大约 2000 名气候科学家本周涌向巴黎，在 12 月份于法国首都举行的关键谈判之前，深入探讨他们的研究。在之前政策谈判令人沮丧的失败之后，科学家们热衷于重申其利害关系。尽管减少温室气体排放的紧迫性是讨论的主要话题，但研究人员还组织了这次名为“气候变化下的共同未来”的会议，以讨论他们领域的未来，该领域仍然存在许多未解之谜。《自然》杂志向与会者询问了气候科学家面临的一些最紧迫的研究问题
了解气候敏感性
随着大气中二氧化碳的全球浓度持续上升，研究人员需要更好地掌握全球气温将如何响应。这意味着要缩小“气候敏感性”的数值，即大气中二氧化碳浓度给定上升所引起的气温升高。这个数字令人不安地不确定，因为它取决于对云、水蒸气和海冰的理解不深的反馈效应。政府间气候变化专门委员会在其最新报告中估计，如果二氧化碳浓度增加一倍——例如，从工业化前的 270 ppm（百万分之一）增加到大约 540 ppm——全球气温可能会在 1.5 °C 到 4.5 °C 之间上升。报告补充说，反馈可能会导致更高的数值。
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3 月份全球每月二氧化碳浓度超过 400 ppm，这可能是数百万年来的第一次，研究人员认为，将全球变暖限制在比工业化前温度高 2°C 的机会——这是广泛接受的危险气候变化的阈值——正变得越来越渺茫。“我们的排放情景很容易超过 2°C，”英国埃克塞特大学的气候科学家理查德·贝茨说。“问题是，多少以及何时？”
“我们正在进入未知领域，”巴黎动态气象实验室的气候研究员桑德琳·博尼说。“目前尚不确定我们会在哪个二氧化碳水平退出安全区，而且如果这样做可能会发生什么尚不清楚。”
改进大气环流模型
为了精确了解二氧化碳水平上升的含义——不仅在全球范围内，而且在区域层面上——研究人员需要能够更好地解析大气中的云和海洋中的涡流的气候模型。
“大气环流控制着哪里干燥或过热，哪里下雨，哪里不下雨，以及哪里形成并袭击强风暴，”博尼说，他将在 7 月 7 日就气候科学的未来发表演讲。“如果我们能够运行能够解析云层和对流的模型——并且如果我们能够确定它们是正确的——我们将能够回答许多问题。”
尽管计算成本高昂，但这些模型正逐渐被采用。但是，科学理解也受到全球风观测不足的限制。博尼表示，欧洲航天局的风廓线任务“大气动力任务风神号”计划于明年发射，有望推进气候研究。它将使用激光系统每小时生成约 100 个不同高度的风强度和方向的 3D 剖面。这些数据将阐明全球大气环流、降水系统以及臭氧和气溶胶的传输。
对灾难性“临界点”的早期预警
科学家表示，如果全球变暖超过 4°C，地球气候系统的某些大规模组成部分极有可能发生变化——或越过“临界点”——对气候和生态系统造成潜在的灾难性后果。这可能包括南极洲和格陵兰冰盖的融化、亚马逊雨林的枯死或平衡热量的北大西洋环流的崩溃。
一些研究人员希望通过检查不同纬度海洋环流的强度来及早预警即将到来的变化。英国资助的快速气候变化监测阵列计划自 2001 年以来一直在特定北部纬度跟踪海洋环流，并发现其在不同深度的强度出现惊人的大波动。但目前尚无法确定平均环流强度是否在下降。
同样在埃克塞特大学的气候科学家蒂姆·伦顿对早期发现并不乐观。“系统从小扰动中恢复的速度是其稳定性的指标，但要获得接近临界点的可靠早期预警还很遥远，”他说。
伦顿表示，避免灾难性气候破坏的更安全方法是到本世纪中叶停止碳排放。但他将于 7 月 8 日在巴黎会议上提出的成本效益评估结果表明，这一壮举将需要每吨碳排放量超过 500 美元的碳税——至少比大多数国家为阻止气候变化而愿意考虑的水平高出一个数量级。
适应气候变化
由于化石燃料可能会在未来几十年内推动排放，因此会议的另一个主题将是如何适应气候变化的影响。
适应的想法范围从大型工程项目到大量成本较低的解决方案。例如，在农业方面，一些非洲和亚洲国家现在使用信息系统，使贫困农民能够下载实时土壤数据和施肥建议。
但贝茨警告说，研究人员必须在合理的预防措施和误导的行动主义之间取得微妙的平衡。“我们不能等到海平面上升的程度等因素完全确定，”他说。“但您也不想现在就花费数十亿美元用于可能后来被证明是不必要的大规模适应措施。”
他说，我们不应该现在建造庞大而昂贵的东西，而应该采取可以在以后修改和升级的合理规模的措施。好的例子包括伦敦的防洪系统（泰晤士河闸）和荷兰的三角洲工程——一个保护荷兰海岸线的大型防洪系统。贝茨补充说，从防洪到水资源管理和灌溉计划，任何适应工作都需要以严谨的地球和气候观测为指导。
本文经许可转载，并于2015 年 7 月 7 日首次发表。