大气中二氧化碳浓度的增加导致全球变暖；反过来，气候的变化也影响碳循环，影响大气中的二氧化碳浓度。最近，来自瑞士联邦研究院的David C. Frank 等，通过模型的重构，综合研究了碳循环对气温变化的反应，从而对上述反馈环的敏感度、强度，给出了一个较为精确的定量估计。 

　　气候与CO₂ 浓度之间的相互作用可能是正反馈，也可能是负反馈。反馈的过程包括：①在水资源紧缺的地区，气候的温暖与干燥，往往导致植物生长受限，导致初级有机物产量减少，结果碳排放也减少（植被呼吸，排出CO₂）。②然而，在寒冷的地区，气温升高将增加地表植被的有机物产量，从而增加碳排放。③另一方面，对于土壤中的有机质而言，气温升高将促使有机质呼吸的加速，并向大气释放出更多的CO₂ ，等等。综合考虑上述反馈过程，最终的纯效应一般被认为是正反馈，即CO₂浓度和气温相互促进。 

　　关于两者的相互作用，计算机模拟的结果差别很大。例如，有11种模型计入了“气候 - CO₂”的反馈因素，用以估算截止到2100年大气中CO₂ 的浓度；结果很分散：与不计入反馈因素的计算值相比，要高出20 p.p.m.v. 至200 p.p.m.v.。为了减少这些不确定性，Frank 等专门研究公元1050–1800年这750年的时间段。在此期间，CO₂ 的人为排放相对少，并且已知CO₂ 浓度的变化对气温的影响也小。因此，便于直接考察气温对CO₂ 浓度的单方向影响。从物理模型和数据（取自冰芯记录等）出发，研究者导出了对γ 值（北半球气温每升高1°C，所导致的CO₂ 浓度增加）的估计，γ = 1.7 – 21.4 p.p.m.v. CO₂ / °C 。尽管范围仍较大，但Frank 等认为，这一结果对我们制定 “限制全球变暖，减排CO₂” 的指标具有意义。他们进一步认为，γ 取负值的几率极低。假定在过去的200年间，人类活动所增加的碳排放已经有50%驻留于大气之中；在较暖的气候条件下，指望这些CO₂ 被海洋和陆地吸收，从而减少温室气体效应，是不现实的。 

　　将750年分成两个时间段：1050–1549 和 1550–1800 ，Frank 等关于γ 值的估计是有差别的：前面一段（1050–1549）的γ 值要低得多。可能的原因是：①早期的资料，不确定性较大；②仅仅考虑北半球气温升高所产生的影响，似乎有些粗略；③模型尚未考虑降水和海洋环流对碳循环的影响。有专家评论说：对于研究气候变化而言，1050–1800年这段时间的地球状况，构成了一个独特的自然实验室。对过去的200年，我们拥有用仪器获得的数据资料，但是如若要做长期气候变化的预测，这些数据是远远不够的。对1050–1800年期间的气候进行高精度和高分辨率的重构，加上模型仿真，将增强人们对于气候和碳循环两者间反馈过程的理解。同时也将有助于我们理解：太阳辐射变化以及火山爆发对气候的影响。 

　　(戴闻 编译自 Nature 463(2010)：438和527)