人為溫室氣體排放所導致的全球氣候變暖越來越受到重視。
未來,人類活動影響下,地球溫度會升高多少？
本期特邀中國中國氣象科學研究院研究員翟盤茂，對其進行解讀。
什麼是溫室效應？
溫室效應是指太陽短波輻射透過地球大氣射入地面，而地面增暖後放出的長波輻射又被大氣中的水汽、二氧化碳等物質所吸收，從而產生地球氣候變暖的效應。如果沒有大氣的溫室效應，地表平均溫度就會下降到-23℃，而實際地表平均溫度為15℃，這就是說溫室效應使地表平均溫度提高了38℃。
這種溫室效應，本來是一種自然現象，但由於人們在生產生活中利用化石能源以生成能量等方式產生了多種溫室氣體，這些溫室氣體的不斷增加引發了增強了的「溫室效應」，進而導致全球氣候變暖加劇。人類活動導致的大氣溫室氣體含量的升高，會決定地球升溫多少？這才是目前我們關注的問題。
人類活動將致地球升溫多少？
大氣中二氧化碳排放量增加是造成地球氣候變暖的主要原因。氣候模型顯示，如果大氣中的二氧化碳含量比工業革命前增加一倍，地球溫度將升高1.5℃~4.5℃（即氣候敏感度）。2020年，世界氣候研究計劃署的25位科學家將其升溫範圍縮小到2.6℃~3.9℃之間。
政府間氣候變化專門委員會（IPCC）指出，人類活動已經造成了工業革命以來全球升溫約1.0℃，如果繼續以目前的速率升溫，全球升溫可能會在2030年至2052年達到1.5℃。全球平均氣溫正以前所未有的速度上升，全球變暖控制在1.5℃以下的可能性迅速變小，人類跨越氣候系統不可逆轉的臨界點的風險也在增加。
由於早期觀測資料嚴重不足，準確地評估工業革命開始時（1750年）的溫度比較困難。為了避免這一問題，IPCC第五次評估報告提出將1850-1900年平均溫度作為工業革命前的參考值，相對於這一參考值高出全球地表溫度的升溫幅度定義為全球溫升幅度。這裡的1.5℃增暖是人類活動引起的影響結果，不是某一年簡單的直接觀測到的結果。因為直接觀測的結果包含了人類活動和自然變率兩部分貢獻，某一年的觀測值受到氣候年際尺度上自然變率的影響較大。人類活動引起的未來的溫度的預估還需要通過數值模式模擬。
數值模式的發展
半個世紀以前，大氣原始方程組被用於建立數值模式，模擬了大氣運動及其演化，標誌著對氣候系統進行仿真試驗的開始。1979年，大氣環流模式與混合層海洋模式相耦合，模擬得到在大氣二氧化碳濃度加倍後全球平均溫度上升1.5℃-4.5℃的結論。之後的數值試驗採用了更加複雜的模式，比如考慮雲變化、給定海洋熱輸送、提高解析度等，但依然使用混合層海洋模式，得到的氣候敏感度仍在上述範圍之內。20世紀90年代末開始，使用完全耦合的大氣-海洋環流模式進行數值試驗。
21世紀，隨著科學技術的發展，第五次國際耦合模式比較計劃（CMIP5）的最新模式包含了大氣、海洋、陸面、海冰、氣溶膠、碳循環等多個子模塊，動態植被和大氣化學過程也被耦合其中，早期的大氣環流模式發展成了當下的氣候系統模式和地球系統模式。
世界氣候研究項目（WCRP）正在組織第六次氣候模式對比計劃（CMIP6)，從 CMIP5到CMIP6的地球系統模式，其核心是進一步減少地球系統模式的不確定性，提高模式模擬和預估的可靠性，即在多種時間和多種空間尺度的模擬和預估效果都要提高，著重提高地球系統各圈層的氣候態、氣候變率與趨勢、天氣與氣候現象和極端事件模擬效果，特別是在區域尺度方面。
無論是早期的大氣環流模式還是最新的地球系統模式，科學家們一直不斷探求能夠更加準確或者更加接近模擬計算真實的氣候系統模式，預估由於溫室氣體排放等人類活動引起全球升溫情況，並研究氣候變化影響和應對途徑等科學問題。
如何應對全球變暖？
未來地球溫度升高情況取決於人類活動對氣候變化影響的控制力度，即是否能有效控制溫室氣體的排放，所以世界各國紛紛發出進入氣候緊急狀態的政治行動呼籲，同時加快產業、經濟社會綠色低碳轉型，控制溫室氣體排放、實現碳達峰、碳中和成為減緩全球變暖的必然選擇。