TS.4.1 在器测时期全球温度变化归因领域的 进展：大气、海洋和冰
气候系统的人为变暖很普遍，并可在地表、自由大气和海洋的温度中检测到。{3.2, 3.4, 9.4}
自TAR以来，人类活动和自然对气候系统产生的外部影响的证据继续增加。模式和资料的改进、集合模拟、改进的对气溶胶和温室气体强迫的表述以及其它影响导致提高了目前多数模式相当好地制作年代际和跨年代际大时间尺度的大气强迫变率的信度。这些进展证实，过去大空间尺度的气候变化受到了外部强迫的很大影响。然而，例如由于模式对强迫响应的不确定性，在单独的强迫(而不是充分混合后的温室气体)贡献估测的强度和空间演化方面仍然存在不确定性。在多数正式检测和归因研究中尚未考虑一些具有潜在重要意义的强迫因素，如黑碳气溶胶。在评估自然内部气候变率方面仍存在不确定性。例如，虽然模式的海洋热容量变化估值与观测资料之间存在差异，尽管全世界的部分海洋采样匮乏可解释这一该差异。此外，利用现有的观测记录难于评估内部变率，因为它们受到了外部强迫的影响，而且器测资料的记录时间不够长，或者代用资料的重建不够精确，所以不能完整地描述年代际乃至更长时间尺度的变率(见图TS.22和框TS.7)。{8.2–8.4, 8.6, 9.2–9.4}
如果没有外部强迫，解释过去半个世纪观测到的全球变暖形势极不可能(<5%)。当非人为强迫因素(即太阳强迫和火山强迫的总和)可能产生冷却而非变暖时(见图TS.23)，在一段时间内就发生这些变化。归因研究表明，很可能这些自然强迫因素本身不能解释观测到的变暖(见图TS.23)。此外，已提高的信度在于自然内部变率不能解释观测到的变化，部分原因是一些改进后的研究证实，海洋和大气在变暖，随之观测到的冰体在减少。{2.9, 3.2, 5.2, 9.4, 9.5, 9.7}
框TS.7: 对大气－海洋环流模式的评价
大气－海洋环流模式(AOGCM)是用于认识和归因过去气候变化并对未来进行预估的主要工具。由于预计没有与21世纪人类活动引起的扰动完全相似的对辐射强迫的历史扰动，因此必须按下文所述使用一些间接方法建立模式的信度。在上述每个领域中，自TAR以来取得了实质性进展，提高了模式的总体信度。{8.1}
国际上协调一致的努力促进了对模式表现的仔细检查和分析，以采集和分发在共同条件下开展的模式试验的模拟结果。这已鼓励对模式进行更全面和公开的评价，包括各种不同的角度。{8.1}
使用全球气候模式对不同尺度和时段进行预估。气候模式预测未来几十年或更长时间的气候。由于没有跟踪和预报单个天气系统的细节，因此大气的初始条件远不如天气预报模式重要。对气候预估而言，强迫更加重要。这些强迫包括到达地球的太阳能量、火山爆发在大气中产生的微粒物质的数量、大气中人为气体和微粒的浓度。由于关注的领域从全球向区域和局地转移，或者所关注的时间尺度缩短，关于长期气候变化的信号，与天气相联系的变率幅度增加，这使在更小的尺度上检测气候变化的信号更加困难。海洋的条件也很重要，尤其是对年际间和年代际的时间尺度。{FAQ 1.2, 9.4, 11.1}
模式的建立。 通过改进后的空间分辨率、数值方案和参数化(如海冰、大气边界层、海洋混合)来开发AOGCM。在许多模式中纳入了更多的过程，包括对强迫很重要的许多关键过程(如气溶胶在许多模式中的交互式模拟)。目前多数模式不使用通量调整来保持稳定的气候，但由于海洋的过程缓慢，所以在AOGCM控制积分中保持一些长期的趋势。{8.2, 8.3}
当前气候的模拟。由于模式建立的改进，因此当前平均气候许多方面的模拟得到了改进。虽然降水、海平面气压和地表温度的模拟得到了整体改进，但仍然存在缺陷，特别是在热带降水方面。虽然在云(和影响气候敏感性的相应反馈)的模拟方面存在明显不足，但一些模式在模拟某种云系(主要是海洋层积云)的状况方面有所改进，改进了极端事件(尤其是极端温度)的模拟，但模式在多数极端事件中一般很少模拟降水。改进了对温带气旋的模拟。用于预估热带气旋变化的一些模式能成功地模拟已观测到的热带气旋的发生频率和分布。改进了对海洋水体结构、经向翻转环流和海洋热量输送的模拟。但是，多数模式在模拟南大洋方面出现一些偏差，所以当气候发生变化时，给模拟的海洋热吸收带来某些不确定性。{8.3, 8.5, 8.6}
气候变率模式的模拟。模式模拟那些类似观测事实的温带气候变率的主要模态(NAM/SAM,PNA, PDO)，但是它们在体现这些方面却存在问题。目前，一些模式能模拟ENSO的重要方面，同时大气季节内振荡的模拟普遍不理想。{8.4}
对过去气候变化的模拟。过去气候变化的模拟取得了进展。摆脱这些变化的任何归因，气候模式对观测到的各种时间尺度的气候变化作出物理上前后一致解释的能力建立了这样的信度，即：模式为21世纪气候的演变捕获了许多关键的过程。最近取得的进展包括在模拟观测到的20世纪更多气候变量的变化方面所取得的成功(如大陆尺度地面温度和极值；海冰面积、海洋热容量变化趋势和陆地降水)。利用与研究当前气候相同的模式或相关的模式，还提高了模拟过去非常不同的气候状态(如全新世中叶和LGM)一般特征的能力。有关在古气候计算中作为边界条件处理的各要素包括该期间冰盖的不同情况。后来的观测资料证明了日渐升高的全球温度的早期气候模式宽泛的预测能力，其目的是响应日渐增加的温室气体。这提高了短期气候预估的信度并有助于认识持续的气候变化。{6.4,6.5,8.1,9.3–9.5}
使用气候模式开展天气和季节预测。当使用适当的观测资料进行初始化时，在从天气预报(几天)到季节气候变化的时间尺度上，检验(并展示)了几个气候模式的初值预测能力。虽然在这种运行方式中模式的预测能力并不一定意味着它们将展示对气候强迫因子(如温室气体)变化的正确响应，但是这种能力的确提高了信度，即：这些模式充分地代表了气候系统中的一些关键过程和遥相关。{8.4}
模式预估精确度的措施。在上述评估方法的基础上，为第一次利用模式集合方法探讨开发模式能力的措施(“矩阵”)的可能性，通过对模式气候预估提供量化限制，能够减少不确定性。虽然这些方法证明具有前景，但是仍须建立一套经过证实的措施。 {8.1, 9.6, 10.5}
自20世纪中叶以来，很可能人为温室气体的增加导致观测到的大多数全球平均温度升高。如果没有大气气溶胶的冷却作用，可能在过去50年期间温室气体本身将使全球平均温度比观测到的温度升高更多。确定温室气体痕迹以及冷却抵消温室气体变暖量的一个关键要素是通过时间和半球变暖比较后的温度变化(见图TS.23)。温室气体强迫占主导地位的结论考虑了观测和强迫的不确定性；对于利用不同的气候模式和不同的方法估算对外部强迫的响应而言，这一结论是确凿的。该结论还允许可能对太阳强迫的影响进行放大。{2.9, 6.6, 9.1, 9.2, 9.4}
检测到海洋温度的普遍变暖。目前，正式的归因研究提出，在20世纪下半叶人为强迫对观测到的全球海洋上层数百米的变暖作出了贡献。{5.2, 9.5}
人为强迫可能对最近北极海冰范围的缩小作出了贡献。假设观测到北极变暖，那么预计北极海冰将发生变化。归因研究以及在海冰和海洋热量输送的模拟表达方面取得的进步提高了该结论的信度。{3.3, 4.4, 8.2, 8.3, 9.5}
很可能对人为强迫的响应在20世纪下半叶促进了海平面的升高，但是对海平面升高的十年变率仍认识甚少。热膨胀对海平面升高所作贡献的模拟估值较好地符合1961－2003年期间基于观测资料的估值，但是这期间海平面升高的收支没有结束。正如物理要素的定性预期那样，观测到的冰川和冰帽质量损失速度的提高与全球平均温度的升高成适当的比例(见表TS.3)。1993－2003年期间海平面升高的速度比1961－2003年的速度更高可能与人为强迫的增加有关，这种人为强迫可能对观测到的海洋上层和普遍的冰川退缩做出了贡献。另一方面，验潮站对全球平均海平面的记录表明，自1950年以来的过去10年期间出现了同样高的速率，这意味着自然内部变率也是1993－2003年期间高速率的一个要素。验潮站记录中观测到的十年变率大于热膨胀和陆冰变化的观测估值的变率。此外，观测到的热膨胀年代际变率大于20世纪模式的模拟值。因此，验潮站记录中变率的物理成因是是不确定的。从1961－2003年，这些与海平面变化有关的未解决的问题及其年代际变率使以下问题变得很不清楚，即1993－2003年期间，海平面上升速率有多大程度源于自然内部变率；另有多大程度源自人为气候变化。{5.5, 9.5}