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从温度变化到海平面上升,气候科学充满了矛盾的数字

2019-07-21来源:风度男人
从温度变化到海平面上升,气候科学充满了矛盾的数字

当冰融化时,海平面就会上升。但是上升的幅度有多大,上升的速度有多快?

如果我们现在不采取积极的行动的话,全球会变暖3°C,甚至达到5°C。到2100年海平面上升0.3米,还是3米?

几乎你会读到的每一篇关于气候变化的文章都充满了数字,从1.5°C开始,我们被告知的数字代表了我们可以允许的最大温度上升,并且避免了全球变暖的最坏影响。

但事实并非如此,而这只是混乱的开始。气候变化研究中似乎没有两个数字是一致的。即使是气候学家也经常被其他研究人员得出的数据所迷惑。

否认气候变化的人抓住不确定性作为潜在科学错误的证据。其实并不是,这很复杂,就像混乱的现实世界的科学一样。到目前为止最大的不确定性是我们,也就是我们在下个世纪究竟做什么。不确定性的影响是双向的:我们可能低估了世界变暖的速度和影响。

那么,哪些数字可以确定,哪些数字不能确定呢?

地球已经变暖了多少?

作为2015年12月巴黎气候协议的一部分,世界上几乎每个国家都同意努力将全球平均气温上升幅度限制在比工业化前水平高1.5°C。

要弄清楚这意味着什么,我们首先必须知道我们现在哪里。不确定性从这里开始。在跨过阈值之前,我们可能还有高达0.6°C的温度,或者不到0.3°C的空间。

我们怎能不知道世界变暖了多少?那么,衡量全球变暖的最好方法就是从陆地、海洋和大气的角度来看待全球变暖。但是我们的测量集中在我们所生活的薄层上:全球平均表面温度通常指的是离地面2米高的空气的热量。

我们从陆地上的数千个气象站,以及海上的船只和浮标上,了解到这种温度是如何变化的。每一个读数都会被检查,看温度是低于还是高于该地区在一年中的同一位置同一时间的长期平均温度。然后将它们结合起来,计算出全球平均表面温度相对于长期平均值或基线的变化情况。

这并不简单。例如,虽然陆地上的气象站测量的是离地面2米的空气,但海洋观测通常是海面温度。而且由于你不能在充满移动冰川的海洋中建立固定的气象站,所以我们几乎没有北极的测量数据。由英国气象局维护的HadCRUT温度记录,只是把北极排除在外。NASA的GISTEMP记录根据周围的气象站估计北极的温度。由于北极正在迅速升温,NASA的数据显示,全球变暖的幅度比英国气象局的数据高出近0.1°C。

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围绕基线问题的进一步混淆。全球气温记录最早可以追溯到1850年,但工业时代开始于一个世纪以前。计算机模型显示,在1850年之前,世界温度已经上升了0.2°C。

尽管如此,1850年至1900年的平均气温被认为是半官方的“工业前水平”,因为这是我们有直接测量的最早时期。英国雷丁大学的埃德·霍金斯(Ed Hawkins)参与了许多相关研究,他说:“我认为,社会上没有太大的兴趣来改变这种情况。”

如果你使用气象局的记录,以1850至1900年为基线,到目前为止,全球变暖的温度大约为0.9°C。使用NASA和更早的工业化前基线,已经有1.2°C了。

随着全球变暖的趋势远远超过1.5℃,这种差异就变得很小了。但如果我们真的想把变暖限制在1.5°C,那真的很重要。霍金斯说:“以1.5为例,0.1的差值是一个很大的数字。”

变暖的安全限度是多少?

不是1.5°C。之所以使用1.5°C,不是因为它是正确的数字,而是因为它很方便。1990年的一份报告得出结论认为,将全球变暖限制在1°C比2°C的上限更安全。但在1996年,由于1°C已经遥不可及,欧洲联盟部长理事会将2°C定为目标。这导致它在2010年被联合国通过。

2015年谈判巴黎气候协议时,面临被水淹没的岛国需要一个更低温度的目标。因为那时世界温度已经升高了1°C左右,所以选择了1.5°C。但正如政府间气候变化专门委员会(IPCC)10月份关于这一目标的报告所表明的那样,这不是一个安全的限制。

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越来越多的证据表明,气候变暖正在助长打破记录的极端现象。我们已经看到的毁灭性的风暴,令人难以置信的热浪和肆虐的野火。什么是安全的,现在被认为只是一个程度的问题。随着世界变得越来越热,全球变暖的大多数不利因素,从珊瑚褪色到更严重的洪水,都将变得越来越严重。

还有一些潜在的转折点,比如大西洋洋流的关闭使北欧变暖。但是,由于我们不能确定这些物质在什么温度下会起作用,这并不能帮助建立一个“安全”的限制。

任何特定程度的变暖所带来的危险在一定程度上取决于我们。如果我们停止在注定要在海浪中消失的海岸上建造房屋,并开始调整我们的家园以应对更大的极端天气,我们将拯救许多人的生命。

我们什么时候会超过1.5摄氏度的限制?

按照目前的趋势,比1850至1900年的平均值高1.5°C的第一年很可能发生在2020年。但是,由于气候是多年来的平均天气,所以认为超过这个界限还为时过早。在厄尔尼诺(ElNio)期间,这个阈值可能被跨越,在这段时间里,暖水横跨太平洋,并暂时提高全球地表温度。当这一切过去的时候,气温还会再下降一点。

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一个合理的定义是,当平均、长期的温度上升超过1.5°C时,我们将超过这个极限。按照目前的轨迹,这很可能在2040年左右发生,许多科学家和政治家对达到1.5°C采用了略有不同的定义。政府间气候变化专门委员会(IPCC)报告中关于1.5°C目标的几乎所有情景都涉及在本世纪中叶超过1.5°C阈值后,到2100年将温度上升再恢复到低于这个阈值。

如果你积攒了大量的温度债务,唯一的还债方法就是通过清除大量的二氧化碳来降低大气中的二氧化碳含量,这就是在温度过高后让温度恢复到原来的水平。目前,我们有许多小范围捕获碳的方法,但没有一种技术能够在大范围上扭转几十年来化石燃料燃烧的趋势。

即使我们可以把温度降低,但如果我们超过1.5°C,影响将会更严重,因为在未来几十年里,变暖的速度将会更快。这可能会触发一些无法迅速逆转的临界点,比如亚马逊雨林的消亡。

二氧化碳会导致多大程度的变暖?

这也许是所有气候科学中最棘手的问题。二氧化碳通过吸收更多的太阳热量直接使地球变暖,这很容易。

但它也触发了影响全球温度的各种反馈。例如,变暖的加剧意味着更多的水蒸气,这是一种强大的温室气体。云的行为也会立即改变。

其他的反馈需要几千年的时间。例如,随着巨大的反射性冰原融化,气候变暖将得到放大,取而代之的是吸收大部分阳光的土地和水。更令人困惑的是,我们正在向大气中排放的各种其他污染物,其中一些具有冷却作用。这不仅使我们很难确定二氧化碳变暖的程度,而且也很难计算出我们需要做些什么来限制变暖,因为这也取决于这些污染物的变化程度。

衡量气候敏感性的一个普遍标准是,在二氧化碳水平翻番后的几十年和几个世纪里,会有多少变暖发生。研究结果表明,最有可能的值是3°C,但可能的值从2°C以下到5°C以上不等。如果排放量继续增加,则在不到50年的时间内,二氧化碳水平将是工业化前水平的两倍。

虽然我们越来越相信,合理区间的低值是可以排除的,但高值的长尾是不能排除的。今年早些时候,一些气候科学家警告说,我们可能大大低估了风险,如果地球确实变暖了至少2摄氏度,可能就无法再阻止它再变暖几度。

从温度变化到海平面上升,气候科学充满了矛盾的数字

我们还能排放多少二氧化碳?

即使我们不确定气候对二氧化碳和其他温室气体的敏感度的确切数值,很明显,重要的是它们在大气中的含量。为了简化问题,气候科学家已经开始谈论碳预算:我们可以排放多少二氧化碳。

由于二氧化碳在大气中停留了许多世纪,二氧化碳总排放量和累积排放量及其在大气中的含量之间存在着相当直接的联系。那么1.5°C的预算是多少?

挪威国际气候研究中心的格伦·彼得斯(Glen Peters)称,大多数碳预算都是“超额预算”。这些说明了我们可以排放多少二氧化碳,直到温度上升到1.5°C为止。

政府间气候变化专门委员会(IPCC)2013年的一份报告估计,要想将变暖限制在1.5°C的可能性达到66%,2018年的碳预算仅为1180亿吨二氧化碳。在最新的报告中,这一数字为4200亿吨。

更高的预算在一定程度上是一些真正的好消息的结果。早些时候的计算依赖于过去一个世纪的估计排放量,并使用了一组稍高温度上升的计算机模型。更精确的数字和更好的模型导致了二氧化碳排放量的增加。

但是,政府间气候变化专门委员会的最新报告承认,预算可能因我们已经考虑过的原因而大不相同。例如,使用不同的温度记录可以使预算低至2580千亿吨或高达5700亿吨。

即使是这些数字也掩盖了巨大的不确定性。根据气候敏感性和历史基线,预算可能会有6500亿吨或更高。此外,报告还说,如果湿地释放更多的甲烷,融化的永久冻土释放更多的碳,则预算将比预期低1000亿吨。

如果你在蹦极跳,这个预算就相当于绳索的长度,需要限制好绳索的安全长度,避免被砸到地上。

海平面会涨到多高?

在大约12万年前冰河时代之间的温暖时期,气温比1850年至1900年高出约1°C,海平面高出6至9米。换句话说,即使我们将变暖限制在1.5°C以内,格陵兰和西南极洲的大部分冰仍有可能消失,这将足以使海平面上升5米或更高。

如果我们实际上是朝着一个温度高出3或4°C的可能前进,这会导致海平面上升20米以上。由于地球的温度现在比最近任何一个温暖时期的升温都要快得多,对于地球过去温度的研究对我们的未来并不是一个很好的指南。

从温度变化到海平面上升,气候科学充满了矛盾的数字

普遍的看法是,这将需要许多世纪或几千年的时间。政府间气候变化专门委员会的预测是,在气温升高1.5°C的世界里,海平面将上升0.3至0.8米,如果排放量不加控制,到本世纪末将上升0.5至1米。如果天气继续保持温暖,在22世纪及以后会有更大的海平面上升。

一些科学家认为这些预测是保守的。南极洲的冰层融化速度比预期要快得多,2016年的一项基于冰原计算机模型的研究表明,到2100年,海平面可能上升3米。

我们要多长时间才能扭转局面?

“科学家说,我们还有12年的时间来拯救世界。”这似乎是许多人从政府间气候变化专门委员会(IPCC)最新报告中得到的信息-但报告并不是这么说的。

的确,按照目前的排放量,我们将在大约12年内超过该报告“最有可能”的剩余碳预算。但正如我们所看到的,碳预算处于广大范围的中点,1.5°C的目标本身就是一个武断的目标。

否认气候变化的人会指出:在此之前也已经多次被告知,只有"XX"年的时间来拯救地球。因此,专注于任意的最后期限可能不是总结科学的最好方法。

英国利兹大学的皮尔斯·福斯特(Pier Forster)表示:“我个人不喜欢这12年。事实上,我们必须立即采取比以往任何时候都更大的行动。”

在令人困惑和相互冲突的数字的泥沼中,有两件事仍然清晰可见。首先,我们必须将全球净排放量降至零,而且我们越快做到这一点,我们大家的境况就会越好。第二,事情变得多糟的部分取决于我们做了多少准备。我们需要认真地适应一个更温暖的星球上的生活。

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