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全球变暖超过1.5°C可能触发“多个”临界点

 蓝林观海 2022-10-05 发布于山东
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松岛冰川和B-46冰山之间裂口画面。图片来源:2020 Images/ Alamy Stock Photo (2CWXTPG)

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新研究表明,如果全球气温超过工业化前水平1.5°C,将有“很大可能性”使得多个“临界点”被跨越。

临界点是一种阈值,一旦被跨越就会在地球系统的某一特定部分引发大规模和可能不可逆的变化。

这项发表在《科学》(Science)杂志上的研究回顾了此前数百项学术研究,为与气候相关的临界点提供了“最新评估”。该文件共确定了16个临界“要素”,并概述了其中每个要素的温度阈值、时间尺度和影响。

作者警告称,不断上升的温度可能已将地球推到了“安全气候状态”之外。他们发现,五个临界要素(包括西南极冰盖的坍塌和多年冻土的突然融化)已经近在咫尺。

该研究发现,如果气温上升1.5°C,四个气候临界要素将变得“非常可能”,另外六个将是“可能”。与此同时,如果地球像目前气候政策所预期的那样变暖2.6°C,13个临界要素将变得“非常可能”或“可能”。

一位没有参与研究的科学家告诉Carbon Brief,这项研究是“对以前有关临界点成果的一个值得欢迎的更新”,并补充称,它“描绘了一幅清晰而鲜明的画面,显示了我们在未来几年将面临的挑战”。

临界点

随着地球变暖,地球系统的许多部分已经在经历大规模变化。冰盖在缩小,珊瑚礁在死亡,雨林在退化。

科学家们警告称,许多这样的系统正在接近一个“临界点”,即一旦被跨越,就可能导致一个系统或“要素”突然转向新状态的门槛。例如,如果西南极冰盖的临界点被超越,迅速的融化将最终导致冰盖坍塌。

正如下方动画所显示的,在叠叠乐游戏中推倒一座塔是跨越气候临界点的一个很好的类比。

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动画由 Tom Prater 为 Carbon Brief 制作。

这项新研究的作者评估了数百篇科学论文,概述了关于临界点及其温度阈值的当前知识现状。

下图显示了该论文的主要发现。在地图上,黄色阴影表示与冰冻圈有关的临界点,橙色表示生物圈,红色表示大气和海洋。黄圈表示在比工业化前水平升温低于2°C时可能跨越的临界点,橙色方块表示2-4°C,红色三角形表示大于4°C。

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图为地球临界点的位置以及它们可能被跨越的时间。由 Tom Prater 基于 McKay et al (2022) 制作。

该研究的主要作者戴维·麦凯博士(Dr David McKay)是一位独立研究顾问和埃克塞特大学(University of Exeter)全球系统研究所访问学者。他对 Carbon Brief 表示,2008年发表的一篇题为“地球气候系统中的临界要素”的论文首次在临界点研究上“打破僵局”。他表示,该文章帮助定义了临界点的概念,并“激励了这个新领域”的研究。

这项新研究称,自2008年论文发表以来,人们提出了新的临界点,而现有的临界点受到了质疑。它补充称,不断上升的温度已经把许多系统推向接近(甚至可能超过)其阈值。

“观察显示,西南极冰盖的部分地区可能已超过了临界点。格陵兰冰盖、大西洋经向翻转环流和亚马逊雨林失稳的潜在早期预警信号已经被探测到。”

自我延续的变化

如何定义临界点仍然是一个持续的过程。麦凯对 Carbon Brief 说,虽然该想法“非常引人注目”,但是“当你真正尝试从科学上定义它时,实际上会变得有点棘手,因为它相当概念化”。

一些科学家将临界点定义为一旦越过某个阈值就会迅速变化的系统。然而,麦凯指出,这一定义将排除诸如格陵兰冰盖的过程,其“可能需要1000年或更长时间”才能融化,但如果跨越了阈值就无法停止。

而新的研究则强调自我延续的变化,即一旦越过阈值,即便没有任何进一步的变暖,一个反馈循环将继续推动它走向新的状态。新研究还称,虽然临界点通常是不可逆的,但在“特殊情况”下,这一规则可以被打破。

2008年的研究确定了九个气候临界要素。总的来说,更新后的评估将列表扩大至16个,包括9个影响整个地球系统的系统,以及另外7个如果触发将产生“深刻区域后果”的系统。

新研究包括各种环流系统的崩溃,如拉布拉多海对流,这些在2008年的研究中没有提及。同时,它省略了几个以前被认为是临界点的气候系统。例如,麦凯说,有一个“相当广泛的共识”认为北极夏季海冰没有一个临界点,因为海冰的损失不被认为是自我延续的。

没有参与该研究的慕尼黑工业大学(Technical University of Munich)研究员塞巴斯蒂安·巴蒂亚尼博士(Dr Sebastian Bathiany)告诉Carbon Brief,从列表中将一些临界点删除“有助于社区继续前进,并关注那些具有更大剩余不确定性和可能构成更大风险的潜在临界点”。

跨越的阈值

作者评估了在不同的全球变暖水平下,有多少临界点可以被触发。下图上半部分显示了在不同温度水平下触发每个临界点的可能性。黄色表示低可能性,红色表示高可能性,而虚线表示中心估计。

下方灰线表示现在的变暖,绿线表示1.5°C的变暖,黑线表示世界各地坚持净零政策的预期变暖。灰色阴影表示在当前气候政策下的预期变暖。
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上图显示了在不同变暖水平下(左)越过15个临界点的可能性;不同变暖轨迹上的预期变暖(右上)和跨越的临界点数(右下)。来源:McKay et al (2022)

作者发现,人类造成的1.1°C变暖已经将五个临界点推入了“可能”范围——包括格陵兰和西南极冰盖的坍塌,两者可能分别在0.8°C和1.0°C的变暖水平下发生。

马德里康普顿斯大学(Complutense University of Madrid)助理教授和德国波茨坦气候影响研究所(Potsdam Institute for Climate Impact Research)客座科学家亚历克斯·罗宾逊教授(Prof Alex Robinson)没有参与该研究。他告诉Carbon Brief:“我认为我们正非常接近格陵兰冰盖和西南极冰盖的临界点”。

麦凯补充说,多项研究支持西南极冰盖“接近甚至超过”临界阈值的结论。

同时,该研究发现,如果全球温度上升到比工业化前温度高1.5°C,6个临界要素将变得“非常可能”,还有4个变得“可能”。如果地球如目前的气候政策所预期的那样变暖2.6°C,13个临界要素将变得“非常可能”或“可能”。

巴蒂亚尼对 Carbon Brief 说,该研究“比一些此前的研究更具可重复性和透明度”,并补充称,它推动临界点研究领域“朝正确方向发展”。

然而,他警告不要对主要结果产生误读。他告诉Carbon Brief,上图中的红色和黄色条形图不应被解释为对越过临界点可能性的“统计评估”,并补充称:“在我看来,这一研究领域的不确定性仍然太大,无法做出量化的报告。”

“气候模型预测在临界点方面具有高度不确定性,而且可能不可靠……因此,临界点候选名单和温度阈值的不确定度范围肯定会再次改变”。

麦凯告诉Carbon Brief,这项工作“不可避免地具有主观性”。他说,这项研究不是对临界点的“决定性的系统性评估”,但却是很好的“第一步”。

然而,他指出该评估并不包括“临界级联”(tipping cascades)的影响——一个临界点引发另一个临界点的多米诺效应。麦凯对 Carbon Brief 表示,如果考虑到这些相互作用,单个系统的临界阈值可能降低。他称,这是未来工作的一个重要领域。

罗宾逊对 Carbon Brief 表示,这篇论文是“对此前关于临界点成果的一个值得欢迎的更新”,并且“描绘了一幅清晰而鲜明的画面,显示了我们在未来几年将面临的挑战”。

宾夕法尼亚州立大学(Penn State)地球科学教授理查德·埃利(Prof Richard Alley)没有参与这项研究,他告诉Carbon Brief,该研究是“仔细和全面的”。他补充说,该工作“突出了额外研究可能对公众和政策制定者的决策特别有帮助的领域”。

巴蒂亚尼对 Carbon Brief 说,“作者呼吁采取紧急行动是正确的”,并补充道:“科学界应更加认真、公正地评估临界点的性质和合理性”。


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阿伊莎·谭顿(Ayesha Tandon)

阿伊莎是我们的科学记者。她拥有英国埃克塞特大学自然科学的理学硕士学位,专攻气候科学。她曾在英国气象局担任气候科学传播专员一职。

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 版权声明  本文最初于2022年9月8日发表在 Carbon Brief 网站上,系 Carbon Brief 的原创文章。

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图片链接:

https://www./massive-antarctic-iceberg-spotted-on-nasa-icebridge-flight-caption-a-close-up-view-of-the-rift-separating-pine-island-glacier-and-iceberg-b-46-as-seen-on-an-operation-icebridge-flight-on-november-7-2018-image377374328.html?imageid=CBAFA850-336D-4888-B74C-F75492983FE9&p=1280160&pn=1&searchId=15f418b6ed4b595e8184b3758c2793e0&searchtype=0

其他参考链接:

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https://www./guest-post-could-climate-change-and-deforestation-spark-amazon-dieback/

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