轉(zhuǎn)這一趨勢的（Met Office, 2013a）。目前，溫室氣體的排放仍在持續(xù)增加。全球溫室氣體平均濃度在2014年達(dá)到歷史最高值，其中二氧化碳濃度達(dá)到397.2 ppm，比2013年增加1.9 ppm（Blunden and Arndt，2015）。溫室氣體繼續(xù)排放將會造成進(jìn)一步增暖，并導(dǎo)致氣候系統(tǒng)所有組成部分發(fā)生重大變化。全球氣候變暖加速和趨緩是由氣候的內(nèi)部變率引起，如前所述，氣候系統(tǒng)的內(nèi)部變率可引起全球氣候變暖加速或趨緩。海洋是內(nèi)部變率的主要影響因子。冷海洋導(dǎo)致變暖趨緩，暖海洋導(dǎo)致變暖加速。這次十幾年的氣候變暖趨緩現(xiàn)象有可能會延續(xù)到2020年。但伴隨次表層海洋熱量的釋放和太平洋年代際振蕩的位相轉(zhuǎn)折，全球變暖加速的可能性會增大（Roberts et al., 2015）。

如果以現(xiàn)在溫室氣體和氣溶膠排放趨勢持續(xù)下去，根據(jù)地球系統(tǒng)的溫度多年代尺度變率（40年）預(yù)測，全球變暖速率將達(dá)近千年間的最高值。根據(jù)24個CMIP5氣候模式的集合預(yù)報結(jié)果表明，到2020年，北半球的氣溫上升速率可達(dá)0.25°C (10 a)?1，誤差為±0.05°C。在20世紀(jì)之前的900年，甚至兩千年間，氣溫變化率極少達(dá)到0.10°C (10 a)?1。即便在溫室氣體排放較低的情景下（RCP4.5，輻射強(qiáng)迫為4.5 W m?2），未來40年的氣候變化也將加速（Smith et al., 2015）。

相對于1850～1900年，在大多數(shù)排放情景下（RCP2.6情景除外），21世紀(jì)末全球表面溫度變化可能超過1.5°C。變暖將繼續(xù)迭加年際到年代際變率，并且不具有區(qū)域一致性。隨著全球平均溫度上升，在日和季節(jié)尺度上，大部分陸地區(qū)域的極端暖事件將增多，極端冷事件將減少。熱浪發(fā)生的頻率更高、時間更長，當(dāng)然偶爾也會發(fā)生冷冬極端事件。在21世紀(jì)，全球水循環(huán)對變暖的響應(yīng)不均一。干濕地區(qū)之間和干濕季節(jié)之間的降水差異將會增大（Stocker et al.，2014）。

在21世紀(jì)全球海洋將持續(xù)變暖。熱量將從海面輸送到深海，并影響海洋環(huán)流。在21世紀(jì)隨著全球平均表面溫度上升，北極海冰覆蓋將繼續(xù)縮小、變薄，北半球春季積雪將減少。全球冰川體積將進(jìn)一步減少。21世紀(jì)全球平均海平面將持續(xù)上升。在所有RCP情景下，由于海洋變暖以及冰川和冰蓋冰量損失的加速，海平面上升速率很可能超過1971～2010年間觀測到的速率。氣候變暖將通過正反饋過程加劇大氣中二氧化碳的增長來影響碳循環(huán)過程。海洋對碳的進(jìn)一步吸收將加劇海洋的酸化，并影響海洋生物（Stocker et al.，2014）。

表1 對近期增暖速率的幾種不同估算結(jié)果的對比

同時，自然內(nèi)部變率仍將是影響氣候變化的主要因素之一，21世紀(jì)仍可能出現(xiàn)2～3次類似的變暖趨緩期。

6 討論與展望

盡管全球表面溫度的增加在近十幾年間出現(xiàn)停滯現(xiàn)象，但全球溫度的長期趨勢仍主要由溫室氣體持續(xù)增加所決定，顯著增溫可能在不久的將來得到恢復(fù)。圍繞全球變暖趨緩，仍存在諸多爭議，表1對目前幾種主要觀點(diǎn)進(jìn)行了比較分析。

（1）對“變暖趨緩”定義的質(zhì)疑

觀測記錄顯示，全球表面溫度排名前十的最高值有9次出現(xiàn)在2000年之后，并于2014年和2015年接連創(chuàng)下歷史最高值。這意味著，全球變暖并未停止。全球平均表面氣溫在1998年曾到達(dá)近百年極高值。這使得1998～2013年變暖趨勢看似減弱，然而1999～2013年變暖趨勢仍然明顯。過去幾十年中也出現(xiàn)過某一階段增溫趨勢接近零值的情況。更有學(xué)者認(rèn)為，評估全球變暖需要幾十年（如30年）以上的序列，利用十幾年的序列來評估全球變暖本身就不科學(xué)。

除全球表面溫度外的其他要素依然顯示全球持續(xù)變暖。即使基于表面溫度資料，也有科學(xué)家認(rèn)為由于某些區(qū)域（如北極和非洲）溫度觀測缺失也影響到全球平均溫度序列，使其不能準(zhǔn)確反應(yīng)全球變化（Cowtan and Way，2014）。由于全球表面溫度的觀測手段和觀測技術(shù)歷經(jīng)多次更新?lián)Q代，由此可導(dǎo)致全球表面溫度的估算值存在一定不確定性。Karl et al.（2015）通過訂正觀測原始數(shù)據(jù)，進(jìn)而估算2000之后的15年間的全球變暖速率約為上世紀(jì)后半葉的一半，這顯著大于IPCC AR5的估算結(jié)果，由此他們認(rèn)為所謂的變暖趨緩并不存在。

但是，我們注意到，Karl et al.（2015）對2000年之后的變暖速率估算中包含了2014年，而IPCC AR5所取時段截止到2012年。由于全球表面溫度在2014年達(dá)到歷史最高值，Karl et al.（2015）的估算結(jié)果必然高于IPCC的估算結(jié)果。客觀來說，全球變暖速率在2000年之后的十幾年內(nèi)確實(shí)是偏低，但全球表面溫度仍保持為增溫趨勢。

（2）全球熱量的精確估算

伴隨全球變暖，全球增溫現(xiàn)象并不限于地球表面溫度。近十幾年來，海洋深層（700米以下）的熱含量增加，這是變暖趨緩期間熱量的主要匯區(qū)。另外，觀測結(jié)果存在不確定性并且有效觀測時段過短，這給全球熱量估算帶來一定誤差。例如，對全球冰川融化等所吸收熱量的現(xiàn)有估算存在一定誤差，最新研究表明，南極冰川融化速率在近十年內(nèi)顯著增加（Paolo et al.，2015）。應(yīng)該承認(rèn)，通過補(bǔ)充新的觀測資料可能會修正全球熱量的分配比例，但海洋是全球熱量吸收的主體，這一事實(shí)不會改變。

盡管各種數(shù)據(jù)的分析表明，全球海洋在過去的50多年里吸收了地球系統(tǒng)90%多的熱量，但值得指出的是，海洋熱含量的評估還存在不確定性。因此，全球海洋熱含量以及不確定性的評估也將是一個待解決的熱點(diǎn)問題。

（3）海洋年代際轉(zhuǎn)型的不確定性

海洋的年代際變化對變暖趨緩轉(zhuǎn)向變暖加速可能起到關(guān)鍵作用，目前尚不能精確推算出海洋的年代際振蕩（PDO，AMO等）的位相轉(zhuǎn)換時間，也不完全清楚其位相轉(zhuǎn)換的原因，因而全球變暖趨緩的結(jié)束時間的估算仍存在較大不確定性。受2014/2015/2016年厄爾尼諾事件的影響，北太平洋東部海溫近兩年持續(xù)升溫，PDO目前可能處于從其負(fù)位相向正位相的轉(zhuǎn)換期，但尚不能確認(rèn)PDO位相已經(jīng)完全轉(zhuǎn)變。倘若隨后幾年北太平洋東部繼續(xù)升溫，那么PDO將穩(wěn)定在正位相，也就意味著全球變暖正在重新進(jìn)入加速期。其中有諸多關(guān)鍵問題亟待闡明：海洋年代際信號發(fā)生轉(zhuǎn)型的原因（大氣強(qiáng)迫場主導(dǎo)還是海洋熱力動力主導(dǎo)）；熱量經(jīng)海洋吸收后在海洋內(nèi)部的運(yùn)移路徑以及時間尺度；被海洋吸收的熱量最終返回海洋表層的時空特征以及強(qiáng)度；返回海洋表層的熱異常能否驅(qū)動全球表面溫度的年代際變化。

縱然全球變暖趨緩引發(fā)了諸多不確定性的疑問，但當(dāng)前全球表面溫度仍處于歷史高位并顯示出增長態(tài)勢。我國作為溫室氣體排放量大國之一，應(yīng)加大對全球變暖方面的研究投入。我國科學(xué)家應(yīng)圍繞全球變暖速率存在年代際變化這一客觀事實(shí)，深入研究影響變暖速率變化的可能機(jī)制。其中，進(jìn)入海洋內(nèi)部的熱量將會在何時何地返回大氣，并由此引起的全球氣候響應(yīng)是一個核心問題。

Blunden J, Arndt D S. 2015. State of the climate in 2014 [J]. Bull. Amer. Meteor. Soc., 96(7): ES1-ES32.

Blunden J, Arndt D S. 2016. State of the climate in 2015 [J]. Bull. Amer. Meteor. Soc., 97 (8): S1-S275.

Chen X Y, Tung K K. 2014. Varying planetary heat sink led to global-warming slowdown and acceleration [J]. Science, 345(6199): 897–903, doi:10.1126/science.1254937.

Cheng L J, Zhu J. 2014. Artifacts in variations of ocean heat content induced by the observation system changes [J]. Geophys. Res. Lett., 41 (20): 7276–7283, doi:10.1002/2014GL061881.

Cheng L J, Zhu J, Abraham J. 2015. Global upper ocean heat content estimation: Recent progress and the remaining challenges [J]. Atmos. Oceanic Sci. Lett., 8 (6): 333-338, doi:10.3878/AOSL20150031.

Cohen J L, Furtado J C, Barlow M, et al. 2012. Asymmetric seasonal temperature trends [J]. Geophys. Res. Lett., 39 (4): L04705, doi:10.1029/2011GL050582.

Cowtan K, Way R G. 2014. Coverage bias in the HadCRUT4 temperature series and its impact on recent temperature trends [J]. Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 140 (683): 1935–1944, doi:10.1002/qj.2297.

丁一匯, 柳艷菊, 梁蘇潔, 等. 2014. 東亞冬季風(fēng)的年代際變化及其與全球氣候變化的可能聯(lián)系 [J]. 氣象學(xué)報, 72 (5): 835–852. Ding Yihui, Liu Yanju, Liang Sujie, et al. 2014. Interdecadal variability of the East Asian winter monsoon and its possible links to global climate change [J]. Acta Meteor. Sinica (in Chinese), 72 (5): 835–852, doi:10.11676/qxxb2014.079.

Dong L, Zhou T J, Chen X L. 2014. Changes of Pacific decadal variability in the twentieth century driven by internal variability, greenhouse gases, and aerosols [J]. Geophys. Res. Lett., 41 (23): 8570–8577, doi:10.1002/ 2014GL062269.

Dong L, Zhou T J. 2014. The formation of the recent cooling in the eastern tropical Pacific Ocean and the associated climate impacts: A competition of global warming, IPO, and AMO [J]. J. Geophys. Res. Atmos., 119 (19): 11272–11287, doi:10.1002/2013JD021395.

Drinkwater K F, Martin M, Medhaug I, et al. 2014. The Atlantic Multidecadal Oscillation: Its manifestations and impacts with special emphasis on the Atlantic region north of 60°N [J]. J. Mar. Syst., 133: 117–130, doi:10.1016/j.jmarsys.2013.11.001.

England M H, McGregor S, Spence P, et al. 2014. Recent intensification of wind-driven circulation in the Pacific and the ongoing warming hiatus [J]. Nature Climate Change, 4 (3): 222–227, doi:10.1038/nclimate2106.

Fyfe J C, Gillett N P, Zwiers F W. 2013. Overestimated global warming over the past 20 years [J]. Nature Climate Change, 3(9): 767–769, doi:10.1038/nclimate1972.

Gao Y Q, Sun J Q, Li F, et al. 2015. Arctic sea ice and Eurasian climate: A review [J]. Adv. Atmos. Sci., 32 (1): 92–114, doi:10.1007/s00376-014-0009-6.

Guemas V, Doblas-Reyes F J, Andreu-Burillo I, et al. 2013. Retrospective prediction of the global warming slowdown in the past decade [J]. Nature Climate Change, 3 (7): 649–653, doi:10.1038/nclimate1863.

Hansen J, Sato M, Karecha P, et al. 2011. Earth’s energy imbalance and its implications [J]. Atmos. Chem. Phys., 11 (24): 13421–13449, doi:10. 5194/acp-11-13421-2011.

Haywood J M, Jones A, Jones G S. 2014. The impact of volcanic eruptions in the period 2000–2013 on global mean temperature trends evaluated in the HadGEM2-ES climate model [J]. Atmos. Sci. Lett., 15 (2): 92–96, doi:10.1002/asl2.471.

He Y L, Huang J P, Ji M X. 2014. Impact of land–sea thermal contrast on interdecadal variation in circulation and blocking [J]. Climate Dyn., 43 (12): 3267–3279, doi:10.1007/s00382-014-2103-y.

Huber M, Knutti R. 2014. Natural variability, radiative forcing and climate response in the recent hiatus reconciled [J]. Nature Geosci., 7 (9): 651–656, doi:10.1038/ngeo2228.

IPCC. 2007. Climate Change 2007: The Physical Science Basis [M]. Solomon S, Qin D, Manning M, et al., Eds. Cambridge, UK and New York, USA: Cambridge University Press.

IPCC. 2013. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [M]. Cambridge, UK and New York, USA: Cambridge University Press, 1535 pp.

康麗華, 陳文, 王林, 等. 2009. 我國冬季氣溫的年際變化及其與大氣環(huán)流和海溫異常的關(guān)系 [J]. 氣候與環(huán)境研究, 14 (1): 45–53. Kang Lihua, Chen Wen, Wang Lin, et al. 2009. Interannual variations of winter temperature in China and their relationship with the atmospheric circulation and sea surface temperature [J]. Climatic Environ. Res. (in Chinese), 14 (1): 45–53, doi:10.3878/j.issn.1006-9585.2009.01.05.

Karl T R, Arguez A, Huang B Y, et al. 2015. Possible artifacts of data biases in the recent global surface warming hiatus [J]. Science, 348 (6242): 1469–1472, doi:10.1126/science.aaa5632.

Knight J R, Allan R J, Folland C K, et al. 2005. A signature of persistent natural thermohaline circulation cycles in observed climate [J]. Geophys. Res. Lett., 32 (20): L20708, doi:10.1029/2006GL026242.

Knight J, Kennedy J J, Folland C, et al. 2009. Do global temperature trends over the last decade falsify climate predictions? [J]. Bull. Amer. Meteor. Soc., 90 (8): S22–S23.

Kosaka Y, Xie S P. 2013. Recent global-warming hiatus tied to equatorial Pacific surface cooling [J]. Nature, 501 (7467): 403–407, doi:10.1038/ nature12534.

Lee S K, Park W, Baringer M O, et al. 2015. Pacific origin of the abrupt increase in Indian Ocean heat content during the warming hiatus [J]. Nature Geosci., 8 (6): 445-449, doi:10.1038/ngeo2438.

Le Page M. 2013. No end to the warming [J]. New Sci., 220 (2946): 34–38, doi:10.1016/S0262-4079(13)62854-7.

Levitus S, Antonov J I, Boyer T P, et al. 2012. World ocean heat content and thermosteric sea level change (0–2000 m), 1955–2010 [J]. Geophys. Res. Lett., 39 (10): L10603, doi:10.1029/2012GL051106.

Li J P, Sun C, Jin F F. 2013. NAO implicated as a predictor of Northern Hemisphere mean temperature multidecadal variability [J]. Geophys. Res. Lett., 40 (20): 5497–5502, doi:10.1002/2013GL057877.

Liu Z Y. 2012. Dynamics of interdecadal climate variability: A historical perspective [J]. J. Climate, 25 (6): 1963–1995, doi:10.1175/ 2011JCLI3980.1.

Luo J J, Sasakia W, Masumotoa Y. 2012. Indian Ocean warming modulates Pacific climate change [J]. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 109 (46): 18701–18706, doi:10.1073/pnas.1210239109.

Maher N, Sen Gupta A, England M H. 2014. Drivers of decadal hiatus periods in the 20th and 21st centuries [J]. Geophys. Res. Lett., 41 (16): 5978–5986, doi:10.1002/2014GL060527.

Mantua N J, Hare S R, Zhang Y, et al. 1997. A Pacific interdecadal climate oscillation with impacts on salmon production [J]. Bull. Amer. Meteor. Soc., 78 (6): 1069–1079, doi:10.1175/1520-0477(1997)078<1069: APICOW>2.0.CO;2.

Marotzke J, Forster P M. 2015. Forcing, feedback and internal variability in global temperature trends [J]. Nature, 517 (7536): 565–570, doi:10.1038/ nature14117.

McGregor S, Timmermann A, Stuecker M F, et al. 2014. Recent Walker circulation strengthening and Pacific cooling amplified by Atlantic warming [J]. Nature Climate Change, 4 (10): 888–892, doi:10.1038/ nclimate2330.

Meehl G A, Hu A X, Arblaster J M, et al. 2013. Externally forced and internally generated decadal climate variability associated with the Interdecadal Pacific Oscillation [J]. J. Climate, 26 (18): 7298–7310, doi:10.1175/JCLI-D-12-00548.1.

Meehl G A, Teng H Y, Arblaster J M. 2014. Climate model simulations of the observed early-2000s hiatus of global warming [J]. Nature Climate Change, 4 (10): 898–902, doi:10.1038/nclimate2357.

Met Office. 2013a. The recent pause in global warming (1): What do observations of the climate system tell us? [R].IPCC Fifth Assessment Report, 27pp.

Met Office. 2013b. The recent pause in global warming (2): What are the potential causes? [R].IPCC Fifth Assessment Report, 22pp.

Otter? O H, Bentsen M, Drange H, et al. 2010. External forcing as a metronome for Atlantic multidecadal variability [J]. Nature Geosci., 3 (10): 688–694, doi:10.1038/ngeo955.

Palmer M D, Roberts C D, Balmaseda M, et al. 2015. Ocean heat content variability and change in an ensemble of ocean reanalyses [J]. Climate Dyn., doi:10.1007/s00382-015-2801-0.

Paolo F S, Fricker H A, Padman L. 2015. Volume loss from Antarctic ice shelves is accelerating [J]. Science, 348 (6232): 327–331, doi:10.1126/ science.aaa0940.

Peings Y, Magnusdottir G. 2014. Forcing of the wintertime atmospheric circulation by the multidecadal fluctuations of the North Atlantic Ocean [J]. Environ. Res. Lett., 9 (3): 034018, doi:10.1088/1748-9326/9/3/ 034018.

Risbey J S, Lewandowsky S, Langlais C, et al. 2014. Well-estimated global surface warming in climate projections selected for ENSO phase [J]. Nature Climate Change, 4 (9): 835–840, doi:10.1038/nclimate2310.

Roberts C D, Palmer M D, McNeall D, et al. 2015. Quantifying the likelihood of a continued hiatus in global warming [J]. Nature Climate Change, 5 (4): 337–342, doi:10.1038/nclimate2531.

Robson J, Hodson D, Hawkins E, et al. 2014. Atlantic overturning in decline? [J]. Nature Geosci., 7 (1): 2–3, doi:10.1038/ngeo2050.

Schmidt G A, Shindell D T, Tsigaridis K. 2014. Reconciling warming trends [J]. Nature Geosci., 7 (3): 158–160, doi:10.1038/ngeo2105.

Semenov V A, Latif M, Dommenget D, et al. 2010. The impact of North Atlantic–Arctic multidecadal variability on Northern Hemisphere surface air temperature [J]. J. Climate, 23 (21): 5668–5677, doi:10.1175/ 2010JCLI3347.1.

Smith S J, Edmonds J, Hartin C A, et al. 2015. Near-term acceleration in the rate of temperature change [J]. Nature Climate Change, 5 (4): 333–336, doi:10.1038/nclimate2552.

Solomon S, Rosenlof K H, Portmann R W, et al. 2010. Contributions of stratospheric water vapor to decadal changes in the rate of global warming [J]. Science, 327 (5970): 1219–1223, doi:10.1126/science. 1182488.

宋斌, 智協(xié)飛, 胡耀興. 2015. 全球變暖停滯的形成機(jī)制研究進(jìn)展 [J]. 大氣科學(xué)學(xué)報, 38 (2): 145–154. Song Bin, Zhi Xiefei, Hu Yaoxing. 2015. A review of recent studies on global warming hiatus [J]. Trans. Atmos. Sci. (in Chinese), 3 8(2): 145–154, doi:10.13878/j.cnki.dqkxxb. 20150105002.

Song Y, Yu Y Q, Lin P F. 2014. The hiatus and accelerated warming decades in CMIP5 simulations [J]. Adv. Atmos. Sci., 31 (6): 1316–1330, doi:10.1007/s00376-014-3265-6.

Steinman B A, Mann M E, Miller S K. 2015. Atlantic and Pacific multidecadal oscillations and Northern Hemisphere temperatures [J]. Science, 347 (6225): 988–991, doi:10.1126/science.1257856.

Tollefson J. 2013. Climate change: The forecast for 2018 is cloudy with record heat [J]. Nature, 499 (7457): 139–141, doi:10.1038/499139a.

Tollefson J. 2014. Climate change: The case of the missing heat [J]. Nature, 505 (7483): 276–278, doi:10.1038/505276a.

Trenberth K E, Fasullo J T, Branstator G, et al. 2014. Seasonal aspects of the recent pause in surface warming [J]. Nature Climate Change, 4 (10): 911–916, doi:10.1038/nclimate2341.

Wang D X, Liu Z Y. 2000. The Pathway of the interdecadal variability in the Pacific Ocean [J]. Chinese Science Bulletin, 45 (17): 1555–1561, doi:10.1007/BF02886211.

Wang D X, Wang J, Wu L X, et al. 2003. Relative importance of wind and buoyancy forcing for interdecadal regime shifts in the Pacific Ocean [J]. Sci. China Ser. D, 46 (5): 417–427, doi:10.1360/03yd9037.

Wang D X, Wang C Z, Yang X Y, et al. 2005. Winter Northern Hemisphere surface air temperature variability associated with the Arctic Oscillation and North Atlantic Oscillation [J]. Geophys. Res. Lett., 32 (16): L16706, doi:10.1029/ 2005GL022952.

王紹武, 羅勇, 唐國利, 等. 2010. 近10年全球變暖停滯了嗎? [J]. 氣候變化研究進(jìn)展, 6 (2): 95–99. Wang Shaowu, Luo Yong, Tang Guoli, et al. 2001. Does the global warming pause in the last decade: 1999–2008? [J]. Adv. Climate Change Res. (in Chinese), 6 (2): 95–99, doi:10.3969/ j.issn.1673-1719.2010.02.004.

王紹武, 羅勇, 趙宗慈, 等. 2013. 全球變暖的科學(xué)[M]. 北京: 氣象出版社, 18–20. Wang Shaowu, Luo Yong, Zhao Zongci, et al. 2013. The Sciences of Global Warming (in Chinese) [M]. Beijing: China Meteorological Press, 18–20.

王紹武, 羅勇, 趙宗慈, 等. 2014. 全球變暖的停滯還能持續(xù)多久? [J]. 氣候變化研究進(jìn)展, 10 (6): 465–468. Wang Shaowu, Luo Yong, Zhao Zongci, et al. 2014. How long will the pause of global warming stay again? [J]. Adv. Climate Change Res. (in Chinese), 10 (6): 465–468, doi:10.3969/j.issn.1673-1719.2014.06.011.

Wu L X, Liu Z Y, Li C, et al. 2007. Extratropical control of recent tropical Pacific decadal climate variability: A relay teleconnection [J]. Climate Dyn., 28 (1): 99–112, doi:10.1007/s00382-006-0198-5.

Yang H J, Liu Z Y. 2005. Tropical-extratropical climate interaction as revealed in idealized coupled climate model experiments [J]. Climate Dyn., 24 (7–8): 863–879, doi:10.1007/s00382-005-0021-8.

楊修群, 朱益民, 謝倩, 等. 2004. 太平洋年代際振蕩的研究進(jìn)展 [J]. 大氣科學(xué), 28 (6): 979–992. Yang Xiuqun, Zhu Yimin, Xie Qian, et al. 2004. Advances in studies of Pacific decadal oscillation [J]. Chinese J. Atmos. Sci. (in Chinese), 28 (6): 979–992, doi:10.3878/j.issn.1006-9895. 2004.06.15.

Yang X Y, Huang R X, Wang D X. 2007. Decadal changes of wind stress over the southern ocean associated with Antarctic ozone depletion [J]. J. Climate, 20 (14): 3395–3410, doi:10.1175/JCLI4195.1.

Yao S L, Huang G, Wu R G, et al. 2016. The global warming hiatus—A natural product of interactions of a secular warming trend and a multi-decadal oscillation [J]. Theor. Appl. Climatol., 123 (1–2): 349–360, doi:10.1007/s00704-014-1358-x.

Yu L, Furevik T, Otter? O H, et al. 2015. Modulation of the Pacific decadal oscillation on the summer precipitation over East China: A comparison of observations to 600-years control run of Bergen Climate Model [J]. Climate Dyn., 44(1–2): 475–494, doi:10.1007/s00382-014-2141-5.

蘇京志, 溫敏, 丁一匯, 等. 2016. 全球變暖趨緩研究進(jìn)展[J]. 大氣科學(xué), 40 (6): 1143-1153. Su Jingzhi, Wen Min, Ding Yihui, et al. 2016. Hiatus of global warming: A review [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 40 (6): 1143-1153, doi:10.3878/j.issn.1006-9895.1512.15242.

Hiatus of Global Warming: A Review

SU Jingzhi1, WEN Min1, DING Yihui2, GAO Yongqi3, 4, and SONG Yafang2

1,100081;2,100081;3,100029;4,5006,

The slowdown in the global mean surface temperature (GMST) warming over the past decade or so, referred to as the global warming “hiatus”, has attracted wide attention and also cast public doubt on global warming. Great efforts have been made to verify the global warming hiatus, as well as its causes and influences. This paper reviews and summarizes results of recent researches on the global warming hiatus. It is generally accepted that the GMST warming tendency is slowing down recently. So far, proposed reasons to explain the hiatus include: the prolonged solar minimum, the increase in anthropogenic and natural aerosol emissions, and changes in ocean heat storage/re-distribution. Particularly, the increased ocean heat storage below 700 m has been identified during the global warming hiatus. Most of the models participating the Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 failed to capture the global warming hiatus and therefore overestimated the observed trend in GMST. One general consensus is that natural climate variability instead of the external forcing caused the recent global warming hiatus. It is argued that the global warming hiatus would likely stop within several years or several decades, depending on the transition of the Pacific Decadal Oscillation. If the radiative forcing of the greenhouse gases continues to intensify, an apparent increase in GMST would be expected in future. We suggest that future research related to the global warming hiatus should focus on: (1) more accurate estimation of the GMST and the ocean heat content; (2) better understanding of the transition ofdecadal and multi-decadal (Pacific and Atlantic) oscillations; (3) uptake of energy stored in deep oceans and its impact on regional climate.

Global warming, Hiatus, Heat storage in ocean, Decadal oscillation

1006-9895(2016)06-1143-11

P467

A

10.3878/j.issn.1006-9895.1512.15242

2015-08-06；網(wǎng)絡(luò)預(yù)出版日期 2016-01-05

蘇京志，男，1975年出生，博士，副研究員，從事海氣相互作用和氣候變化研究。E-mail: sujz@camscma.cn

國家自然科學(xué)項(xiàng)目41376020，中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)XDA05110203

National Natural Science Foundation of China (NSFC) (Grant 41376020), “Strategic Priority Research Program” of the Chinese Acad emy of Sciences (Grant XDA05110203)