预估未来全球变化，主要的方法是设定未来各种排放情景，利用气候模式计算各种情景的气候变化。由于气候模式的局限性，也可以利用统计方法对未来气候变化做计算。还有一种方法是利用已知的古气候暖期的特征，来推算未来变暖的特征，即从古气候暖期的特征给出未来变暖的启示。本文将简述古气候暖期对预估未来2300年全球变暖的启示。

古气候暖期的特征研究方法有3种：(1)利用代用资料重建那个时期的气候特征；(2)利用全球气候模式恢复古气候特征；(3)对古气候过程的认识。这3种研究方法结合起来可以对古气候特征做出全面描述，从三者一致的程度来判断可靠程度^[1-2]。下文的文献来源均是文献[1]。

近百余年的全球变暖与过去的变暖之间至少有4个主要差异。(1)空间尺度：全球几乎到处都在变暖（近两千年来没有)；(2)时间尺度：迅速变暖（近50年的变暖速率在过去两千年来没有过)；(3)从冷转暖：变暖逆转了长期的冷期；(4)持续时间：这种变暖已经持续很长时间了。

古气候出现过多次暖期，表1给出对现代变暖有启示的两个典型的暖期快响应（几十到百年）的全球温度与慢响应（几百到千年）的全球海平面特征与目前变暖的对比。从表1大气CO₂浓度来看，目前观测的浓度最接近上新世中期暖期（MPWP）。

上新世中期的特征可以从三方面得到，即古气候代用资料、全球气候模式古气候对比计划和再分析资料。上新世模式比对项目第二阶段（PlioMIP2）的新气候模拟显示，多模式平均全球地表温度比控制试验（目前气候）对照模拟高3.2 [2.1~4.8]℃，代用资料分析计算暖2.5~4.0℃，与模式模拟一致，因此可信度较高。地质证据和冰模式计算全球海平面上升5~25 m，由于冰模式可靠性较低，因此具有中信度。由此启示，未来人类排放CO₂继续增加，预计全球变暖和海平面上升可以达到上新世中期暖期的水平。

如表2所示，进一步给出上新世中期暖期更多的气候特征，从而对未来全球变暖的气候特征有一定的启示。主要的变化是在北半球高纬度、热带太平洋和水循环。

北半球高纬度明显变暖：代用资料和模式模拟较一致表明，MPWP纬向温度梯度较目前减小。60°N以北的海面温度较1850—1900年暖7℃，陆地生物群落向极地移动，目前被多年冻土覆盖的北极苔原地区的温度暖到足以支撑北方森林生长，例如北方森林在西伯利亚向北移动了大约250 km，在加拿大也明显向北移动。这种变化引起了高纬度地表反照率的变化，进一步放大了上新世的全球变暖。西伯利亚东北部的植被变化表明，MPWP夏季温度比今天高6℃。再往南，俄罗斯和北美东部的现代北方森林地区被温带森林和草原覆盖，而在中欧和东欧，具有亚热带分类单元的高度多样化的温带森林广泛分布。虽然北大西洋和北冰洋存在季节性海冰，但其冬季范围相对于1850—1900年有所减少，并且一些模型表明北极在夏季没有海冰。

热带太平洋经历“永久厄尔尼诺现象”：上新世期间，热带太平洋的平均经向温度梯度比1850—1900年期间弱。太平洋海面温度及其梯度的变化通过大气遥相关对区域气候产生了深远的影响，影响了北美西部的降雨模式。减小的纬向海面温度梯度导致上新世太平洋经历了“永久厄尔尼诺现象”状态。但是，没有直接的地质证据，也没有气候模式的支持，表明上新世期间厄尔尼诺的变率崩溃了，在3~7年的时间尺度上仍显示出温度变化。此外，多模式对比表明，尽管变异性降低，但存在厄尔尼诺。因此，认为上新世期间存在着厄尔尼诺变异性（高信度）。

水循环中全球平均年降水量增加：上新世晚期的植被重建表明，区域湿润的条件导致非洲和澳大利亚的热带稀树草原和林地扩张。古气候多模式对比计划（PlioMIP2）的气候模式模拟热带和高纬度地区的年平均降水量较多，而亚热带地区的年平均降水量减少，相对于对照模拟，多模式平均全球年降水量增加0.19 [0.13~0.32] mm/d。模拟和有限的代用证据都表明，相对于1850—1900年，北非、亚洲和澳大利亚北部的季风更强，但其他季风地区的趋势尚不确定，即上新世期间季风系统更强（中信度)。气候模拟表明，全球热带气旋强度和持续时间在MPWP期间增加。然而，这个结果的可信度很低，因为模式间的差异很大。

综上所述，在MPWP期间，大气CO₂浓度与现在相似，并且响应缓慢，大尺度指标反映了一个比现在更温暖的世界。相对于目前，全球地表温度、海平面和降水率较高，北半球纬向温度梯度较低，主要陆地生物群落向极地扩展，信度很高。基于代用资料和数值模拟以及海平面收支分析和过程理解，有较高信度的是冰冻圈冰指标减小了。此外，太平洋经向温度梯度较弱，季风系统较强（中信度）。

地球系统模式在考虑人类活动排放温室气体的多种情景，对21世纪以后至23世纪的全球气候变化做预估。可以将基于代用资料的过去气候状态的推论与未来几个世纪的气候预估进行比较，从古气候特征对未来气候预估有更可靠的启示。

表3给出，利用地球系统模式考虑共享社会经济路径（SSP）多种人类活动排放情景，预估2300年全球温度。温室气体排放越多，变暖越明显。表中对应给出，变暖程度相当于古气候的某个暖期，该暖期温度是从代用资料推算出来的。在最近一次间冰期，全球平均温度估计在一段持续时间内比1850—1900年参考温度高0.5~1.5℃，这与较低排放SSP1-2.6下预计的变暖范围的低端重叠，包括其负排放延长到2300年（1.0~2.2℃)。在上新世中期温暖时期，全球温度变化估算值[2.5~4.0℃]类似于2300年[2.3~4.6℃]的中等排放SSP2-4.5范围。中新世气候最佳值[5~10℃]和始新世早期气候最佳值[10~18℃] 的全球温度预估值分别与预计的范围重叠在2300年高排放SSP5-8.5下[6.6~14.1℃]。

上新世期间，大陆构造与现在相似，当时生活的许多动植物物种今天也存在。与较早的地质时期相比，这些相似性提高了古环境重建的可靠性。经过充分的研究，上新世中期暖期已成为重点，它的日照强迫与现在相似，大气CO₂浓度处在较高的水平。因此，上新世中期暖期的主要气候特征对认识目前和未来2300年预估的气候变化有可参考的启示作用。北半球高纬度明显暖的特征、热带太平洋永久厄尔尼诺现象，以及水循环中全球降水量偏多、季风系统强，都是值得注意的未来2300年变暖的气候特征。

需要强调指出的是，未来需要提高代用资料的可靠性与多样性，地球系统模式模拟古气候的能力还有待完善，以便对古气候特征的认知更深入，从而更好地发挥古气候对2300年预估的启示作用。