如果化石燃料消耗量继续以目前的速度增长，海平面可能每年上升三厘米。这样的增长将相当于目前每年约三毫米上升速度的十倍。但根据气候变化未来影响的最新计算机模拟，如果化石燃料的燃烧持续不减，南极洲巨大的冰盖可能会大量融化，并加速海水的上升。
科学家们之前认为，南极洲东部巨大的冰盖相对安全，需要数千年的时间，全球气温升高才会开始融化它们。但是新的模拟，发表在科学进展9月11日的文章中，表明南极洲的冰层更加脆弱——因此海平面上升可能会更糟。
“如果我们燃烧掉所有的化石燃料，人类确实可以融化南极洲的所有冰，”里卡达·温克尔曼说，她是一位受过物理学训练的科学家，现在在波茨坦气候影响研究所从事计算机模型研究。“我们今天在短短几十年内排放温室气体所做的事情，将引发未来许多代人都会感受到的变化。”
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图片由肯·卡尔代拉和里卡达·温克尔曼提供
南极洲之旅激发了温克尔曼对最寒冷大陆冰层寿命的兴趣，因为二氧化碳继续在大气中积累。“亲眼看到冰层——它令人难以置信的美丽和巨大的质量——真的令人印象深刻，”她回忆起她在研究船极星号上的时光。
为了探索全球变暖对南极洲的长期影响，温克尔曼与斯坦福大学卡内基科学研究所的气候科学家肯·卡尔代拉合作，他将自己对气候科学的兴趣部分归因于1979年纽约时报文章，该文章警告称南极冰的流失将导致“ widespread floods”（大范围洪水）。该团队使用布里斯托尔大学的安迪·里奇韦尔开发的计算机模型，该模型模拟了大气和海洋如何对温室气体水平的升高做出反应，将来自各种污染总量的不断升高的温度输入到波茨坦大学的安德斯·莱弗曼开发的冰盖模型中。模拟结果表明，冰层将如何流动和减少，因为它会因大气和海洋中的温度变化而融化，无论是变暖导致降雪增加，还是冰川高度降低导致额外融化。研究人员模拟了碳排放量的增加，范围从额外930亿吨（代表目前速度下再消耗十年的化石燃料）到高达12万亿吨（来自已发现和可采储量的煤炭、石油和天然气的碳总量），时间跨度为未来几个世纪。一吉吨等于十亿公吨碳，而目前化石燃料的燃烧导致每年约有100亿公吨碳（10吉吨）进入大气层。
模拟结果表明，如果再有5000亿吨碳最终进入大气层——这个量将需要在本世纪末之前实现摆脱化石燃料的转型——海平面将在千年之内上升超过一米。在最坏的情况下，如果所有化石燃料在未来几个世纪内被燃烧殆尽，海平面可能以每世纪三米的速度上升，并在10,000年内上升多达50米。这不仅在人类文明繁荣的10,000多年中是前所未有的，而且还将使纽约、汉堡、拉各斯、上海、悉尼和里约热内卢等沿海城市走向毁灭，目前有超过十亿人居住在这些城市。“每十吉吨碳会导致海平面在1000年内上升或多或少三厘米，”卡尔代拉指出。
像世界各地海岸线上的人类同胞一样，南极洲的居民——海鸟、企鹅和海豹等——将失去作为他们唯一家园的冰层。虽然其中一些动物可能会在动物园找到家园，但大多数依赖冰层的物种将在下一个千年面临野外灭绝的潜在风险。并且推测性的冰层保护技术，例如在同温层中掺入硫酸以模拟火山的冷却效应，很可能也无济于事。“冰盖一旦消失，就很难恢复，”卡尔代拉说，他也在研究这种有时被称为地球工程的气候干预措施。
拯救南极洲西部部分地区的冰层可能已经为时已晚。最近的研究表明，随着温暖的海水从巨大的冰川下方涌入，阿蒙森海盆的冰盖可能已经过了不归路。因此，即使大气中不再积累过多的二氧化碳，冰层也将继续融化。由于这种融化，以及格陵兰岛冰盖和山地冰川的减少以及变暖海水的膨胀，海平面上升——无论是快速还是缓慢——都将伴随我们数千年。
模拟进一步揭示，如果超过一万亿公吨碳被排放到大气中，南极洲东部也可能面临同样的命运。“让我吃惊的是南极洲东部冰盖融化的速度，”卡尔代拉说。“在最后一个冰河时代末期，巨大的北半球冰盖融化大约花了10,000年，所以我假设南极洲东部要发生大量融化也需要10,000年。”相反，广泛的融化可能会在200年内发生，这取决于最终排放多少碳。
然而，如果气温升高能够控制在不超过2摄氏度——大致相当于再排放5000亿吨碳，或总共一万亿公吨——那么海平面上升可能最终达到约两米。
这些情景未来如何发展将受到今天正在做出的具体区域基础设施选择的深刻影响。例如，在佛罗里达州今天决定建造哪种类型的发电厂，可能会决定该州的大部分地区是否会在几个世纪内消失在水下。“避免排放确实是唯一可行的途径，”卡尔代拉说。
模拟对数十亿沿海居民也具有实际意义。如果本世纪海平面仅略微上升，一种有效的适应形式将是建造海堤。然而，如果海平面以每年三厘米的速度膨胀，任何海堤都将无济于事，沿海撤退将成为更可行的选择。
除非人们停止像下水道一样向大气中倾倒二氧化碳，否则南极洲的冰层——以及全球所有其他冰盖——可能会面临不可阻挡的融化。二氧化碳一旦排放，可以在大气中停留数千年，像厚厚的毯子一样吸收额外的热量。“知道变暖房间里的冰块最终会融化，肯定比准确地说出它会消失得有多快要容易得多，”温克尔曼说。“我当然希望人类不会选择燃烧所有化石燃料，仅仅因为我知道后果将是多么巨大。”