甚么是气候推算?
自工业革命以来,人类活动产生的大量温室气体导致全球气候暖化,极端天气事件愈趋频繁。人为气候变化造成的影响已是清晰可见,大家可能会问:人类在本世纪余下时间须要面对的气候挑战是甚么呢?其实全球气候科学家已就相关问题做了大量研究工作,并透过政府间气候变化专门委员会(IPCC)定期发表的评估报告,为地球的未来气候作出推算。要了解甚么是气候推算,就先要了解天气预测与气候推算的分别。
天气预测
根据现在或短期过去所观测到的大气和海洋状况,透过数值天气预报模式去预测未来数天逐日以至逐小时的天气变化,预报内容可包括气温、湿度、气压、风向、风速、降雨等等。在短期天气时间尺度上变化较少的参数(如海洋温度、大气中温室气体浓度)不会对预测结果有大影响。
气候推算
全球气候取决于地球的能量收支平衡,例如进入地球的能量较离开地球的多,地球便会变暖,而影响能量收支平衡的重要因素之一是大气中温室气体浓度。然而,人为排放的温室气体量并不受制于物理定律,而是受许多难以预测的因素影响,例如世界各国的发展情况、低碳能源的供应、节能技术的发展、减排政策的制定与执行、生活模式与行为习惯等等。因此科学家必须假设一些可能发生的温室气体排放情景,然后在这些情景的前设下透过电脑气候模式模拟大气和海洋的未来变化,亦即是气候推算(图一)。按照现时的科技水平,电脑气候模式能模拟大气及海洋参数长期平均值的变化,但仍未能有效模拟逐年变化,因此气候推算一般是以20年平均来表达。推算内容可包括气温、降雨、海洋温度、海平面高度、海冰面积等等。
图一 气候推算的过程。
IPCC在2021年8月发表了《第六次评估报告》(AR6)第一工作组报告《气候变化2021:自然科学基础》,该报告采用了一套5个新的情景(表一及图二)来制作21世纪全球气候推算,考虑了不同的温室气体浓度的可能趋势。以温度为例,在中(SSP2-4.5)及非常高(SSP5-8.5)的温室气体排放情景下,2081-2100年的全球表面平均温度很可能较1850-1900年平均分别高2.1-3.5℃及3.3-5.7℃。
SSP5-8.5 | 非常高温室气体排放 2050年的二氧化碳排放量大约是目前水平的两倍。 |
SSP3-7.0 | 高温室气体排放 2100年的二氧化碳排放量大约是目前水平的两倍。 |
SSP2-4.5 | 中温室气体排放 目前的每年二氧化碳排放量大致维持到本世纪中期,随后逐渐减少。 |
SSP1-2.6 | 低温室气体排放 二氧化碳排放量在2080年左右下降到净零,随后是净负排放。 |
SSP1-1.9 | 非常低温室气体排放 二氧化碳排放量在2050年左右下降到净零,随后是净负排放。 |
表一 《气候变化2021:自然科学基础》采用的5个温室气体排放情景。
图二 (左)在不同温室气体排放情景下,每年全球二氧化碳排放量的变化(源自《气候变化2021:自然科学基础》决策者摘要);(右)在不同温室气体排放情景下,2081-2100年全球表面平均温度相对于1850-1900年平均的升幅。
气候推算为适应气候变化的规划提供了重要参考数据,例如根据降雨和海平面上升的推算来调整基础设施的设计标准,以应对未来更强的降雨、更高的海平面、更强热带气旋及其相关风暴潮带来的威胁。