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1.背景 近日传来一项惊人的研究结果，说到2100年华北平原将不适宜人类居住。国内新闻铺天盖地，英国和澳洲等海外媒体也有报导。该项研究成果，发表于著名的自然子刊，有模型有数据，言之凿凿，让公众惶惶然。 2.证伪很难 短期的天气预报都不一定准，用气候模式预测或预估未来50-100年，不靠谱的成分更大。但是，要证伪也确实很难。 举一个例子，1958年大跃进时代，产量“放卫星”，人民日报报道亩产3万多斤，钱学森先生在中国青年报上估计的潜力是5万斤（目前小麦高产也就1000斤）。当时上海植物生理所为了证明产量的潜力，做了作物群体光合作用的实验和计算，到60年代中期，才得出产量的上限：由于资源的限制，产量最终不会随作物密植而增加。 类似地，三峡大坝建成后，长江流域出现大旱，有人质疑是水库蓄水所致。但是要证明不是，需要从水汽来源等分析判断和定量估计。虽然从气象学的角度看，大范围的干旱是与大的天气形势密切联系的，但是归结为资源环境因素的似是而非的东西很多，不胜枚举。 3.事实胜于雄辩 华北平原的小麦产量，从1950年代的100、200多斤，到现在的1000多斤，灌溉、施肥和育种起到重要的作用。灌溉范围和强度是非常大的，形成了多处地下漏斗。太行山前平原，如石家庄地区，地下水位从1980年代的10多米，现在下降到60多米。山东、河南引黄灌区，范围大，黄河下游曾经长时间断流。如此大规模灌溉用水在过去几十年并未带来显著的湿热。相反，这些水分的蒸发（散），吸收了热能，应该是缓解了气候暖化。而它的水汽会随大气环流而飘散，而不是待在原地。
图：华北平原的谷物产量增加趋势
图：华北平原的灌溉面积
图：山东位山灌区引黄灌溉 4.Hindcast与Forecast
在做气候模式的时候，与预报（Forecast）相对应，还有一个向后预报（回报，Hindcast）。就是用历史预见未来。你的模型好，那么就请你对过去60年，从1960年多数地区有气象记录以来，华北平原乃至全球的气候变化的历史做一个回代检验！看你的模型能不能再现历史的气候变化，看看这么大量的灌溉是否显著提升了湿球温度？这样得出的对未来预测或预估的结果才有说服力。 5.命运共同体 如果在这样一种CO2最高排放情景下，据说温度可以上升7.5度，华北平原已经不适合人类居住，那么其它地区也好不到哪里去。有人把升温2度作为地球生态系统崩溃的阈值。可以想见，7.5度的升温，根本没有必要用现在的灌溉水平说事。2100年农业生产方式会变化成什么样？我们根本不知道，如同80年前不知道现在的情形一样。 6.套路：环境-社会-政策 气候变化科学已经不是气候变化本身。它涉及到社会、经济、政策甚至国际政治等方方面面。国外有的气候变化研究小组，还特意聘请经济、政策方面的专家，把气候本身的物理过程与经济和社会影响结合起来，然后可以产生强烈的公众和政府的关注，至少可以发表在高影响因子刊物上。但是，仅仅把一个非常不靠谱的情景分析，结合到重要的经济社会区域，它的社会影响并不是正面的，引起不必要的恐慌。 7.为气候变化研究担忧 气候研究的基本手段是模式，气候预测的唯一方法是模式。模式虽复杂，但是远远赶不上气候系统本身的复杂性。我的博士导师，94岁的南京大学气候学家傅抱璞先生，给我说过两个例子： （1）黑体温度的求解(E = KT4)，因为辐射E与温度T的4次方成正比。解方程，温度会有4个根，包括虚根，但是正确的解只有一个，就是现实的温度。这么简单的模型，它的求解都会出现错误的虚根。 （2）CO2的温室效应增加，气温变暖，海水蒸发加大，云量增加并阻挡阳光到达地面，产生降温效应。同时水汽本身也是温室气体。这里既有正反馈又有负反馈，在气候模式中，能够准确模拟这些交互作用，难度极大。 我虽然不是做气候模式研究的，我认为，气候模式能做什么，不能做什么，是学界需要深入思考的。 图：1970-2015大气CO2浓度的月平均值变化趋
图：水汽和CO2等温室气体的吸收光谱 图：大气辐射传输与温室效应示意图
图：IPCC第五次评估报告的温度预估
图：IPCC评估第五次报告，低和高（左右）两个CO2排放情景下，全球 的温度（上）和降水（下）对未来预估 以下转自凤凰新闻： 原标题：《自然》子刊：2100年华北平原或因极端热浪变得不再宜居 当地时间7月31日，美国麻省理工学院（MIT）的一个研究小组在《自然-通讯》杂志上发布论文表示，由于气候变化和灌溉农业的发展，2070年至2100年，中国的华北平原可能因为极端热浪而变得不宜居住，而这样的热浪对户外工作者而言甚至可能带来生命危险。 《自然-通讯》于2010年首次发行，是《自然》（Nature）杂志的第17本子刊。 中国华北平原面积30万平方公里，人口约3-4亿，是世界上人口最多的农业地区。中国科学院的资料显示，目前华北平原四季变化明显，年均温度8-15℃，冬季寒冷干燥，夏季高温多雨，常有洪涝。春季旱情较重，是典型的灌溉农业地区。 热浪因灌溉农业而变强 该研究按照现有的温室气体排放水平，基于高分辨率区域气候模型模拟的集合进行预测，结果显示，气候变化对大规模的灌溉农业模式有直接影响，会使得热浪的强度更高。 灌溉农业是在干旱时以大水灌溉的方式保证农业生产的模式。灌溉可以冷却地表温度并滋润地面空气，但随着温度升高，灌溉系统将导致高水平的水蒸发，使得北方平原的空气非常潮湿，提高温度和湿度，从而提高热浪的强度。因此，在温室气体排放没有改变的情况下，本世纪下半叶，华北平原可能会遭遇致命热浪。而当湿球温度达到35℃时，人类在无保护的环境中只能生存6小时。研究同时表明，大面积的灌溉农业将湿球温度直接提高了0.5℃。 湿球温度（Wet-bulb temperature）是指对空气进行加湿，其相对湿度达到100%时所达到的温度。 除非二氧化碳排放得到有效遏制，否则华北平原将在2070年至2100年之间达到致命的35度湿球温度阈值，户外工作者可能在极端热浪袭击的几小时内死亡。
8月4日，中央气象台继续发布高温黄色预警，预计华北中部、重庆北部、江西东北部、陕西关中地区、吉林东部和南部、辽宁中北部、内蒙古西部和东部偏南地区、新疆吐鲁番盆地等地的部分地区最高气温可达37～39℃。这是今年入夏以来，中央气象台连续22天发布高温预警，东北多地的高温破了历史纪录。 不仅我国，今年入夏以来，高温热浪席卷全球，欧美以及亚洲多国遭遇持续高温天气，就连北极圈气温也超过了30℃。 我国的高温天气要持续到什么时候？什么原因导致今年全球出现持续高温？为何北极地区也发“高烧”？记者就这些问题采访了中国气象局专家。 全球天气进入“发烧”模式，京津冀地区预计还将有2到4天的高温天气 中国气象局应急减灾与公共服务司副司长李明媚介绍，据统计，7月，全国平均高温日数为1961年以来历史同期第四多。 国家气候中心气候服务室副主任肖潺介绍，国家气候中心监测的数据显示，7月份欧洲、东亚、北美地区都出现了极端高温天气，尤其以欧洲最为突出。 肖潺表示，据国家气候中心监测，北极圈内一些气象站观测到气温超过30℃，并连续3天平均最高气温处于历史最高点；挪威和芬兰也分别出现了33.5℃和33.4℃高温。 中国气象局台风与海洋气象预报中心首席预报员许映龙表示，从8月5日开始，东北和华北地区的高温范围将逐渐减小，而江南和江淮等地的高温范围将逐渐增大，我国中东部大部地区仍多高温闷热天气。北京的高温天气目前有减弱的趋势，但8月7日立秋后还是可能会出现高温高湿天气，京津冀地区预计还将有2到4天的高温天气。 气候变暖导致全球高温风险加剧，亟须推动全球气候治理 “从气候背景来看，全球气候变暖导致高温风险加剧，是今年全球高温热浪的大背景。”国家气候中心气候服务首席艾婉秀说，全球气候变暖的趋势并不意味着每个地区的增暖速度都一样。全球气温上升速度呈不对称性，呈现出一是北半球升温速率高于南半球，这表现在今年夏天就是北极地区高温的极端性要高于低纬度地区；二是最低温度的上升速率高于最高温度的上升速率。 “在全球变暖的背景下，北极地区气温的上升速度高于其他地区，大概是其他地区的两倍，这种现象叫作极地放大效应。”中国气象科学研究院副研究员吕俊梅表示，今年夏天发生在北极地区的罕见极端高温，主要是由于今年冬末春初开始北极地区就已经出现了气温异常偏高的现象。从今年1月开始，北极黄河站的气温就比常年气候平均偏高10℃左右。到3月份北极地区气温偏高的趋势更明显。而且这种现象一直持续到夏季，导致冷空气活动减弱，是此次北极高温事件的主要原因。 吕俊梅表示，受气候变暖影响，近年来，北极地区冬季的海冰正在不断融化变薄，监测数据表明2018年1月北极冰层厚度达到有记录以来的最低值。海冰融化变薄后形成碎片，从南方吹来的强风将碎片推至北极中心，并将热量不断释放到大气层，从而使北极地区温度升高。 “北极地区气温异常偏高，海温上升引连锁反应致我国今年北方高温。而近期京津冀地区高温特别突出，还跟大气环流有关，今年副热带高压偏北，造成我国北方很多地区特别是京津冀地区高温天气明显。”肖潺介绍，极地高温，冷空气很弱，向南扩展的活动就弱。2018年4月拉尼娜事件结束后海温上升很快，导致西北太平洋副热带高压明显偏强，位置异常偏北，平均强度超过常年同期一倍以上。同时，副高南侧不断有台风生成，推动副高向北移动，我国华北和东北刚好受到副高压的控制，出现极端高温天气。 肖潺说：“国家气候中心最新的研究表明，1951年以来我国和全球平均温度和极端温度都呈显著升高的趋势，极端高温天气呈现出强度更强、出现更加频繁、持续时间更长的特点，必须深入研究全球变暖背景下高温加剧带来的风险，发展低碳经济，减少温室气体排放，提高抗御和防范极端高温天气气候事件的能力，推动全球气候治理。” |
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