上周末，科学家宣布大气中的二氧化碳浓度首次达到百万分之 415 ( 气候连线，5 月 7 日)，又一个气候里程碑被打破。
这是打破记录的最新一例，和其他记录一样，它注定只是暂时保持这一头衔。大气中的二氧化碳正以加速的速度上升——目前每年上升接近 3 ppm，并且还在加速。每年，世界都会看到现代人类历史上从未记录过的新水平。上次二氧化碳浓度达到 415 ppm 很可能是在大约 300 万年前。
大气中的二氧化碳水平与全球气温上升直接相关。但正是变暖本身往往最吸引国际社会的关注。参与巴黎气候协议的世界各国都选择以全球气温为目标，旨在使气候变暖不超过工业化前水平 2 摄氏度，如果可能，则不超过 1.5 摄氏度。
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的确，当全球气温达到里程碑时，可能会成为更大的头条新闻。当年度或月度气温记录被打破时，就会成为重大新闻。当各国经历最热的热浪或冬季气温创下历史新高时，情况也是如此。
那么，当我们达到新的二氧化碳里程碑时，为什么这很重要呢？为什么我们要监测二氧化碳浓度，而不是仅仅关注全球气温呢？
原因有很多，有些比其他原因更明显。
衡量进展
密切关注二氧化碳浓度的主要价值在于监测全球在应对气候变化方面的进展——以及密切关注全球气候目标接近的速度。
关于大气中二氧化碳的给定增加量与变暖的确切程度之间仍然存在一些科学不确定性。但科学家们能够计算出广泛的可能结果。这产生了一个被称为“碳预算”的概念——对额外二氧化碳量会导致世界超出其温度目标的科学估计。
政府间气候变化专门委员会去年秋季发布的一份特别报告估计，排放不超过 4200 亿至 5700 亿吨二氧化碳，将使世界大约有 66% 的机会实现 1.5 摄氏度的温度目标。这仅相当于目前全球温室气体排放量约 12 年的排放量。
考虑到这个预算，该报告还包括一套与目标相一致的全球政策建议——即各国需要在未来 30 年内集体将碳排放量减少至零。
监测全球二氧化碳浓度使科学家能够实时掌握他们正在取得的进展，以及在估计的碳预算下，温度目标接近的速度。
“而就目前而言，我们做得非常糟糕，”美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 碳循环温室气体小组负责人皮特·坦斯说。
不仅大气浓度仍在攀升，而且速度似乎还在加快。斯克里普斯海洋研究所二氧化碳计划主任拉尔夫·基林指出，该计划监测夏威夷莫纳罗亚天文台的二氧化碳浓度，他指出今年总增幅可能在 3 ppm 左右。最近的年平均值一直在 2.5 ppm 左右徘徊。
另一方面，要实现巴黎气候目标所需的减排措施，将表现为大气中二氧化碳水平上升的速度减缓，并最终停止上升。
来自过去的警告
除了衡量全球气候行动的进展外，大气中的二氧化碳或许还能提供一些关于世界在未来几年应该预期的气候后果的线索。
从海洋底部古老沉积物、化石珊瑚或格陵兰或南极洲的古老冰中采集的样本可以为研究人员提供关于过去数百万年地球气候的化学信息。这类数据可以告诉科学家，上次全球二氧化碳水平达到今天这样的高度时，或者在未来几十年预计会达到的高度时，地球是什么样子。
英国南安普顿大学的古气候专家加文·福斯特表示，在上次二氧化碳浓度超过 400 ppm 的地质时期，全球气温高出约 3 摄氏度。
他说：“格陵兰的冰很少，西南极洲没有冰，而东南极洲的冰盖略有减少。”“因此，海平面也高得多。”
气候模型预测的未来许多后果与古气候研究表明在遥远的过去发生的影响类型相似。通过这种方式，以前的时代可能会为地球应对重大气候变化提供一些有用的提示。
不过，这并不意味着这些影响可能会在明天出现。正如福斯特指出的那样，温室气体的排放与它们对全球气候系统的总影响之间存在时间滞后。
即使人类今天停止排放所有碳，全球气温仍需要数十年甚至数百年才能稳定下来，而整个气候系统——包括世界冰盖、海平面、生态系统等——可能需要 1,000 至 2,000 年才能达到平衡状态。
同样重要的是要注意，今天的条件与过去的情况并非完全可比。即使今天的二氧化碳浓度与数百万年前的水平相似，但它们目前上升的速度可能“超过了我们至少 6500 万年来的地质记录中所见的任何情况，”福斯特说。
尽管过去可能会为未来提供一些重要的线索，但无法确定地球是否会以完全相同的方式应对如此快速的增长，就像数百万年前二氧化碳变化缓慢时所做的那样。
福斯特指出，这种知识对科学家来说也很有价值。正如利用过去来了解未来的可能情况有帮助一样，注意到当今气候响应与过去被认为发生的情况不同的方式也很有用。这些信息可以帮助科学家们加深对地球如何应对全球碳水平的极速变化的理解，从而加深他们对未来的预测。
“我们已经从指出类似的行为了解到现在存在非相似性，”福斯特说。
碳循环的线索
大气中的二氧化碳还可以帮助科学家掌握全球碳循环的情况——不仅包括人类向大气中排放了多少碳，还包括地球的森林、湿地、海洋和其他自然生态系统吸收或释放了多少碳。
首先，科学家可以将他们对大气中二氧化碳总浓度的观测结果与他们对人类排放二氧化碳量的估计值进行比较。这使他们能够计算出这些自然汇额外吸收了多少碳。
基林指出：“我们看到，由于化石燃料燃烧和土地利用而排放的所有二氧化碳，二氧化碳的增加速度低于我们的预期。”“而没有进入空气中的多余碳必定最终进入了海洋和陆地。”
他们还可以监测世界各地特定地点的二氧化碳水平以及其他温室气体（如甲烷）的浓度，以确定世界的自然碳汇是否发生了任何重大变化。
研究人员认为，持续的气候变化或其他人类干扰可能会导致一些自然生态系统开始储存的碳比过去少，甚至开始向大气中释放更多的温室气体。密切关注这些类型的变化非常重要，因为这些变化可能会影响科学家对全球温室气体浓度上升速度的估计。
例如，北极地区融化的永久冻土是未来自然资源温室气体排放的最大不确定因素之一。随着地貌变暖，融化的土壤已知会释放大量甲烷和二氧化碳。
美国国家海洋和大气管理局的科学家坦斯表示，理论上，北极地区排放量的显著增加会导致科学家注意到北极测量的排放量与南部中纬度地区测量的排放量之间的差异日益增大。他说，到目前为止，监测表明这两个地点之间的梯度相当恒定。但他补充说，“我们正在密切关注这一点”，因为如果融化的永久冻土失控，将会存在很高的潜在风险。
还值得注意的是，二氧化碳浓度上升可能会给地球系统带来与气温上升无关的额外风险，例如海洋酸化，这是二氧化碳溶解在海洋中时发生的化学过程。
因此，正如监测全球气温里程碑对研究人员有用一样，密切关注全球温室气体浓度也提供了各种有价值的科学见解。
不过，它最大的价值之一可能是它向公众展示问题的简单性。正如每一个新的“有记录以来最热的一年”都实时提醒人们气候变化的实际进展一样，每一个二氧化碳里程碑也为这种变暖背后的人类行为创造了一个标志。
基林说：“二氧化碳的积累是我们想要跟踪的一个里程碑的例子。”“重要的是，人们要在脑海中记住实际数字，这样他们才能了解这是如何发生的。”
经 E&E 新闻许可，转载自《气候连线》。E&E 在www.eenews.net上每日提供重要的能源和环境新闻报道。