| | 人类的工业化进程始于二十世纪初。从那时起，人为的二氧化碳增加就开始了。所以过去一百多年的气温是否升高，就形成了对于全球变暖理论的一个检验。另一方面，如果地球历史上有过比今天更暖的时期，那时的记录对于变暖是否有不可逆转的“转折点”和变暖对人类生活的影响等问题也提供了答案。所以，研究全球温度短期和长期的历史就相当重要。
综合本章的文献结果，可以看出在二十世纪中，气温有上升的趋势，总共上升0.6C。这个结果是相当可靠的，上升趋势超过了测量的不确定性。在更长期的历史上，看来目前的温度上升也不是普遍情况。
要注意的是，虽然过去温度趋势有参考价值，但它本身不能证明或证伪全球变暖理论。这个理论主要是关于未来的气候变化，因为未来的二氧化碳和温度增长预计都比过去一个世纪大得多。另一方面，过去的温度记录可以用来验证气候模型（见第6.1节）。
2.1 全球温度的测量方法
最近一百多年的温度数据，基本是各地的气象站提供的（七十后还有卫星对洋面的测量）。但是温度的记录仍然不是直截了当的。例如，在不同测量方式（地面和卫星）之间转换时，就有误差的可能。也有人提出城市的“热岛效应”没有被适当地修正，但是没有定量的结果。【Hansen 1999】系统地介绍了一套全球温度数据 (GISS) 的处理方法。全球平均温度是通过以下步骤得到的：
1. 全球七千多个气象站的温度记录（月平均温度，记录长度在二十年以上的）被收集起来。有下列问题的数据点被标记：
a. 如果某个月的温度与同月温度的长期平均值相差太多而相邻的气象站没有类似反常现象（提示偶然误差）；
b. 如果相继两个十年平均值相差太大的（提示测量仪器发生了变化）；
c. 在二十年中有很多月份数据反常的（提示该气象站工作不稳定）；
2. 被标记的数据经过手工甄别决定取舍。
3. 同个气象站不同时期的数据被组合起来，如果有非连续点的话加以调整。
4. 在全球2度乘2度的格点上，把附近1200公里以内的测量数据按与各点的距离进行权重平均，得出这个格点的温度记录。
5. 为了纠正城市的热岛效应，把城市与附近乡村温度的差别进行长时间线性拟合，用之修正城市温度。实际上由于乡村的数据点远多于城市，这个修正并不影响全球气温的结果（但影响地区气温结果）。
6. 各个格点的温度加上面积权重来平均，得到全球温度（或更大区域的温度）。
7. 这个温度数据可与卫星测量的海洋温度结合，形成覆盖面更广的全球温度数据组。但是否包括海洋温度，对全球平均温度影响很小。
该文指出，由于采样数量巨大，个别站点的误差对全球平均影响很小。其证据之一是不同的误差处理方法得到的结果相互很接近。
这篇文章也讨论了美国地区温度没有上升趋势的问题，但没有给出令人信服的解释。
这个工作的原始数据和分析结果都在NASA的网站上提供。
2.2 上个世纪的全球温度
在二十世纪中，世界各地有着比较完善的温度记录。被比较广泛接受的，是如Figure 2 1的结果【NASA 2007】。这个结果显示总的上升趋势（总共约0.7C）。但在1940至1970有一个下降的时期。这个下降期常被用来攻击全球变暖理论，特别是很多通行的气候模型都不能重现这个下降期。例如【Michaels 2002】作出关于美国气温的类似陈述。通常认为，这个下降与当时的火山活动和工业粉尘（硫酸盐微粒）有关。有声称，在将工业粉尘包括进模型后，这个降温期可以被重现。但作者没有看到具体数据【Brahic 2007】。不过，如果这个关于工业粉尘的结论是正确的话，那么1970年以后温度的快速升高也包括了工业粉尘减少引起的回复，而不都是温室效应造成的。
Figure 2 1 全球气温变化（相对于1951-1980平均）基于陆基气象站数据以及船只和卫星对海面测量数据
虽然全球温度有上升的趋势，但局部气温并非处处如此。例如南极内陆的气温在1966至2000间下降了0.25C左右【Doran 2002】。而且美国大陆的气温也没有上升趋势，如Figure 2 2所示【Kunkel 2006】：
Figure 2 2 美国和全球年平均温度测量值，相对于1901-1999之平均，经过11年长的平滑滤波
2.3 更长的温度历史
在更长的历史时期，直接的温度观察值不存在。温度记录须由其他地质数据重建，因而可靠性大大降低。几年前，这个温度重建结果是著名的“冰球棍曲线”，如Figure 2 3所示【IPCC 2001】
Figure 2 3 “冰球棍”温度曲线：蓝色为年平均，黑色为50年平均，阴影为95%置信度区间。
后来这个图被认为有错误。更新的温度曲线如Figure 2 4所示【CSTR 2006】。不同温度重建方法的结果用不同颜色标出。黑色为实际测量的结果。
Figure 2 4 平滑后的北半球温度曲线（相对于平均值）
许多人把“冰球棍”数据的错误看成是全球变暖理论的失败。但是比较以上两个结果，并没有本质上的不同，只是展示方式的区别。两者均显示1900年以前温度有过很多上下波动，包括象二十世纪那样的快速上升。但是总的来说，二十世纪来的温度上升水平是过去一千年中绝无仅有的。
2.4 参考文献
【Brahic 2007】Brahic, Catherine, “Climate myths: The cooling after 1940 shows CO2 does not cause warming”, New Scientist News Service Special Report, 16 May 2007, http://environment.newscientist.com/channel/earth/climate-change/dn11639 (可能未经同行审议)
【CSTR 2006】Committee on Surface Temperature Reconstructions for the Last 2,000 Years, National Research Council, “Surface Temperature Reconstructions for the Last 2,000 Years”, (2006) http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=11676#toc
【Doran 2002】Doran, Peter T, et al, “Antarctic climate cooling and terrestrial ecosystem response”, Nature 415 (2002), 517-520 doi:10.1038/nature710 http://www.nature.com/nature/journal/v415/n6871/abs/nature710.html;jsessionid=0210ABC589C70295FEBFD3EB1A411 【Hansen 1999】Hansen, J; Ruedy, R; Glascoe, J; Sato, M， “GISS analysis of surface temperature change”Journal of Geophysical Research. 104 (1999), 30, http://md1.csa.com/partners/viewrecord.php?requester=gs&collection=TRD&recid=A0019844AH&q=&uid=1022922&setcookie=yes
【IPCC 2001】IPCC： “Summary for Policymakers， A Report of Working Group I of the Intergovernmental Panel on Climate Change”, http://www.ipcc.ch/pdf/climate-changes-2001/scientific-basis/scientific-spm-en.pdf
【Kunkel 2006】Kunkel, K.E., X.Z. Liang, J. Zhu, and Y. Lin, “Can CGCMs Simulate the Twentieth-Century ‘Warming Hole’ in the Central United States?“， J. Climate, 19, （2006） 4137–4153 http://ams.allenpress.com/perlserv/?request=get-abstract&doi=10.1175%2FJCLI3848.1
【Michaels 2002】Patrick J. Michaels，testimony in the hearing of U.S. House of Representatives Subcommittee on Oversight and Investigations: THE U.S. NATIONAL CLIMATE CHANGE ASSESSMENT: DO THE CLIMATE MODELS PROJECT A USEFUL PICTURE OF REGIONAL CLIMATE? July 25 2002, http://frwebgate.access.gpo.gov/cgi-bin/getdoc.cgi?dbname=107_house_hearings&docid=f:81495.pdf （未经同行审议）
【NASA 2007】 NASA Goddard Institute for Space Studies, “GISS Surface Temperature Analysis Global Temperature Trends: 2007 Summation”, http://data.giss.nasa.gov/gistemp/2007/ (可能未经同行审议)
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