2010年代几乎可以肯定是自有记录以来最热的十年——而且它也显示了这一点。世界燃烧、融化和洪水泛滥。热浪打破了全球各地的温度记录。冰川以加速的速度流失冰量。海平面持续上升。
与此同时，科学家们一直在努力解开这个迅速变暖的星球的混乱局面。
在过去的十年中，科学家们大大提高了他们将气候变化与极端天气事件联系起来的能力。他们在对冰盖的理解上取得了突破。他们提出了关于北极变暖影响的关键问题。他们改进了对未来气候变化的预测。
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随着又一个十年的开始，科学家们表示还有更多问题需要解答。我们向各个学科的气候研究人员询问了2020年代最重要的优先事项和最热门的话题。以下是他们的说法。
北极之谜
北极的升温速度比地球上任何其他地方都快，气温上升速度至少是全球平均水平的两倍。许多科学家认为，了解北极变暖的后果对于准确预测全球气候变化至关重要。
其中一些联系是直接的。流入海洋的融化北极冰可以升高全球海平面。融化的永久冻土层可以将大量的二氧化碳和甲烷释放到大气中，从而可能加速全球变暖的速度。
另一些则更具争议性。
在过去的十年中，关于北极变暖对全球气候和天气模式，尤其是在中纬度地区的影响，引发了越来越多的科学辩论。
一些观测研究指出，北极变暖与美国、欧洲和亚洲部分地区的天气事件之间存在统计联系——例如，海冰缩小与西伯利亚寒冬之间的联系，或北极热浪与美国极端冬季天气之间的联系。
问题是模型很难捕捉到驱动这些联系的原因。
伍兹霍尔研究中心的北极气候专家詹妮弗·弗朗西斯说：“没有人认为北极冰川融化会影响天气模式，问题在于具体如何影响。”“因此，找出模型中不正确的地方将是一个主要重点。如果没有真实的模型，就很难用它们将北极的影响与其他可能因素区分开来。”
美国宇航局气候学家克莱尔·帕金森认为，解决这场辩论将需要“数据和建模的结合”。许多科学家已经在努力解决这个问题。
一个名为“极地放大模型比对项目”的正在进行的项目正在进行一系列协调的模型实验，所有实验都使用相同的标准方法，以研究北极气候及其与全球其他地区的联系。专家表示，这些类型的项目可能有助于解释为什么不同小组使用不同方法进行建模研究并不总是得到相同的结果。
阿拉斯加大学费尔班克斯分校的北极和大气科学家张翔东表示，与此同时，改进北极气候模型中物理过程的表示方式也至关重要。
除了这场辩论之外，关于北极气候仍有重大问题需要解决。科学家们知道北极正在以惊人的速度升温——但他们仍在调查所有原因。
研究人员认为，可能是多种反馈过程在起作用。海冰和积雪有助于将阳光反射出地球。当它们融化时，它们会让更多的热量到达地表，使当地气候变暖，并导致更多的融化发生。
张翔东在一封电子邮件中说，未来十年的一个关键问题是“每个物理过程分别起什么作用，以及这些过程如何协同工作”来驱动加速变暖。
弗朗西斯认为，解开这些反馈将有助于科学家更好地预测北极未来变暖的速度——以及他们应该预期其后果发生的速度。这些后果包括海冰消失、永久冻土层融化和格陵兰冰盖融化。
海洋与冰
海平面上升是气候变化最严重的后果之一，有可能使全球沿海地区的数百万人流离失所。
目前，世界海洋的平均上升速度约为每年 3 毫米。随着时间的推移，上升速度似乎正在加快。这听起来可能不多，但科学家们已经记录了全球许多地方沿海洪水的增加。
准确预测未来海平面上升的速度是气候科学中最重要的优先事项之一。未来海平面上升的最大不确定因素之一是格陵兰和南极冰盖的行为，这两个冰盖每年都向海洋倾泻数十亿吨冰。
最近的卫星研究发现，这两个地方的冰损失都在加速。南极洲的冰损失量约为 1990 年代的 三倍，而格陵兰的冰损失量可能比前几十年高出七倍。
哥伦比亚大学冰盖专家马可·特德斯科认为，调查驱动加速的过程——然后利用这些知识来微调未来海平面上升的预测——是 2020 年及以后的一个关键优先事项。
他问 E&E 新闻：“我们如何将我们确实了解的物理过程（很可能在未来十年内来自格陵兰和南极洲的加速）与海平面上升的影响联系起来？”“我们又该如何解释我们仍然无法预料的潜在冲击呢？”
一些科学家担心，随着格陵兰和南极洲的冰损失持续加速，冰盖的部分区域最终可能会变得不稳定并完全崩塌——从而导致灾难性的海平面上升。
近年来，科学家们发现，温暖的洋流正在帮助从底部向上融化一些冰川，格陵兰和南极洲西部部分地区尤其如此。特德斯科说，更好地了解海洋与冰之间的关系是冰川专家的首要任务。
与此同时，监测水在冰面顶部融化和移动的方式也是一个主要优先事项。在格陵兰，气候驱动的大气流（如急流）行为的变化可能正在帮助推动更多的地表融化。
特德斯科说：“重要的是要了解格陵兰的质量损失如何与我们目前目睹的大气环流的近期变化联系起来。”
极端天气事件
过去十年见证了气候研究领域“归因科学”的飞跃式发展——气候变化与极端天气事件之间的联系。
过去人们认为这是不可能的，但科学家现在能够估计全球变暖对个别事件（如热浪或飓风）的影响。仅在过去几年中，科学家们就发现，现在发生的一些事件在没有人为造成的气候变化的世界中是不可能发生的。
随着归因科学的进步，研究人员已经能够处理越来越复杂的事件，如飓风和野火，这些事件以前过于复杂，无法有信心地评估。他们的速度也更快了——研究人员现在几乎可以实时评估一些极端事件。
一些组织正在努力开发复杂的归因服务，类似于天气服务，将在极端事件发生后立即发布分析报告。德国国家气象局；英国气象局；以及欧洲中期天气预报中心的哥白尼计划都已开始探索此类项目。
与此同时，科学家们正在努力改进他们对变暖世界中未来极端事件的预测。
到目前为止，气候模型预测，随着气候持续变化，许多极端天气事件将更频繁地发生，或者变得更严重。热浪将更热，飓风将加强，强降雨事件在某些地方可能更频繁地发生，而另一些地方的干旱可能会更长。
利兹大学普里斯特利国际气候中心主任皮尔斯·福斯特认为，继续改进这些类型的预测——然后以有用的方式将其传达给将受其影响的社区——是一项主要优先事项。
他指出，在预测极端天气事件时，通常存在很大的不确定性——不同的气候模型有时会产生截然不同的结果。但是，为了调查和缩小这些不确定性，运行足够次数且分辨率足够高的模型通常既昂贵又耗时。
福斯特说，解决这个问题是未来几年气候建模的关键挑战之一，他指出“我们需要巧妙地利用模型进行预测，以及如何测试它们。”
预测未来
给定一定水平的温室气体排放量，预测地球将变暖多少似乎是气候建模最简单的目标。但这比听起来更难。
气候模型并不总是就地球对温室气体排放的精确敏感性达成一致——尽管它们确实倾向于落在一定的范围内。例如，如果全球二氧化碳浓度增加一倍，过去十年的模型倾向于预测地球将升温 1.5 到 4.5 摄氏度。
世界各地的科学家正在研究一套新的更新的气候模型，这些模型将用于为政府间气候变化专门委员会未来发布的报告提供信息。但加州大学伯克利分校的气候科学家泽克·豪斯法瑟表示，有一个问题已经引起了关注——到目前为止，较新的模型似乎预测的气候敏感性比旧模型高得多。
他对 E&E 新闻说：“高端要高得多。”“有许多模型的气候敏感性高于 4.8 度，甚至高达 5.6 度。”
只有大约 20 个新模型提交了结果；在项目完成之前，还会有更多的模型涌入。正如豪斯法瑟指出的那样，其他最近的研究表明，地球的气候敏感性实际上可能比旧模型显示的范围更窄。
但在准确预测未来变暖比以往任何时候都更加紧迫的时候，这是需要牢记的事情。
豪斯法瑟说：“其中一些模型偏高这一事实很有趣，但这并不一定意味着我们应该比其他证据更相信它们。”“这只是反映了气候敏感性是我们气候预测中仍然存在的巨大不确定性来源。”
与此同时，气候建模师也在努力以其他方式改进他们的预测。模型能够捕捉到越来越复杂的过程，随着它们的进步。但科学家们仍然专注于改进一些关键领域。
例如，云被认为对气候系统有重大影响。但众所周知，它们很难在气候模型中重现。豪斯法瑟指出，碳循环的某些方面在模型中也表现不足——例如，森林和海洋吸收或释放温室气体到大气中的方式。
科学家们还在努力为他们的建模项目开发更现实的气候情景。豪斯法瑟认为，过去，许多研究都集中在“一切照旧”的气候情景上，这表明未来的温室气体排放率很高，煤炭持续扩张，以及其他可能不再符合现实的关于工业和社会经济学的假设。
虽然全球气候行动在实现《巴黎气候协定》的目标方面仍然严重滞后，但未来可能并不像以前的“一切照旧”气候研究表明的那样糟糕。将新研究的重点放在更现实的情景上，可能对试图为未来规划的政策制定者和社区更有用。
豪斯法瑟说：“在许多方面，未来可能性的范围正在缩小。”“随着我们越来越接近 2100 年，并且随着世界采取更多的气候行动，最坏情况下的 4 度以上变暖情景的可能性要小得多。”
经 E&E 新闻许可，转载自 Climatewire。E&E 在www.eenews.net提供每日重要的能源和环境新闻报道。