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全球变暖加剧 未来部分地球或不再适合人类居住

http://www.kexue.com 2014-03-13 07:53:21 凤凰科技  发表评论


全球正在变暖

   根据几项最新研究表明,气候对二氧化碳高度敏感,这意味着温室气体的释放将导致强烈的变暖效应。这项发现暗示如果我们想要避免危险的气候变化,我们必须加快减少温室气体的排放。考虑到过去几十年缓慢的变暖效应导致某些人总结称气候的敏感度非常低,这一结论听上去可能出人意料。

   然而最新发现显示工厂和烟火排放的气溶胶污染的冷却效应被大大低估,这意味着如果亚洲的国家清理了天空的雾霾,变暖效应将卷土重来。这是个复杂的问题,以下将问题分解开来进行阐述。

   什么是气候敏感度?

   如果你打爆了你的好朋友的牙,他会做出什么反应?他会耸耸肩,大哭一场还是扬长而去策划谋杀你?气候敏感度测量的是地球对我们做出的行为的反应,也就是如果我们在大气层里排放的二氧化碳含量翻倍的话,将产生多强的表面温室效应?

   它真如听上去这么简单?

   有关气候敏感度一直存在不确定性因素。非常低的值被排除,但距离确定具体值还比较远。政府间气候变化专门委员会(IPCC)的最新报告称气候敏感度大约介于1.5摄氏度至4.5摄氏度之间。即使敏感度很低,如果我们不尽快遏制排放量,2100年全世界温度将上升3度,这导致我们位于公认的“危险”门槛。另一方面,如果敏感度很高,温室气体排放量仍然很大,那么地球的部分地区将变得不适合居住。

   为什么存在这么多不确定性?

   科学家们已经很好的理解温室气体的即时变暖效应。但是如果地球变暖,那么各种反馈效应将纷至沓来。随着气候变暖低层大气层将变得更加潮湿,围困住更多热量。云层、海上浮冰和雪覆盖范围都将发生变化。永久冻土将融化,导致黑暗的植被将在曾经太冷而不适合生长的地区生长,海洋将吸收热量,大片冰原开始融化。

   与此同时,人们已经砍伐森林建造城市,排放大量污染物至大气层和海洋里。有些污染物,例如硫磺气溶胶,具有冷却作用。为了确定气候敏感度,我们需要分解这些效应,但这并非易事。

   最新消息?

   一系列近期报告解决了不同研究之间的很多分歧,它们都一致认为敏感度相对比较高。“所有的证据都指向较高的一面,”美国宇航局位于纽约的戈达德太空研究所的德鲁-辛戴尔(Drew Shindell) 这样说道。“它们向我们传达了相同的信息。”2013年好几项研究得出了较低敏感性的估计。这些研究是基于过去几十年间全球变暖的程度。由于21世纪初的变暖速率低于20世纪90年代——有时候也被称为全球变暖的“暂停”——因此这一方法导致了较低的估计值。然而其他的方法,例如观察地球几千年前的气候,都持续指向了较高值。

   如果二氧化碳水平比20世纪90年代的指标要低,而地球变暖的速率更慢了,这不是意味着气候敏感度很低吗?

   问得好!大多数气候模型预测21世纪初更强烈的变暖效应。理论上来说,这意味着这些模型都高估了气候敏感度。然而,还存在好几种其它可能的原因。模型假定火山活动、气溶胶污染的水平和太阳活动将持续保持与20世纪90年代相当的水平。但是太阳活动有所减少,而火山活动和气溶胶含量上升了。这些改变具有冷却作用。

   近日辛戴尔和同事加文-施密特(Gavin Schmidt)利用气溶胶含量和太阳活动的最新数据重新运行了这些模型,大多数差异都消失了。模型和观测之间剩下的差异可能是因为海洋摄取的日益增加的热量。

   这并不意味着敏感度更高了,不是吗?

   这意味着我们不能基于模型结果和现实不匹配而排除具有高敏感值的模型。恰恰相反,最敏感的模型可能是最贴近实际的。例如,澳大利亚悉尼市新南威尔士大学大气科学家史蒂文-舍伍德(Steven Sherwood)和同事调查了为什么不同的模型会产生不同的敏感度估值。研究小组发现这些模型里云的特征解释了超过半数的差异。那些最接近真实云特征的模型往往预测了更高的敏感度。

   如果舍伍德是正确的,那么平衡气候敏感度一定高于3摄氏度。这比去年IPCC报告里给出的最小值1.5摄氏度高了很多。

   什么是平衡气候敏感度?

   这便是棘手的方面。目前存在很多定义气候敏感度的方式。其中之一便是调查二氧化碳水平达到原始值的一倍时产生的变暖效应。这被称为瞬时气候响应,即使二氧化碳水平保持稳定,表面温度也会保持上升长达几十年,海平面也会上升长达几个世纪。平衡气候敏感度则更有前瞻性,它所调查的是二氧化碳含量翻倍时的效应,那时候好几种反馈都已经失去作用。 IPCC描述的介于1.5-4.5摄氏度之间,而舍伍德表示至少3摄氏度的数值正是指平衡敏感度。

   对于二氧化碳含量翻倍还存在一个长期的反应,它有时候被称为地球系统敏感性,包括非常缓慢的反馈,例如格陵兰岛和南极洲冰川和植被的变化。这个数值可能达到平衡敏感度的2倍。如果平衡敏感度为3摄氏度,那么地球系统敏感度将为4.5至6摄氏度之间。

   这真让人感到困惑。

   换个角度这样想,瞬时气候响应是我们需要现在考虑的问题,因为它将决定在我们的一生中将发生多大的温室变暖效应。平衡气候敏感度则对我们的子孙有影响。而地球系统敏感性决定了我们未来遥远后代的命运。

   先不管我的子孙后代,我只担心现在我面临的问题。瞬时气候响应有多大?

   去年的一项研究总结称瞬时气候响应大约为0.9至2摄氏度,很可能是1.3摄氏度。这是令人惊讶的一个低值,因此吸引了很多科学家们的注意。这项研究利用了一项非常简单的方法,合计了各种导致变暖或冷却的不同因素,从而估计地球吸收的热量。

   辛戴尔作为2013年这项研究的作者之一,表示这种计算可能极大地低估了工厂和汽车排放的气溶胶污染的冷却作用,因为该模型忽略了当地污染物的分布。大多数这类污染都位于北半球,尤其中国是个热点地区。

   一旦考虑气溶胶的不一致分布,辛戴尔金算出瞬时气候响应大约为1.3至3.2摄氏度,很可能是1.7摄氏度。他并没有计算平衡敏感度,但他表示这项发现与舍伍德的研究结果相一致,都暗示了估值超过3摄氏度。

   然而,辛戴尔的发现并不意味着气候模型低估了未来变暖效应,因为一般的气候模型已经考虑了气溶胶的空间分布。他所做的是解决计算敏感度的不同模型之间的差异。“(气候敏感度)并不位于低值一端,” 辛戴尔说道。这意味着我们必须立即行动起来,减少温室气体排放。如果不这么做,随着亚洲国家减少气溶胶的排放,变暖效应将在20年或者30年内加速。低含量的气溶胶、较高的敏感性和较高的二氧化碳排放水平将导致2100年全球温度上升5-6摄氏度。

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