2019年E题 全球变暖？1
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2022-08-03
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2019 年第十六届中国研究生数学建模竞赛 E 题
全球变暖？
全球气候变暖的解释是由于温室效应不断积累所致【1，2】。事实上，由于人们焚烧化
石燃料，如石油、煤炭等，或砍伐森林并将其焚烧时会产生大量的二氧化碳【3】，即温室气
体，这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度透过性，而对地球发射出来的长波辐射
具有高度吸收性，能强烈吸收地面辐射中的红外线，使得地球温度上升，即温室效应。由于
存在温室效应，影响地气系统
【
1
】
吸收与发射的能量平衡，能量不断在地气系统累积，从而
导致温度上升，造成全球气候变暖。许多科学家认为，全球变暖可能导致更多的极端气象的
产生，导致全球降水量重新分配、冰川和冻土消融、海平面上升等威胁人类生存的因素。不
过，虽然温室气体的浓度在不断上升，但自从进入 21 世纪以来，10 年间全球全年平均气温
上升率仅为 0.03℃，几乎未变化，这种现象叫作 Hiatus（全球变暖停滞状态）。正因为出现
全球变暖停滞现象，使公众对全球变暖产生了怀疑【4】。 2019 年 1 月美国 2/3 的地区变成
了一个大冰窖，出现了“几十年一遇”的极度寒冷天气，成为有人怀疑全球变暖的依据之一。
导致分歧的原因在于观察问题的角度和范围。今年的夏天特别热或今年的冬天特别冷是
地球上局地人们的直接感受，是一种天气现象。天气是一定区域短时段内的大气状态（如冷
暖、风雨、干湿、阴晴等）及其变化的总称。而气候则是长时间内气象要素和天气现象的平
均或统计状态，时间尺度为月、季、年、数年到数十年。气候是长时间的平均状态，在短时
间内变化不大，所以人们一般感受不到。全球变暖是在气候尺度上看全球问题。从气候角度
研究全球温度变化需要全球范围长时间的观测积累，但过去这方面的时空数据并不完整，给
统计计算带来极大困难。不仅如此，海洋吸收热量对全球气候变化的影响很大【5，6】。观
测发现海洋表面温度
【2】
的变化具有某种震荡特征，如年代际太平洋震荡
【3】
、厄尔尼诺现象
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