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1. 「天气」与「气候」有什么不同？

虽然「天气」与「气候」同样是形容大气状态的名词，但它们所描述的时间尺度有很大分别。 「天气」是指一个地区瞬时或较短时间内（几小时到几天）的大气综合状态(包括风速、云量、温度、降雨、气压等气象要素)。 「气候」是指一个地区在一段较长时期里的平均气象状况及变化特征。简单来说，「气候」可以解作“平均的天气”。根据世界气象组织（WMO）的定义，用作气候统计的参考年期为不少于30年。

有关香港的气候特征及资料，可浏览以下天文台的「气候资料服务」网页:

http://www.weather.gov.hk/cis/climat_c.htm

 

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2. 什么是气候变化？

根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)，气候变化是指气候随时间的任何变化，无论其原因是自然变率，还是人类活动的结果。这有别于联合国气候变化框架公约(UNFCCC)中的用法。在公约中，气候变化是指直接或间接归因于改变全球大气成分的人类活动，所引起的气候变化，这种变化是叠加在同期观测到的气候自然变率之上的。

 

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3. IPCC是一个什么的组织？

IPCC是政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change）的英文简称。它是一个政府间的组织。认识到气候变化是一个非常复杂的问题，政策决策者需要一个客观的信息来源来评估与理解人为引起的气候变化，它的潜在影响，以及适应和减缓方案的科学基础。于是世界气象组织（WMO）和联合国环境规划署（UNEP）于1988年建立了IPCC，专责研究由人类活动所造成的气候变化。

IPCC是气候变化的权威机构。其主要工作是定期对气候变化的认知现状进行评估。1990年发表的第一份评估报告及1995年发表第二份评估报告分别促使了《联合国气候变化框架公约》及《京都议定书》的确立。及后2001年发表的第三份评估报告和一些“特别报告”给予《联合国气候变化框架公约》及《京都议定书》发展的重要信息。在2007年发表的第四份评估报告中确认全球气候暖化，20世纪中期以来全球平均气温的上升，极有可能是由于人为的温室气体浓度上升所引致。

相关连结:

政府间气候变化专门委员会

《联合国气候变化框架公约》

《京都议定书》

 

 

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4. 什么是温室效应？

地球表面的热量主要来自太阳，太阳辐射主要以可见光形式抵达地球后，令地球受热。为了平衡所吸收的入射能量，地球本身亦会向太空辐射出等量的红外线。而大气中的温室气体例如二氧化碳，甲烷及一氧化二氮会吸收部份地球释放的红外线，然后将部份重新释放的红外线辐射回地球，形成所谓温室效应。因此，温室气体就像大棉被一样，减少地球流失热量。如果大气中的温室气体浓度增加，地面吸收的热量会比以前多，地球的气温就会上升。但是，如果大气层没有温室气体，地球表面的平均温度不会是现在的约14.5度，而是十分低的零下18度左右。

 

 

 

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人类活动如何引起气候变化？

自18世纪开始，经济及工业活动急速发展，人类在这段期间大量耗用地球上的能源和资源，尤其是燃烧会释放大量温室气体的化石燃料(例如煤和石油)。人类活动令大气中温室气体浓度上升，温室气体就像无形的大棉被一样覆盖地球，引致温室效应增强，并带来全球变暖。人类在这个时期里对气候的影响远超过了太阳活动、火山爆发等自然过程带来的影响。

人类活动所生成的主要温室气体包括二氧化碳、甲烷和一氧化二氮。它们会在大气中逗留一段非常长的时间，其暖化效果会持续数十年甚至数个世纪，对全球变暖有长远影响。正因如此，很多科学家及政策决策者都认为全球变暖是人类现在及未来都要面对的最严重问题。

三大人为温室气体

排名	温室气体	主要人为排放源
1	二氧化碳 (CO2)	使用化石燃料及土地利用变化
2	甲烷 (CH4)	农业活动及使用化石燃料
3	氧化亚氮 (N2O)	农业活动

 

 

0-2005年主要人为温室气体(包括二氧化碳、甲烷和一氧化二氮) 在大气中的浓度  (来源：IPCC, 2007)

 

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地球的温度正在发生怎样的变化？

根据政府间气候变化专门委员会的第四份评估报告，全球平均气温在1906到2005年的一百年间升了0.74度。而在1956到2005年的50年，每10年上升0.13 度，升幅是过去100年的两倍。过去12年中(1997-2008)，有11年(1998, 2005, 2003, 2002, 2004, 2006, 2007, 2001, 1997, 2008, 1999)名列最暖的12年内。

 

全球平均表面气温的变化。变化是相对于1961-1990年的平均值。平滑曲线代表十年际平均数值，圆点代表每年数值。阴影部份为不确定间距。(来源：IPCC, 2007)

 

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降水会有什么变化？

降水是降雨、降雪或其他从云中降落的冻结水或液体水的总称。地面及海洋的水透过蒸发和蒸腾变成水汽，当水汽上升到某个高度便会凝结形成云，然后降回地面，形成降水。

全球暖化（陆地和海洋）会影响大气中的水汽含量、降水和大气环流。温度上升将会增加大气中可容纳的水汽及加剧水循环，改变降水量、频率、强度、时间和种类等特征。

跟全球气温上升不同，长期数据分析显示不同地区的降水趋势差异很大，有些地区有所增加，有些则减少。

 

水循环

 

 

图中显示各地区1900 至 2005年的降水趋势 。白色背景降水曲线图表示降水增加，黄色背景图表示降水减少。(来源 : IPCC, 2007)

 

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地球上的冰雪是否正在减少？

是的。根据政府间气候变化专门委员会的第四份评估报告，观测到的冰雪面积减少趋势与全球变暖趋势一致。在南北半球，冰川和积雪平均面积已呈退缩趋势。自1900年以来，北半球季节性冻土最大面积减少了大约7%，春季冻土面积的减幅高达15%。

 

 

北半球三月至四月平均积雪面积 (来源：IPCC, 2007)

  

从1978年以来的卫星资料显示，北冰洋海冰在所有季节里都在缩小，在夏季尤甚，退缩率达每十年7.4%。

  

在1982年及2007年北冰洋海冰最小覆盖范围的情况，显示北冰洋海冰正在减少。

 (来源：Hugo Ahlenius, UNEP/GRID-Arendalz (http://maps.grida.no/go/graphic/the-decrease-of-arctic-sea-ice-minimum-extent-in-1982-and-2007-and-climate-projections) and National Snow and Ice Data Center)

 

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海平面是否正在上升？

是的。有强力证据显示全球海平面在20世纪逐步升高，而上升的速度正在加快。自1961年以来，全球平均海平面上升的平均速率为每年1.8毫米，而从1993年以来平均速率为每年3.1毫米。海平面上升的两个主因是海水的热膨胀（温度上升时水体积膨胀）和陆地冰雪融化(冰川、冰帽和极地冰盖)。自1993年以来，海洋热膨胀对海平面上升的预估贡献率占所预计的各贡献率之和的57%，而冰川和冰帽的贡献率则大约为28%，其余的贡献率则归因于极地冰盖。

 

 

由测潮器(蓝色)及卫星(红色)数据显示的全球平均海平面上升变化。变化是相对于1961-1990年的平均值。平滑曲线代表十年际平均数值，圆点代表每年数值。阴影部份为不确定间距。(来源：IPCC, 2007)

 

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极端天气事件是否越来越多?

极端天气事件(例如:大雨、热浪、寒潮、干旱等)是不常发生的。以气温为例，出现某气温的机率多遵照常态分布，只有很少的机率(通常少于5%)出现极端高温或极端低温情况。

气候变化改变了气候要素分布的平均值，而这变化即使很少，都能使极端天气事件出现的机率大大改变。根据政府间气候变化专门委员会的第四份评估报告，在过去50年间，世界各地的极端气温出现情况已发生变化。在很多地方，热昼、热夜及热浪的出现频率越来越多，但冷昼、冷夜及霜冻的出现频率则越来越少。此外，在大多数陆地上观测到的大雨发生频率有所增加。而自1970年代以来，在更大范围地区，尤其是在热带和副热带地区，观测到比从前更严重和更持久的干旱。在香港，过去120多年寒冷天气发生次数日渐减少，但出现酷热天气及大雨情况则越来越多。

  

 

以气温为例，气候平均值升高能使极端天气事件出现的机率大大改变。

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11. 个别极端天气事件是否能用气候变化解释?

我们不宜将个别极端天气事件单单归因于气候变化，这是因为极端天气事件通常是由多个因素共同作用引发的，而且极端天气事件也是正常气候的一部份，即使在气候没有任何变化的情况下，极端天气事件仍然会出现。不过，根据政府间气候变化专门委员会的第四份评估报告，从过去一个世纪的观察数据显示，部分极端天气事件(例如:热浪、暴雨等)发生的可能性已因气候变化而增加，但亦有部分极端天气事件(例如:寒潮、霜冻等)出现的机会因此而减少。

 

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12. 在全球气候变暖的背景下，为什么在某些地区间中仍出现雪灾和严寒天气?

在某地某时（例如：一星期或一个月）出现的寒冷天气事件只是天气，并不是气候。全球气候变暖是指在自然的气候变率下，自20世纪因人类活动造成的长期全球平均气温上升情况。雪灾和严寒天气是在全球升温背景下的极端气候事件。这些事件是自然气候变率的一部分，并不会因全球气候变暖而不再发生。不过，全球气候变暖在过去数十年间减低了严寒天气出现的频率。如果全球升温持续，严寒天气出现的频率会继续减少。

 

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能用自然因素解释20世纪的变暖吗？

影响气候的自然因素包括太阳活动、火山活动、地球轨道变化等。

最新的卫星观测证实太阳辐射量具有与太阳黑子相关的11年周期变化，而太阳辐射量在过去几十年间没有增加的趋势，但全球气温却显著上升。自工业革命以来，人为温室气体的增加对气候变化的影响，远大于因太阳辐射量变化造成的影响，所以太阳活动不是造成20世纪气候变暖的主因。

火山爆发有时会喷发出大量灰尘和悬浮微粒到大气层中，这些灰尘和悬浮微粒会暂时将部分到达地球的太阳光反射回太空，减少地球表面接收到的太阳能量，造成短期气候冷却。

而地球轨道的周期变化令地球周期性地接近或远离太阳，这变化相信与过去冰河时期和非常长期的气候变化有一定的关系。但由于地球轨道的变化周期是数以万年计的，所以对于在过去一个世纪出现的气候变化不会有很大的影响。

气候模式在仅仅考虑自然因素时，无法模拟出最近数十年间观测到的升温现象。从这些气候模式结果显示，在自然因素的影响下，近数十年的全球平均温度应该呈下降趋势，但我们观察到的却是全球气温显著上升。但当模式加入温室气体排放等人为因素时，就能模拟出在20世纪观测到的气温上升趋势。所以20世纪的变暖不太可能只用自然因素来解释。气候模式模拟结果表明，在过去 50年大部分观测到的全球气温上升很有可能是由人类活动所致。

  

 

考虑自然及人为因素的全球气温模拟结果 (与1901-1950年的平均值相比) (来源：IPCC, 2007)

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海洋也在变暖吗？

人类活动令大气中温室气体浓度上升，引致温室效应增强，令整个地球累积额外热能。这些「额外热能」不单使全球气温上升和冰雪溶化，还会令全球海洋暖化。而且暖化并不局限于海洋表面，观测数据显示在深至700米的海洋也出现暖化的迹象。海洋暖化的一个直接后果是海平面高度上升。根据政府间气候变化专门委员会的第四份评估报告，在1993至2003年间，海水的热膨胀使全球平均海平面上升约18毫米(即大约每年1.6毫米)。

  

 

自1850年至2005年全球海面温度的年距平(相对1961至1990年平均) (来源：政府间气候变化专门委员会第四次评估报告书)

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什么是「两度目标」？

欧盟(European Union)于1996年根据政府间气候变化专门委员会第二次评估报告书(1995)中的影响评估报告，首次提出「两度目标」这个概念。欧盟在1996年于卢森堡举行的第1939次会议中指出，假如能将全球表面平均气温维持在不超过工业革命前2℃或以下的水平，便能避免人类及自然生态系统因气候变化而遭到严重冲击。在1990-2000年时，全球平均气温已较工业革命前(1750年代或1850年代)高约0.6℃，亦即是说离开「两度目标」只剩下1.4℃的空间。

「两度目标」后来被一些国家所采用，而且这目标也被很多研究学者、绿色组织及机构视作为全球暖化的可接受上限。

关于欧盟「两度目标」更多的资料可到以下网站浏览:
http://ec.europa.eu/environment/climat/pdf/brochure_2c.pdf (只有英文版本)

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热带气旋活动有什么变化？

热带气旋是地球上其中一种最具破坏力的天气系统，因此普罗大众与决策者都非常关心气候变化会否影响热带气旋的活动。

根据世界气象组织的专家小组所发表的研究报告(Knuston et al., 2010)，基于不同区域过去一世纪左右的热带气旋记录，现时仍不能确定热带气旋活动的变化趋势幅度，是否已超过了自然变化的波幅。这是由于热带气旋的出现频率和强度有很大的差异，而且过去全球热带气旋记录的完整度及质素有限，令热带气旋活动趋势变化的分析非常困难。至于未来的情况，理论与气候模式结果都显示，假如全球在21世纪如推算般继续变暖，全球热带气旋的出现频率将会下降或维持不变。在部分地区热带气旋的平均最高风速会上升，同时与热带气旋相关的降雨也可能会增加。

在西北太平洋及南海 (赤道至北纬45度，东经100至180度)，从过去观察资料显示平均每年的热带气旋数目由1960年代的35个，减少至2000年后的27个。而在本地方面，在香港300公里内登陆的热带气旋数目，由1960年代的每年平均3个下降至2000年代的约2.5个，但从统计学来说，这变化趋势并不显著(Ginn et al., 2010)。

  

每年在香港300公里内登陆的热带气旋数目(1961-2009)

 

参考:

Knutson, T.R., J.L. McBride, J. Chan, K. Emanuel, G. Holland, C. Landsea, I. Held, J.P. Kossin, A.K. Srivastava and M. Sugi, 2010: Tropical Cyclones and Climate Change. Nature Geoscience 3, 157 - 163.

Ginn, W.L., T.C. Lee & K.Y. Chan, 2010: Past and Future Changes in the Climate of Hong Kong. ACTA Meteorologica Sinica, 24(2), 163-175, HKO Reprint No. 902.

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什么是温盐环流？

温盐环流是大尺度的海洋环流，由温度和含盐度的差异所致，也受风力和潮水所推动。在北大西洋，温盐环流的表面暖水向北流动，而深海冷水向南流动 (见附图)，造成净热量从热带向北输送，为欧洲高纬地区送暖。

有人担心与气候变化相关的降雨增加和陆上冰雪融化可能会令到海洋的含盐度改变，使温盐环流减慢，甚至停止。直至20世纪末，部分大西洋温盐环流显示出很大的年代际变化，但是从观测资料上看不出它的强度有一致的变化趋势。根据政府间气候变化专门委员会的第四份评估报告，预料在21世纪，大西洋的温盐环流很有可能减慢，但不大可能出现突变。

  

 

输送洋流的简化示意图(源自：气候变化2001-综合报告, IPCC)

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什么是全球增温潜势和二氧化碳当量？

各种温室气体由于其物理特性不同，而且在大气中的寿命和浓度各异，所以不同温室气体吸收热量的能力会各有差异。某一温室气体在一段时间内（例如100年）的暖化效应(温室效应) ，相对于二氧化碳（CO₂）的暖化效应便是全球增温潜势（GWP）。例如:甲烷的全球增温潜势（在100年的时段）约为 25（二氧化碳的25倍），这意味着，排放1吨甲烷与排放25吨的二氧化碳所造成的暖化效应是相同的。

基于上述概念，二氧化碳当量（CO₂-eq）通常用于碳排放审计，以评估各种温室气体的混合排放所造成温室效应的总效果。对于某一重量的其他温室气体排放, 二氧化碳当量是指生成与它相同变暖潜质所需的二氧化碳重量。二氧化碳当量可从温室气体的排放重量乘以该温室气体在特定时段内的全球增温潜势（GWP）而得出。因此，排放1吨甲烷（GWP = 25）相等于25吨二氧化碳当量。

 

三大人为温室气体的全球增温潜势

温室气体	全球增温潜势*
二氧化碳 (CO2)	1
甲烷 (CH4)	25
一氧化二氮 (N2O)	298

*主要人为温室气体在100年时段内的全球增温潜势。 (IPCC AR4, WG1, Chapter 2, page 212-213, 2007)

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气候变化与极端降雨事件：两者是否有关连？

虽然个别极端降雨事件不能单单归因于气候变化，但有科学研究指出，长期来看，气候变化有可能影响极端降雨事件的发生频率。这是由于人为的温室气体使对流层暖化，令大气的持水量增加，并可能加速水循环和使大气的不稳定性上升。一个较不稳定和持水量较高的大气会为强降雨事件发生提供有利的条件。

除此以外，一些研究指出城巿化效应也可能是令巿区出现较大雨的部分原因。这是因为城市热岛效应加强了城市地区的对流活动，同时城市化令城巿地面粗糙度增加，使风暴的移动速度减慢。而且各种城市活动增加了空气悬浮粒子浓度，令雨云更容易形成并发展。

本港方面，一项极端降雨事件的研究显示，过去120多年以来在香港发生的大雨事件频率有所增加。

 

参考资料:

Weather extremes in a changing climate: Hindsight on Foresight, World Meteorological Organization, WMO-No. 1075, 2011

Min, S.K., X. Zhang, F.W. Zwiers and G.C. Hegerl, Human contribution to more-intense precipitation extremes, Nature 470, 378–381, 2011

Allan, R. P. and B. J. Soden, Atmospheric warming and the amplification of precipitation extremes, Science 321, 1481–1484, 2008

IPCC AR 4, WG1, Chapter 3, Section 3.4.2.1 : Surface and Lower-Tropospheric Water Vapour, page 272-273, 2007

Shepherd, J. M., H. Pierce, A. J. Negri, Rainfall modification by major urban areas: observations from spaceborne rain radar on the TRMM satellite, J. Appl. Meteor. 41, 689-701, 2002

Cao, K., Z. Ge, M. Xue and Y. Song, Analysis of Urban Rain Island Effect in Shanghai and Its Changing Trend, Water Resources and Power 27 (5), page 31-33, 54, 2009

Wong, M.C., H.Y. Mok and T.C. Lee, Observed Changes in Extreme Weather Indices in Hong Kong, Int. J. Climatol., October 2010, DOI: 10.1002/joc.2238, HKO Reprint No. 941

附注 : 降水泛指降雨、降雪及其它由云降下的固态或液态水。

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火山比人类活动释放更多二氧化碳吗？

由火山释放到大气的二氧化碳，是造成古气候变化的自然因素之一。然而，各项研究显示在过去一个世纪每年由人类活动排放的二氧化碳重量，远远超过由陆地和海底火山所释放的总和。在2010年由人类活动引起的二氧化碳排放量估计约为 350亿吨，是全球火山二氧化碳估计排放量（约每年2.6亿吨）的100倍以上。

参考:

U.S. Geological Survey, Volcanic Gases and Climate Change Overview.

Gerlach, T., 2011 : Volcanic versus anthropogenic carbon dioxide. EOS, Transactions, American Geophysical Union, 92(24), 201-208.

Fredlingstein, P., R.A. Houghton, G. Marland, T. Hackler, T.A. Boden, T.J. Conway, J.G. Canadell, M.R. Raupach, P. Ciais, and C. Le Quere, 2010 : Update on CO2 emissions, Nat. Geosci., 3(12), 811-812.

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什么是中世纪暖期？

中世纪暖期(Medieval Warm Period)一般是指大约在公元900至1300年在北半球一些地区(例如北大西洋、格陵兰南部、欧亚大陆的北极地区和北美部分地区)的温暖时期。由于缺乏公元1600年以前的数据，中世纪暖期的确实持续时间、温暖地区的分布范围，以及它是否一个全球现象仍在研究当中。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）的第四份评估报告和最近一些研究指出，现时仍没有充分的证据支持中世纪暖期的整体温度能与20世纪相比。根据 IPCC第四份评估报告，在20世纪后期的变暖遍及全球，而20世纪后期的北半球平均温度很可能是在过去1300年中最高的。

中世纪暖期和20世纪后期的变暖原因也截然不同。中世纪暖期主要由自然因素引起，例如太阳活动和火山活动。然而，正如IPCC第四份评估报告指出，20世纪的变暖很有可能是由人类活动造成大气中温室气体浓度增加所引致的。

  

各颜色线分别代表12种气候代用记录（树木年轮、钻孔、冰芯/冰钻孔等）所重建过去1300年的北半球温度变化记录，而黑色线则是利用仪器记录的温度变化资料。 （来源： IPCC第四份评估报告，第一工作组，图6.10)

  

参考:

IPCC AR 4, Working Group I, 2007: Chapter 6: Palaeoclimate.

Mann, M. E., Z. Zhang, S. Rutherford, R.S. Bradley, M.K. Hughes, D. Shindell, C. Ammann, G. Faluvegi and F. Ni, 2009 : Global Signatures and Dynamical Origins of the Little Ice Age and Medieval Climate Anomaly. Science, 326, 1256-1260.

P. A. Stott, S. F. B. Tett, G. S. Jones, M. R. Allen, J. F. B. Mitchell, and G. J. Jenkins, 2000 : External Control of 20th century temperature by natural and anthropogenic forcings. Science, 290, 2133-2137.

National Research Council (U.S.), Committee on Surface Temperature Reconstructions for the Last 2,000 Years, 2006 : Surface temperature reconstructions for the last 2,000 years, National Academies Press, ISBN 9780309102254.

Koch J. and J. J. Clague, 2011: Extensive glaciers in northwest North America during Medieval time. Climatic Change, 107, 593-613.

  

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