2013 全球气候现状总体检 地球持续发烧不退

2019-11-18

全球暖化已经不是新闻,温度上升 2 度 C 的严重性也不让人陌生,但你知道目前的气候状况究竟是如何吗? 美国国家气象学会期刊(Bulletin of the American Meteorological Society)今年 7 月17日发布最新「2013 气候现状」(State of the Climate in 2013)报告,发现 2013 年不仅在全球气温史上跻身最炎热的 6 年之列,温室气体浓度、海平面高度、冰雪消融的程度也都名列前茅,屡创新高。种种科学数据,除了证实地球正在不断升温、人类面临的挑战将越来越艰鉅之外,也提醒台湾政府和民众要具备宏观的气候视野,才能掌握台湾现今与未来的气候动态。2

气候现状报告是由美国国家海洋与大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration,简称 NOAA)旗下的国家气候资料中心(National Climatic Data Center)科学家领军,今年已迈入第 24 年,并由全球 57 个国家共 425 科学家共同加入撰写。和同为今年发布的美国国家气候评估报告以及第五份联合国政府间气候变迁小组报告(IPCC AR5)不同,气候现状报告不谈排放情境、未来预测和调适策略,而是彙整大气、陆地、海洋和冰雪的最新科学观测研究,呈现出每年度客观的全球物质环境现状,提供科学界与社会大众一幅清晰的当今气候面貌。去年的气候现状报告是过去 12 个月美国气象学会所有期刊中的下载次数榜首,重要性和影响力可见一斑。

400 ppm 的未来不是梦

首先,大气中二氧化碳、甲烷和一氧化二碳等主要温室气体浓度在 2013 年持续快速增加。二氧化碳平均浓度较 2012 年上升 2.8 个 ppm,达到 395.3 ppm。其中,夏威仪测站还曾在五月首次测得超过400 ppm。根据冰核证据,在二十世纪初之前的 80 万年,地球的二氧化碳浓度从未超过 300 ppm。就连 1958 年时,夏威仪测站也仅测得 315 ppm。当时每年增加速率仅有 0.7ppm,而现已增为四倍。由此可见,近半世纪以来,全球二氧化碳浓度的成长量和速度都相当惊人,科学家预期将在几年内正式冲破 400ppm 大关。

报告亦指出,目前大气中的二氧化碳浓度已大约是自然吸收能力的两倍,因此就算人为排碳量的增加速率减缓,依然会超过自然的吸存量,让大气中的二氧化碳净量持续不降反升。据估计,地球表面每平方公尺的「超额」二氧化碳会额外吸收 1.88 瓦的能量,全球每日便多吸收 230 亿兆瓦,相当于 2013 年全美整年的发电量!

 

没有最热,只有更热

温室气体浓度节节上升,全球气温也同步提高。四个全球独立研究资料组显示,2013 年平均气温名列134 年来最高温的二到六名。南半球的澳洲遭逢史上最炎热的一年,阿根廷(史上第二热)和纽西兰(史上第三热)也不惶多让。由于海洋在地球气候系统中扮演重要的稳定功能,地球大部分过量的热能都被吸存在上层海水(0-700m)之中,使得海水表面温度也随之上升。纪录显示,2013 年海水表面温度名列史上前 10,上层海洋热含量(upper ocean heat content)更攀上历史新高。

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▲2013 年地表温度与 1981-2010 气温平均值的差异比较图。(图片来源:2013 State of the Climate: Earth’s Surface Temperature)

一般而言,海水温度升高会使海水体积变大,导致海平面上升。过去一个世纪以来海平面即已不断上升,2013 年全球海平面平均高度更创下 20 年来新高纪录,较 1993-2010 年的平均水準高出 38 毫米。另外,因为冰川消融、海水温度上升与近 20 年来太平洋年代际震荡(Pacific Decadal Oscillation,係一种太平洋气候发生变化之自然现象,变换週期约 20 ~30 年)处于负相位之故,近几十年来海平面上升有加速的现象。目前上升速率约为每年 3.2 毫米。

温度上升的冲击,在北极也显而易见。观测数据显示,北极地区经历自 20 世纪初以来第 7 高温的一年,阿拉斯加部分地区 20 公尺深的永冻层(permafrost)也测得史上最高温纪录。北极海冰面积则是自 1979 年第 6 低,而最低的 7 个纪录皆发生在过去 7 年。值得注意的是,就算海冰表面积缩减不多,但冰层年龄与厚度也不如以往。2012 年北极海冰面积曾降至历史新低,2013 年虽然较为回升,但薄薄的一年冰(one-year ice)占了 78% 之多,是否能够撑到下一年,仍有待观察。

另一方面,在北半球冰雪覆盖地区,儘管因北极震荡 (Arctic Oscillation)指数为负相位,使得三、四月的降雪量增多,达纪录史上第 13 高,但过去十年,每逢晚春(冷季末期)雪量便会迅速骤减,消融速度甚至比模型预测得还要更快。例如欧亚大陆五月雪量陡降,冰雪面积最低比 1981-2010 平均值少了 17 %,深度也只剩平均值的 52.1%。北美大陆虽然四月冰雪面积比平均值高出 16%,但到了六月却比平均值大幅降低 34%。这也为「北极放大效应」提供了佐证(Arctic amplification,一种气候反馈机制,使北极地区的增温现象远高于低纬度地区)。

南极和高山冰川也出现暖化迹象。儘管科学界对于南极海冰增加与全球暖化的关联仍有辩论,但 2013  年南极海冰持续连二年出现史上新高,2013 年 9 月最大值比 1981-2010 平均值多出 5.2%。阿蒙森-斯科特南极测站(Amundsen-Scott South Pole station)也于年底测出了 -47 度 C 的温度新高纪录。另外,全球高山冰川量自 1980 年以来持续下降,依初步资料推断,2013 年也不例外。

 

夏季防颱,需放大尺度

极端气候事件方面,2013 年全球热带气旋数量并未增加多少,但年底的超强颱风海燕(Super Typhoon Haiyan)是纪录史上最强的热带气旋,不只造成400 万菲律宾人无家可归,还创下登陆时最大风速(196 英里/每小时)及东亚最高暴潮(约6-9公尺)等惊人纪录。海燕不寻常地形成于近赤道地区,与 2012 年另一超强颱风宝发(Super Typhoon Bopha)相同,也格外引人注意。除此之外,中日韩等三国皆于 2013 年领受了最炎热的夏季,中国南方并发生造成损失高达 77 亿美金的旱灾,而中俄东北边境地区也遭逢不寻常的夏季暴雨,造成 100 人丧命与数十亿美元的损害。

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▲2013 东亚地区夏季气温与降水量相对于 1981-2010 每月平均值的变异情形。左侧 a、c 两图表七、八月的气温变异,右侧 b、d 则表降水变异。(图片来源:Media Briefing Slides 页 17,原图刊于完整报告页199)

自 2009 年加入撰写团队的台湾大学大气系林依依教授,与两位 NOAA 专家共同执笔「热带地区—热带气旋热潜能(4. The Tropics—e. Tropical cyclone heat potential)」一章,负责每年亚太地区、西北太平洋海域的颱风跟海洋热含量的最新整理研究,也是全球气候报告中难得一见的台湾研究团队

「台湾是一个很小的岛,但颱风是大尺度的东西,」林依依提醒,如果要了解颱风对台湾的影响,「不能只看来台湾的颱风。」

例如,2008 年横扫缅甸的特强热带气旋风暴纳吉斯 (Very Severe Tropical Storm Nargis),造成超过 13 万人死亡,是非常严重的世界议题,但台湾民众似乎没有太多的认知,只关注岛内的天气动态。但是,像海燕一样的超强颱风并不会专跑菲律宾,也可能会过境台湾。她建议台湾民众和相关单位要放大关注尺度,对整个西北太平洋的颱风有全盘的了解,才能掌握全球气候变迁下,台湾面临的颱风挑战。

首图为 2013 年海燕颱风侵袭菲律宾时,造成满目疮痍的景象。图片来源:Russell Watkins/ UK Department for International Development

2013 气候现况报告(State of the Climate in 2013)