TS.5.4 气候变化和地球生物化学循环间 的耦合
所有处理碳循环和气候变化耦合的模式都显示正反馈效应，变暖会抑制陆地和海洋对CO2的吸收，进而导致任何给定排放情景中大气CO2含量的大量增加以及更大的气候变化。但是，这种反馈效应的强度在各个模式中有明显的差异。自从TAR以来，已经进行几次根据碳循环-气候完全耦合模式的新的预估，并对结果作了比较。按照SRES A2情景以及一系列模式结果，21世纪预估的大气CO2浓度可能比无此反馈的预估值高10-25％，这样高排放SRES情景的至2100年的预估平均变暖就要增加1°C以上。相应地，这种效应造成的CO2吸收的减少要求目标稳定水平的CO2排放也要降低。但是，由于对陆地生态系统和土壤的动力学缺乏足够的认识，因此仍存在显著的不确定性。{7.3, 10.4}
大气CO2浓度的不断增加直接导致了海洋表面酸化的不断加大。SRES情景所作的预估显示，21世纪pH值的减少介于0.14和0.35单位之间(取决于情景)，加大了现在与工业化前时代相比0.1单位的降低速度。海洋酸化会导致浅水碳酸盐沉积物的分解。预估如果CO2浓度超过600ppm，南大洋表层海水将出现碳酸钙(CaCO3)欠饱和状态，大多数情景都显示600ppm的水平在21世纪下半叶就会超过。低纬度地区和深海也将受到影响。这些变化将影响海洋生物利用碳酸钙形成外骨骼，但是对海洋中碳的生物循环的净影响还未得到充分的认识。{框 7.3, 10.4}
不同强迫因子在地球大气中的生命期有很大不同，因此历史排放而持续的气候变化也不相同(见框TS.9)。由于历史排放而持续的气候变化考虑了(1)气候系统对辐射强迫变化响应的时间滞后；和(2)不同强迫因子被排放后在大气中的持续存在时间，因为它们的生命期是不同的。通常由于历史排放而持续的气候变化包括一段初始期，在此时段内因为上述讨论的原因，温度进一步增加，
然后随着辐射强迫降低会出现一段长时间的减少。一些温室气体在大气中的生命期相对较短(几十年或更少)，例如CH4和CO，而其它气体如N2O的生命期则可达到一个世纪，甚至一千年，如SF6和PFC。如果排放停止，大气CO2浓度的衰减并非遵循一个单一和清晰的生命期。在许多时间尺度上可以清除排放至大气中的CO2，但是一些CO2会在大气中存在数千年，因此排放会对气候变化造成非常长期的影响。海洋长期缓慢的缓冲作用，包括碳酸盐沉积物的反馈，需要30,000至35,000年的时间帮助大气CO2浓度达到平衡。使用耦合的碳循环成份，EMIC显示由于历史CO2排放而持续的气候变化持续了1000多年，因此即使在这些非常长的时间尺度上，温度和海平面也未能恢复到工业化前的值。气候变化的长期性通过以下方式可见一斑，按照实现750ppm稳定浓度的路径规定人为CO2排放，但是将2100年的排放值强制设定为零。按照这一情形，各模式显示，由于持续但缓慢的碳从大气和陆地吸收库向海洋的转移过程，要实现人为CO2浓度从最高值(即650至700ppm)降至工业化前CO2浓度的两倍(即约560ppm)，需要约100-400年的时间(见图TS.31)。{7.3, 10.7}
许多非CO2温室气体和它们的前体物质的浓度将和未来气候变化进行耦合。对CH4增长速度的最近变化还缺乏了解，这显示对这一气体的未来预估仍然存在大的不确定性。湿地CH4的排放可能在更暖和更潮湿的气候中出现增加，但在更暖和更干的气候中则会下降。观测显示，北半球正在经历多年冻土溶解的泥炭湿地排放的CH4不断增加，虽然还无法很好量化这一影响的幅度。温度、湿度和云量的变化都可能影响臭氧前体物质的生物源排放，例如挥发性有机物。气候变化也会通过化学性质和传输的变化影响对流层臭氧。气候变化可能通过湿度变化诱发OH的变化，并可能改变平流层臭氧浓度以及对流层中相应的太阳紫外线辐射。{7.4, 4.7}
预计气溶胶及其前体物质的未来排放也会受到气候变化的影响。几个气候和土地利用情景对未来沙尘排放的变化估测表明，在控制未来的沙尘排放方面，气候变化比土地利用变化产生更大的影响。一项研究结果显示，气象和气候比荒漠化对未来亚洲的沙尘排放以及相关的亚洲沙尘暴发生频率的影响更大。已知挥发性有机化合物的生物源排放是二级有机气溶胶的一个重要来源，而其对温度是非常敏感的(并随温度上升而增加)。但是，气溶胶的生成量随温度变化而下降，而且降水变化和生理适应性的影响目前尚无定论。因此，在偏暖的气候中生物源二级有机气溶胶生成的变化可能大大低于生物源挥发性有机碳排放的响应。气候变化可能影响来自海洋的二甲硫醚(是某些硫酸盐气溶胶的前体物质)和海盐气溶胶的通量，但是，其对温度和降水的影响还不确定。{7.5}
CO2的变暖效应是在许多世纪内存在，而气溶胶可以在几天内从大气中清除，因此气溶胶产生的负辐射强迫会发生迅速变化,以响应气溶胶或气溶胶前体物质排放过程中的任何变化。因为硫酸盐气溶胶很可能在当前产生着相当大的负辐射强迫，因此未来净强迫对硫酸盐排放变化非常敏感。一项研究显示，假如把当前大气中所有人为排放的硫酸盐气溶胶颗粒完全清除，则全球平均气温会在10年或20年中迅速增加约0.8°C。气溶胶的变化同时也会对降水产生影响。因此，旨在减缓气候变化的环境策略既需要考虑温室气体也需要考虑气溶胶排放的影响。提高空气质量的措施可能带来气溶胶排放的变化，进而可能对气候变化产生影响。{框7.4, 7.6, 10.7}
气候变化将改变一系列控制空气质量的化学和物理过程，其净效应可能因区域而异。通过改变污染物扩散的速度，气溶胶和可溶物质从大气中清除的速度，污染物产生的总体化学环境，以及生物圈、火灾和沙尘排放的强度，预计气候变化会影响空气质量。气候变化也会减少全球臭氧本底。总体而言，对气候变化对空气质量的净影响的认识还存在高度不确定性。{框7.4}