全球变暖停滞,是气候学家目前遇到的最大谜题。这种现象从1997年年底悄然开始:这一年吹过太平洋的热带信风弱于正常。在正常情况下,太平洋热带信风会把被太阳晒热的海洋表面暖水,从东向西推往印度尼西亚方向。如果信风的速度变慢,暖水就会向东退回南美洲,酿成天气剧变——人称“厄尔尼诺现象”。全球平均气温在1998年达到历史最高点,但从那以后,气候变暖趋势就莫名停滞下来。
有人把热量失踪归因于太阳和火山活动,甚至大气污染。但最新研究指出,海洋也许才是解释这一反常现象的关键。在1997-1998年间发生的厄尔尼诺现象,从海洋中抽取出大量热量,输入大气层——这也许足以导致赤道太平洋变冷,对1998年以后的全球气候变暖趋势产生抑制作用。
美国国家大气研究中心(National Center for Atmospheric Research,NCAR)的气候学家凯文·特伦贝斯(Kevin Trenberth)认为 ,1997-1998年的厄尔尼诺现象是太平洋气候变化的触发点,这个时间也很可能是全球变暖停滞的起始点。几年之后热带太平洋将不能再释放寒流,“最后,情况将会倒转过来”。
鲜明对比
在一份全球大气温度表上,近16年来的全球变暖停滞,与之前20年的气温快速攀升形成鲜明对比。根据政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)2013-2014年度评估报告的说法,此前的气候模型预估,1998-2012年间全球大气温度应该以每10年平均0.21℃的速度上升。
但英国东英吉利亚大学(University of East Anglia)气候研究中心(Climatic Research Unit)的观测结果却显示,实际的数字只有0.04℃。
近年来,科学家对变暖停滞现象给出了多种不同的解释,主要集中于3个方面:太阳、大气气溶胶微粒(atmospheric aerosol particles)和海洋。
太阳释放的能量,一般会以11年为周期起伏,但从2000年开始,太阳活动似乎进入了一个漫长的平稳期。就目前来看,太阳在本周期内释放的最大能量,是近100年来的最小峰值。这也许有助于解释现在的“异象”:在2000年前,地球接收到的太阳能辐射更高。
另一个可能会抑制地球变暖趋势的因素,是大气气溶胶微粒数量的意外上升。这种大气微粒会把阳光反射回太空。科学家推测,过去16年间,小型火山将大量微粒释放到大气之中,抑制了全球气温的上升。
然而,近年来有不少研究指出,以上两种因素的影响其实可能并不像人们想的那么大。特伦贝斯通过查看卫星观测数据,分析地球上能量的进出,来研究太阳活动和大气气溶胶微粒对全球气候的影响。据他测算,气溶胶和太阳活动最多只能解释20%的升温差异。也就是说,绝大部分的升温差异,可能要归因于海洋——海洋就像一块巨大的海绵一样吞吐热量。
现在,科学家把注意力转移到了赤道太平洋。
太平洋变冷了
就在全球变暖停滞现象发生前不久,赤道太平洋海域变得异常温暖。那是1997-1998年间,厄尔尼诺引发的极端天气肆虐全球——从中国和美国的洪涝灾害到墨西哥和印度尼西亚的旱灾和森林大火。1998年底,冷水如报复般流回赤道东太平洋——这也标志着厄尔尼诺的姐妹现象“拉尼娜”的到来。不仅如此,整个赤道东太平洋都变得异常寒冷,这一趋势一直持续至今。
海洋温度的波动,被科学家称为“太平洋十年涛动”(Pacific Decadal Oscillation,PDO)。这或许是我们揭开全球变暖停滞之谜的关键所在。太平洋十年涛动的变换周期通常为15~30年。在涛动处于“正相位”(或称“暖相位”)时,太平洋气候类似于厄尔尼诺现象,会让大气温度升高。
在此期间,太平洋东部和中部海域会持续释放热量,直到几十年之后才逐渐变冷,涛动也进入“负相位”(或称“冷相位”)。此时,太平洋气候类似于拉尼娜现象,会把赤道附近的深海冷水抽到海洋表面,让地球变冷。2011年,美国国家大气研究中心的杰拉尔德·米尔(Gerald Meehl)带领的一个研究团队撰文声称,如果把太平洋十年涛动规律导入全球气候模型,气候模型预测的全球变暖趋势就会出现10年以上的间断。
这个研究团队发现,1998年以后,有更多热量进入深海,从而抑制了大气变暖的趋势。在他们发表的第3篇论文中,研究团队用数字模型演示了涛动规律的另一重影响:如果太平洋十年涛动进入正相位,太平洋气候就会开始加热海洋表面水体和大气,导致大气温度在未来几十年中急速上升。关键性的突破则出现在去年。
美国斯克里普斯海洋研究所(Scripps Institution of Oceanography)的两位学者谢尚平(Shang-Ping Xie)和小坂优(Yu Kosaka)独辟蹊径,把最近几十年来赤道东太平洋海温年代际变化(即以10年为时间单位记录到的变化)的真实数据导入数字模型,模拟全球气候变化。
他们的模型不仅相当精确地再现了全球变暖停滞现象,还呈现出变暖停滞在季节和空间分布上的不均匀性,比如某些地区会变得更热,而有些地区的冬天会变得越发寒冷。
加拿大气候建模与分析中心(Canadian Centre for Climate Modelling and Analysis)的气候建模专家约翰·法伊夫(John Fyfe)说:“我在读完谢尚平和小坂优的论文之后,思路豁然开朗。”但他也补充道,这两人的模型并不能解释一切。“它回避了一个问题:究竟是什么造成了热带海温的下降?”
追根溯源
特伦贝斯和他在NCAR的同事约翰·法苏洛(John Fasullo)把信风与海洋数据引入模型,以期解释升温停滞现象。他们的研究指出,热带信风如果受到拉尼娜现象的影响,就会将温暖的海水推向西方,最终把热量送入深海,使赤道东部海域的冷水上涌。在极端的天气条件下,比如在1998年拉尼娜现象发生时,热带信风可能会一举把太平洋推入十年涛动的“冷相位”。一项针对历史记录的分析研究支持了特伦贝斯和法苏洛的假说。
分析显示,太平洋十年涛动的“冷相位”,与第二次世界大战后几十年间的全球性气温下降,在时间上恰好吻合,而“暖相位”则与1976-1998年间全球气温急剧上升的时期吻合。美国哥伦比亚大学的气候学家马克·凯恩(Mark Cane)说:“我认为,这一证据已经十分明确……全球变暖停滞与气溶胶或者平流层水蒸气都没什么关系。它的真正成因,是近十几年来赤道东太平洋的海温变冷了。”
讨论仍未结束
也许在不久以后,科学家就可以检验他们的理论了。现在,强烈的热带信风正把比以前更加温暖的太平洋海水推往印度尼西亚,致使风云骤变——比如去年11月到访菲律宾的超强台风“海燕”(“海燕”是2013年全球最强烈的热带气旋)。热带信风还在缓慢提升西太平洋的海平面。现在,西太平洋海平面大约比东太平洋高出20厘米。也许在不久之后,情况就会调转过来。特伦贝斯说:“西太平洋不可能一直上涌暖水。
到某个时刻,海平面一定会到达最高点,然后开始回落。”如果科学家们是对的,那么到了那个时候,“失踪的热量”就会重新出现,全球气温将会再次快速攀升。