今年启动的全球变化研究国家重大科学研究计划,是落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》、《应对气候变化国家方案》和《中国应对气候变化科技专项行动》的重要举措,是我国长期重视全球变化研究的又一具体体现。

全球变化研究国家重大科学研究计划的目标是,针对全球变化研究中的关键科学问题,开展基础性、战略性、前瞻性研究,全面提升我国全球变化研究的竞争力,为维护国家权益、实现可持续发展提供科学支撑,为国际全球变化研究作出重要贡献。

在全球变化研究国家重大科学研究计划中设立“过去2000年全球典型暖期的形成机制及其影响研究”项目,主要有两方面的考虑。

首先,过去是认识现代和未来的钥匙。过去2000年一直是全球变化研究的重点时段之一,它既包括工业革命前的气候“纯”自然变化时段,又包括工业革命以来在自然变化基础上因人为影响而导致的气候变化时段。研究过去2000年的气候变化,不仅对揭示年代—百年尺度的地球系统动力学机制至关重要,而且对深入理解人类响应环境变化的机制意义重大。

同时,过去2000年的气候变化,是我国有望为国际全球变化研究作出重大贡献的研究领域之一。

作为世界四大文明古国之一,中国的人类活动与人地相互作用历史悠久,在浩如烟海的历史文献中,不但记录了丰富的气候变化信息,而且对历史上频繁发生的重大气候事件,及其对社会经济发展的剧烈影响也有详细记载,加之丰富的树轮、石笋、冰芯、湖泊沉积、珊瑚等各类自然代用资料,使得我国的历史气候环境变化及其影响与适应研究在国际上具有独特的优势,形成了丰厚的科学积累和鲜明的区域特色。

早在上世纪70~80年代,竺可桢先生就揭示了中国过去5000年冷暖变化的基本轮廓,中央气象局编制了过去500年旱涝图集,这些成果在国际上影响很大。近年,中国学者又重建了数条高分辨率的区域温度与季风等变化序列,提出一些独特认识,对国际主流观点构成了挑战,并逐步得到国际同行认可。这为我们深入开展本领域研究奠定了重要基础。

由于到目前为止,人类采用仪器进行气象观测的时间最长不过300年,并且在大多数地区不足百年,过去2000年气候变化研究只能利用代用资料,如历史文献记载、树轮、冰芯、石笋、湖泊沉积物、珊瑚等。

这些代用资料终归不及气象观测资料规范,记录也往往不连续,还混杂有许多非气候信息。因此,相对于研究气象观测时期的气候变化而言,研究过去2000年气候变化的难度更高,不确定性也更大。这种不确定性,是国际全球变化研究共同面临的挑战。中国因其独特的资料优势和长期的研究基础,完全可能在减少不确定性等方面取得突破。

开展过去2000年气候变化研究,首先要在真实地揭示历史暖期气候时空协同特征的基础上,认识年代—百年尺度的地球系统动力学机制,以期减少对20世纪气候增暖幅度、速率、归因和影响等科学认识的不确定性。

尽管近20年,过去2000年气候变化研究已取得许多重要进展,但应当看到,目前国际科学界对过去2000年气候变化的认识仍非常有限,很多研究结论还存在很大分歧。

例如,IPCC给出的11条北半球过去千年温度变化重建曲线中,温度变幅最大者与最小者相差超过0.5℃,达序列方差的1倍以上;同一时段上,温度估计值最高者与最低者的差异甚至达到了2.0℃,相当于各个序列方差的4倍左右。特别是对20世纪是不是过去2000年最暖的世纪、过去2000年是否存在其他明显温暖期,分歧更大。

对这些问题的研究,关系到气候变化的自然与人为驱动贡献的检测与分离,并同20世纪全球增暖的归因和全球CO2减排国际谈判紧密相关,意义非常重大,需要作更深入细致的分析,特别是需要有中国学者对相关问题提出独立的看法。

扩大代用资料的空间覆盖度、改进代用资料的信息提取技术与方法,是降低气候重建结果不确定性的基础;从动力学机制上认识全球气候变化的原因,则需要重建、数据分析和数值模拟的结合。

开展过去2000年气候变化研究,还要从历史上气候变化的影响和人类的响应行为中,提炼出人类科学应对环境变化的响应机制与积极适应措施,为应对未来气候变化的影响提供历史借鉴。

大量事实表明,气候变化在历史上从来没有间断过,它深刻地影响了区域的发展,甚至文明的兴衰。但人类社会的发展并未因气候变化的影响而停滞,这说明人类具有积极应对环境变化的能力。

诚然,随着气候环境的不断变化、社会经济的不断发展和人类响应与适应能力的不断增强,过去气候环境变化对社会经济影响的“史实”可能不会再完全重现,但过去的“史实”确实为人类社会适应未来气候环境变化提供了重要的相似型及适应过程与应对机制方面的参考。因此,在当今人类有可能再次面临重大环境变化时,从历史上寻找答案不仅是必然的选择,也是一条最为现实的途径。

(此文为中国科学院院士徐冠华在“过去2000年全球典型暖期的形成机制及其影响研究”项目启动会上的讲话,《科学时报》略作编辑)