地球对温室气体的反应比我们想象的更强烈

包括先驱者詹姆斯·汉森在内的气候科学家正在确定一个驱动地球变暖程度的基本因素

Satellite image of Earth on black.

一张从美国宇航局的地球观测卫星——苏奥米NPP上的VIIRS仪器拍摄的地球“蓝色弹珠”图像。

气候线 | 气候科学家詹姆斯·汉森感到沮丧,他很担忧。

近40年来,汉森一直在警告世界全球变暖的危险。他在1988年关于温室效应的具有开创性的参议院听证会上的证词,帮助将即将到来的气候危机注入了公众意识,并帮助他成为世界上最有影响力的气候科学家之一。

汉森曾担任美国宇航局戈达德空间研究所所长数十年,现在82岁的他在哥伦比亚大学领导气候科学、意识和解决方案项目


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自从他发表开创性证词以来的几年里,汉森关于地球气候未来的许多基本科学预测都已成真。温室气体排放量一直在增长,全球气温持续上升。世界上的冰川和冰盖正在融化,海平面上升正在加速。

但汉森对科学界对他最近关于地球变暖未来的部分预测的反应感到失望,一些研究人员认为这些预测是不切实际的,过于悲观。

特别是,他对2016年发表的一篇论文的反应感到沮丧,该论文表明,格陵兰岛和南极洲的灾难性冰川融化,以及广泛的全球影响,可能在未来相对温和的变暖情况下发生。

许多研究人员表示,这种结果不太可能发生。但汉森认为该论文是他最重要的工作之一,并警告人们需要采取更紧急的行动。

现在,他正准备迎接对他最新论文(周四上午发表)的类似反应。

他在给E&E新闻的电子邮件中说:“我预计这种回应的特点将是科学上的沉默寡言。”

这篇发表在研究期刊《牛津开放气候变化》上的新论文,探讨了现代气候科学中的一个核心问题:未来碳排放将导致地球变暖多少?这是一个被称为“气候敏感性”的指标,即地球对大气中温室气体的敏感程度。

汉森的研究结果表明,地球变暖的速度可能比之前的估计更快。虽然一些专家表示这有可能,但另一些人认为他把结果推得太远了。

在研究中,科学家通常通过研究如果大气中二氧化碳浓度达到工业化前水平的两倍,地球将变暖多少来解决气候敏感性问题。在工业时代之前,全球二氧化碳水平徘徊在百万分之280左右,这意味着翻一番将达到百万分之560左右。

今天的二氧化碳水平已经攀升至百万分之400以上,这使得这个问题越来越重要。

气候敏感性是一个难以估量的指标。它取决于地球气候系统中的各种反馈循环,这些反馈循环可以加速或减缓地球的变暖。

例如,随着地球反光的冰川和冰盖融化,地球可以吸收更多的阳光,并以更快的速度变暖。随着地球变暖,森林和其他自然生态系统可能会吸收不同量的碳。不同类型的云可以加速或减缓全球变暖,目前尚不清楚它们在地球升温时会如何变化。

这些因素的不确定性使得科学家很难准确估计气候敏感性。但近年来,他们已经逐渐缩小了范围。

几十年来,研究普遍认为,二氧化碳翻一番会导致地球升温1.5到4.5摄氏度。但是,一篇2020年的论文将这一范围缩小到2.6到3.9摄氏度之间,使用了包括气候模型、地球对近期历史排放的反应以及地球古代气候历史在内的多条证据。

联合国政府间气候变化专门委员会的最新评估报告也采用了类似的估计,认为可能的范围是2.5到4摄氏度,中心估计值约为3摄氏度。

汉森与一个国际合作者小组发表的新论文显著提高了这一数字。它认为中心估计值约为4.8摄氏度,比IPCC的数字高出近2度。

这篇论文主要依赖于地球古代气候历史的证据。其中一个原因是?汉森及其合作者认为,目前的气候模型是否准确地代表了所有可能影响气候敏感性的相关反馈效应,这一点尚不清楚。地球的过去提供了更清晰的视角,了解地球是如何应对过去大气中二氧化碳浓度变化的。

该论文还表明,在短期内,全球变暖的速度可能比之前的研究预测的更快。

根据国际《巴黎气候协定》,世界各国领导人正努力将全球变暖控制在远低于2摄氏度的范围内,如果可能的话,还要低于1.5摄氏度。新论文警告说,到2020年代末,升温可能会超过1.5摄氏度,到2050年可能会超过2摄氏度。

环境法规的收紧导致全球空气污染逐渐减少,这是原因之一。已知某些类型的空气污染会对气候产生冷却效应,这可能会掩盖温室气体排放的部分影响。一些研究表明,随着这些气溶胶在大气中减少,这种掩盖效应可能会消失,全球气温可能会以更快的速度上升。

汉森及其合作者认为,更好地考虑到全球气溶胶的减少应该会加速对近期全球变暖的估计。研究表明,1970年至2010年间的升温速度可能约为每十年0.18摄氏度。新论文认为,2010年后,这个数字应该上升到0.27摄氏度。

汉森认为,研究结果应促使人们更加迫切地不仅要减少温室气体排放,而且要最终将全球气温降低到接近工业化前的水平。这意味着利用自然资源和技术手段从大气中去除二氧化碳。

汉森还认为,一种有争议的地球工程形式,即太阳辐射管理(SRM),可能是必要的。理论上,SRM将使用反光气溶胶将阳光反射出地球,并降低地球温度。这种做法尚未进行大规模测试,科学家们对其伦理和潜在的意外副作用提出了各种担忧。

然而,汉森认为,科学家和活动家“应该对不做SRM的安全性和伦理问题提出担忧”,他在电子邮件中说。

他补充说,人类温室气体排放造成的气候变化本身就是一种行星地球工程形式。

他说:“我的建议是减少人类对地球的地球工程。”

然而,一些科学家表示,这篇新论文的研究结果——再次——被夸大了。

英国利兹大学普里斯特利国际气候中心主任、IPCC最新评估报告的主要章节作者皮尔斯·福斯特在给E&E新闻的电子邮件中说,这篇论文“对文献的贡献非常少”。

他说,它提出了基于地球过去古代气候记录的气候敏感性的高端估计——但这些发现不一定是新的。福斯特还认为,新论文为得出这些高端估计所使用的一些方法“相当主观,没有得到观测、模型研究或文献的支持”。

福斯特还对新论文对先前气候敏感性估计的处理方式提出了质疑,包括被广泛引用的2020年研究,该研究被作者认为过低。福斯特说,2020年的研究提出了一个谨慎的分析,使用了多条高质量的证据。然而,新论文的作者“以虚假的理由驳回了它”。

普林斯顿大学能源与环境政策研究中心主任、气候科学家迈克尔·奥本海默表示,气溶胶减少的影响的不确定性值得关注。他认为,新论文的气候敏感性估计是有可能的。

但他补充说,他认为这是“最坏情况下的最坏情况”。

他补充说:“我认为,提出最坏情况下的最坏情况是完全合理的。它们有助于人们思考可能性的边界是什么,并且对于应对气候问题的风险管理是必要的。”

但他表示,关于影响地球气候敏感性的反馈因素种类仍然存在许多不确定性,“你真的无法像[汉森]所提供的那样精确地确定它。”

但汉森表示,新论文的证据线是基于地球古代历史的最新研究。

他在电子邮件中说:“声称我们的结果‘不太可能’是毫无根据的。” “正如我们在(同行评审的)论文中定量显示的那样,IPCC的敏感性是不太可能的,正确的可能性不到1%。”

汉森和“科学沉默寡言”

在汉森的职业生涯中,他一直处于气候辩论的深渊中。

1988年,在他作参议院证词时,科学家们仍在讨论是否能从地球自然气候变化的“噪声”中检测到人类造成的全球变暖的印记。

与汉森在1988年一起作证的普林斯顿大学科学家奥本海默说:“当我刚开始研究这个问题时,当我和吉姆作证时,我们正在争论是否存在全球信号。我们掌握的所有信息都是关于全球平均气温、全球平均海平面。我们无法用人们关心的事情来表达。”

但即使当时的气候科学存在局限性,科学家们还是警告世界即将到来的危险。

自那以后,汉森共同撰写了数十篇关于气候变化的论文,其中许多论文都受到了科学界的高度评价。

奥本海默说:“随着时间的推移,他在对其他人的不同想法的判断上,最终证明自己是对的,在这方面有着非常出色的记录。”

利兹大学的科学家福斯特同意,“汉森的一些论文非常出色,他的工作和贡献帮助建立了最初的 IPCC。”

但他补充说,他仍然认为这篇新论文没有抓住重点。

这种反应与汉森在 2016 年发表的一篇重要论文相似,该论文广为人知,被称为 “冰融化”论文

这篇发表在《大气化学与物理》杂志上的冰融化论文,对地球的未来气候提供了一个严峻而全面的展望,重点关注格陵兰和南极冰盖融化的后果。该论文主要借鉴了古代气候数据——与新论文类似——警告说,在未来一个世纪内,将出现快速融化和海平面上升数米的现象。

它还认为,大量寒冷、新鲜的融水涌入海洋可能会影响洋流模式,甚至导致巨大的大西洋洋流关闭。这是一个有争议的预测,IPCC 认为这种可能性不大,如果真的发生,将对全球天气和气候模式产生严重影响。

该论文发表后,收到了其他气候科学家褒贬不一的评价。一些人赞扬了这篇论文,而许多人则认为这些发现是不现实的。

另一组科学家在 2016 年发表的另一篇论文 后来发现,大西洋洋流关闭的可能性相对较小,并认为汉森的论文依赖于“不切实际的假设”。

在他的新论文中,汉森将那项研究称为对冰融化的“谴责”。他还指出,IPCC 的最新评估报告没有包括冰融化的预测,他在新论文中将这种遗漏比作一种审查形式。

“科学通常会承认不同的观点,并将最终的权威授予自然,”新论文指出。“在我们第一作者(汉森)看来,IPCC 不希望其权威受到挑战,并对渐进主义感到满意。谨慎有其优点,但气候的延迟反应和放大反馈使得过度保留成为一种危险。”

在回应对他新论文的批评时,汉森再次表示,“科学的保留态度”——或对新发现的一种抵抗——正在发挥作用。他引用了 社会学家伯纳德·巴伯 1961 年发表的一篇论文,该论文表明,科学家自身也会对科学发现产生抵触情绪。

汉森说,他的新发现是不现实的说法,“正是巴伯所描述的‘对发现的抵抗’这种科学保留态度的完美例证。新成果需要很长时间才能渗透到科学界。”

汉森对科学发现的抵制并不陌生。他 1988 年的证词最初震撼了政治体制,然而几十年后,全球气候行动的进展仍然过于缓慢,无法实现《巴黎协定》的气候目标。

奥本海默说,当他 20 世纪 80 年代首次在国会作证时,他预计世界各国政府将在 2000 年左右开始有意义的减排计划。

“我们没有跑在影响前面,”他说。“这可能是因为在大多数国家,人们不愿意支持强有力的政府行动……直到他们被不寻常且极具破坏性,在某些情况下是前所未有的气候事件打击。”

他现在对全球气候行动的现状持怀疑和乐观的混合态度。

“我们正在摸索前进——我们正处于一个气候变化将在一段时间内令人痛苦的时期,它将在许多地方伤害很多人,但我们可以走出困境,”他说。“我认为我们可以实现目标。但我们会吗?”

汉森用更严峻的措辞回应了他的观点。

他写道,他对自己政治中“反科学的无知思维的增加”感到惊讶。

“这就是我关注年轻人的原因,”他补充说。“他们需要了解情况并掌握控制权。”

经 POLITICO, LLC. 许可,转载自 E&E News。版权所有 2022。E&E News 为能源和环境专业人士提供重要新闻。

Chelsea Harvey covers climate science for Climatewire. She tracks the big questions being asked by researchers and explains what's known, and what needs to be, about global temperatures. Chelsea began writing about climate science in 2014. Her work has appeared in The Washington Post, Popular Science, Men's Journal and others.

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