地球将在 2036 年跨越气候危险阈值

《华尔街日报》称：“气温已经停滞了 15 年——没有人能正确解释它。”《每日邮报》称：“全球变暖‘暂停’可能会持续 20 多年，北极海冰已经开始恢复。” 大众媒体充斥着此类令人安心的气候说法，但它们充其量是具有误导性的。全球变暖仍在持续，并且仍然是一个紧迫的问题。

这种误解源于数据显示，在过去十年中，地球平均表面温度上升的速度有所放缓。该事件通常被称为“暂停”，但这是一种用词不当：气温仍在上升，只是没有前十年那么快。重要的问题是，短期放缓预示着未来世界变暖的程度如何？

政府间气候变化专门委员会（IPCC）负责回答此类问题。为了回应这些数据，IPCC 在其 2013 年 9 月的报告中降低了其未来变暖预测的一个方面。其每五到七年发布的预测推动了全球气候政策，因此即使是微小的变化也引发了关于地球变暖速度以及我们有多少时间来阻止它的辩论。IPCC 尚未权衡变暖的影响或如何缓解变暖，它将在今年 3 月和 4 月到期的报告中进行权衡。然而，我进行了一些我认为现在可以回答这些问题的计算：如果世界继续以目前的速度燃烧化石燃料，它将在 2036 年跨越环境破坏的阈值。“虚假暂停”可能会为地球争取到该日期之后几年额外的时间来减少温室气体排放并避免跨越——但只有几年。

支持科学新闻报道

如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。

敏感的辩论
全球变暖的戏剧性性质在 2001 年引起了全世界的关注，当时 IPCC 发布了一张由我的合著者和我设计的图表，该图表被称为“曲棍球棒”。曲棍球棒的柄，水平并从左到右缓缓向下倾斜，表明在近 1000 年的时间里（远至我们的数据追溯到的时间），北半球的温度变化不大。曲棍球棒右侧向上翘起的棒头，表明自 1800 年代中期以来出现了突然且前所未有的上升。该图表成为气候变化辩论中的焦点，因此，我不情愿地成为了公众人物。在其 2013 年 9 月的报告中，IPCC 将曲棍球棒的时间线向前延伸，得出结论，最近的变暖可能至少是 1400 年来前所未有的。

尽管地球在过去一个世纪经历了异常变暖，但要估计还会发生多少变暖，我们需要知道温度将如何响应持续的人为大气温室气体（主要是二氧化碳）的增加。科学家将这种响应能力称为“平衡气候敏感度”（ECS）。ECS 是衡量温室气体加热效应的常用指标。它表示大气中 CO ₂ 浓度加倍且气候随后稳定（达到平衡）后，地球表面预计会发生的变暖。

工业化前的 CO ₂ 水平约为百万分之 280 (ppm)，因此加倍大致为 560 ppm。科学家预计，如果各国继续像现在这样燃烧化石燃料（“一切照旧”情景），而不是减少化石燃料的使用，那么本世纪晚些时候就会发生这种加倍。大气对 CO ₂ 升高越敏感，ECS 就越高，温度上升的速度就越快。ECS 是给定特定化石燃料排放情景下预期变暖程度的简写。

很难确定 ECS 的确切值，因为变暖受到反馈机制的影响，包括云、冰和其他因素。不同的建模组对这些反馈的精确影响得出不同的结论。云可能是最重要的。它们既可以通过阻挡入射阳光来产生冷却效果，也可以通过吸收地球向太空辐射的一些热能来产生变暖效果。这些效应中哪一种占主导地位取决于云的类型、分布和高度——气候模型难以预测。其他反馈因素与温暖的大气中将有多少水蒸气以及海冰和大陆冰盖融化的速度有关。

由于这些反馈因素的性质不确定，IPCC 提供了 ECS 的范围，而不是单个数字。在 9 月份的报告（IPCC 的第五次主要评估）中，专家组确定了 1.5 至 4.5 摄氏度（约 3 至 8 华氏度）的范围。IPCC 降低了范围的下限，从其 2007 年发布的第四次评估报告中设定的 2 摄氏度降至 1.5 摄氏度。IPCC 将下限降低基于一条狭隘的证据：过去十年地表变暖的放缓——是的，虚假的暂停。

许多气候科学家（包括我自己）认为，十年时间太短，无法准确衡量全球变暖，而且 IPCC 过度受到这一个短期数字的影响。此外，对速度减缓的其他解释并不与大量证据相矛盾，这些证据表明气温将继续上升。例如，过去十年火山爆发的累积效应，包括冰岛火山埃亚菲亚德拉冰盖火山（Eyjafjallajökull），可能对地球表面产生了比大多数气候模型模拟中考虑的更大的冷却效应。太阳输出也略有但可测量的下降，这在 IPCC 的模拟中没有考虑在内。

海洋吸收热量的自然变率可能也发挥了作用。在过去十年的后半段，拉尼娜现象持续在热带太平洋东部和中部地区，使全球表面温度比平均水平低约 0.1 摄氏度——与长期全球变暖相比，这是一个很小的影响，但在十年内却是一个很大的影响。最后，最近的一项研究表明，北极温度抽样不完整导致低估了全球实际变暖的程度。

所有这些合理的解释都不意味着气候对温室气体不太敏感。其他测量结果也不支持 IPCC 修订后的 1.5 摄氏度的下限。当所有形式的证据结合起来时，它们都指向 ECS 最可能的值接近 3 摄氏度。事实证明，IPCC 实际上在其第五次评估报告中使用的气候模型暗示了更高的值 3.2 摄氏度。换句话说，IPCC 的 ECS 下限可能对未来的世界气候没有太大的意义——虚假暂停也没有。

然而，为了论证起见，让我们表面上接受暂停。如果实际 ECS 比之前认为的低半度，这意味着什么？它会改变一切照旧燃烧化石燃料带来的风险吗？地球会以多快的速度跨越临界阈值？

与命运的约会：2036 年
大多数科学家都认为，高于工业化前时期温度 2 摄氏度的变暖将损害文明的所有部门——食物、水、健康、土地、国家安全、能源和经济繁荣。如果我们继续以一切照旧的速度排放 CO ₂ ，ECS 是何时会发生这种情况的指南。

我最近通过将不同的 ECS 值代入所谓的能量平衡模型来计算假设的未来温度，科学家们使用该模型来研究可能的气候情景。计算机模型确定平均表面温度如何响应不断变化的自然因素（如火山和太阳）以及人为因素（温室气体、气溶胶污染物等）。（尽管气候模型有批评者，但它们反映了我们描述气候系统如何运作的最佳能力，基于物理学、化学和生物学。而且它们拥有经过验证的记录：例如，最近几年的实际变暖是由几十年前的模型准确预测的。）

然后，我指示模型在一切照旧的温室气体排放假设下向前预测。我一次又一次地运行模型，ECS 值范围从 IPCC 的下限（1.5 摄氏度）到上限（4.5 摄氏度）。ECS 为 2.5 摄氏度和 3 摄氏度的曲线最接近仪器读数。ECS 显着降低（1.5 摄氏度）和升高（4.5 摄氏度）的曲线根本不符合最近的仪器记录，这进一步证实了它们不现实的观点。

令我惊奇的是，我发现对于 3 摄氏度的 ECS，我们的地球将在 2036 年跨越危险的 2 摄氏度变暖阈值，距离现在仅 22 年。当我考虑较低的 ECS 值 2.5 摄氏度时，世界将在 2046 年跨越阈值，仅晚 10 年 [参见第 78 页和 79 页的图表]。

因此，即使我们接受较低的 ECS 值，它也几乎不能标志着全球变暖的结束，甚至不能标志着暂停。相反，它只是为我们争取了一点时间——可能是宝贵的时间——来阻止我们的星球跨越阈值。

谨慎乐观
这些发现对我们所有人为防止灾难必须做的事情具有重要意义。3 摄氏度的 ECS 意味着，如果要将全球变暖永远限制在 2 摄氏度以下，我们需要将 CO ₂ 浓度保持在远低于工业化前水平两倍的水平，更接近 450 ppm。具有讽刺意味的是，如果世界大幅减少煤炭燃烧，那将减少 CO ₂ 排放，但也会减少大气中阻挡太阳的气溶胶（如硫酸盐颗粒），因此我们必须将 CO ₂ 限制在约 405 ppm 以下。

我们正在顺利地超越这些限制。2013 年，大气 CO ₂ 在有记录的历史中首次短暂达到 400 ppm——根据地质证据，甚至可能是数百万年来的首次。为了避免突破 405 ppm 的阈值，化石燃料的燃烧基本上必须立即停止。为了避免 450 ppm 的阈值，全球碳排放量可能只会再增加几年，然后必须每年下降几个百分点。这是一项艰巨的任务。如果 ECS 确实为 2.5 摄氏度，那将使该目标更容易实现。

即便如此，仍有相当大的理由感到担忧。将 CO ₂ 限制在 450 ppm 以下将阻止变暖超过 2 摄氏度的结论是基于对气候敏感度的保守定义，该定义仅考虑气候系统中的所谓快速反馈，例如云、水蒸气和海冰融化的变化。一些气候科学家，包括美国国家航空航天局戈达德空间研究所前负责人詹姆斯·E·汉森，表示我们还必须考虑较慢的反馈，例如大陆冰盖的变化。汉森和其他人认为，当考虑到这些因素时，我们需要回到 20 世纪中期存在的较低水平的 CO ₂ ——约 350 ppm。这将需要广泛部署昂贵的“空气捕获”技术，该技术可以主动从大气中去除 CO ₂ 。

此外，变暖 2 摄氏度是“安全”限制的观点是主观的。它基于全球大部分地区何时将面临潜在的不可逆转的气候变化。然而，破坏性变化已经降临到某些地区。在北极地区，海冰的消失和永久冻土的融化正在对土著人民和生态系统造成严重破坏。在低洼岛国，由于海平面上升和侵蚀，土地和淡水正在消失。对于这些地区，当前的变暖以及已经排放的 CO ₂ 保证的进一步变暖（至少 0.5 摄氏度）构成了当今破坏性的气候变化。

让我们希望 2.5 摄氏度的较低气候敏感度是正确的。如果是这样，它会带来谨慎的乐观情绪。它鼓励我们相信我们可以避免对地球造成无法弥补的损害。也就是说，如果——并且只有当——我们接受从我们对化石燃料能源的依赖过渡的紧迫性时。