图书序言
第一节 气候与地表能量平衡
一、 天气与气候
天气(weather)是指短时间(数小时到数天)内大气变化的现象,例如降水(precipitation)、锋面(fronts)、台风等,都是属于天气现象(weather phenomena )。这些变化的现象,可以使用一些基本的物理量,例如温度、气压、水(牵涉到相的变化以及能量的传递与转换)、风(大气的运动)来进行定义与说明。而气候(climate)在通常被定义为「天气的平均现象」(average weather),系指天气在特定的地点,在特定的时间范围内的平均(mean)以及变异(variability)之特性。气候会随着不同的时间尺度(如季、年、到数百万、数千万年)呈现不同的特征与变化。
由于气候在时间方面具有多重尺度的特性,因此描述气候特性与变化的具有其复杂性。依照世界气象组织(World Meteorological Organization, WMO)的定义,是用30年作为描述气候的时间范围。依据目前世界气象组织以及世界各研究单位,讨论气候统计与气候变迁资料之定义,目前是西元1961年到1990年这三十年做为最新的全球气候统计比较基准(定义为「正常Normal」)。自西元2020年开始,现有的1961-1990年基准将改为1991至2020年这30年资料做为比较基准。
历史上,气候的变化不断影响人类历史的发展。例如在西元600到1200年之间,是历史上有名的「中世纪温暖期」(Medieval Warm Period, MWP),北大西洋海冰锐减,呈现非常温暖的情况,维京人(Vikings)得以殖民格陵兰,发展先进的农业,并发展航海技术,称霸欧洲。但是13世纪以后维持数百年之久的小冰河期(Little Ice Age),却使整个区域温度骤减,海冰再一次冰封北大西洋,截断了北欧与格陵兰之间的通道,也结束了维京人的霸业。居住在格陵兰的维京人也因为气候骤变,赖以生存的传统农业崩溃,因为粮食不足,遭受饥荒之苦。
由于气候的变化速度相对于天气系统的变化缓慢许多,以人类有限的寿命,往往无法察觉气候明显的变化。人类对于日常生活当中,气象现象变化的观察与了解非常的早,不过对于气候的了解以及其可能产生的变迁,却迟至二十世纪开始才产生系统性的研究与归纳。