從溫度變化到海平面上升,氣候科學充滿了矛盾的數字

從溫度變化到海平面上升,氣候科學充滿了矛盾的數字

當冰融化時,海平面就會上升。但是上升的幅度有多大,上升的速度有多快?

如果我們現在不採取積極的行動的話,全球會變暖3°C,甚至達到5°C。到2100年海平面上升0.3米,還是3米?

幾乎你會讀到的每一篇關於氣候變化的文章都充滿了數字,從1.5°C開始,我們被告知的數字代表了我們可以允許的最大溫度上升,並且避免了全球變暖的最壞影響。

但事實並非如此,而這只是混亂的開始。氣候變化研究中似乎沒有兩個數字是一致的。即使是氣候學家也經常被其他研究人員得出的數據所迷惑。

否認氣候變化的人抓住不確定性作為潛在科學錯誤的證據。其實並不是,這很複雜,就像混亂的現實世界的科學一樣。到目前為止最大的不確定性是我們,也就是我們在下個世紀究竟做什麼。不確定性的影響是雙向的:我們可能低估了世界變暖的速度和影響。

那麼,哪些數字可以確定,哪些數字不能確定呢?

地球已經變暖了多少?

作為2015年12月巴黎氣候協議的一部分,世界上幾乎每個國家都同意努力將全球平均氣溫上升幅度限制在比工業化前水平高1.5°C。

要弄清楚這意味著什麼,我們首先必須知道我們現在哪裡。不確定性從這裡開始。在跨過閾值之前,我們可能還有高達0.6°C的溫度,或者不到0.3°C的空間。

我們怎能不知道世界變暖了多少?那麼,衡量全球變暖的最好方法就是從陸地、海洋和大氣的角度來看待全球變暖。但是我們的測量集中在我們所生活的薄層上:全球平均表面溫度通常指的是離地面2米高的空氣的熱量。

我們從陸地上的數千個氣象站,以及海上的船隻和浮標上,瞭解到這種溫度是如何變化的。每一個讀數都會被檢查,看溫度是低於還是高於該地區在一年中的同一位置同一時間的長期平均溫度。然後將它們結合起來,計算出全球平均表面溫度相對於長期平均值或基線的變化情況。

這並不簡單。例如,雖然陸地上的氣象站測量的是離地面2米的空氣,但海洋觀測通常是海面溫度。而且由於你不能在充滿移動冰川的海洋中建立固定的氣象站,所以我們幾乎沒有北極的測量數據。由英國氣象局維護的HadCRUT溫度記錄,只是把北極排除在外。NASA的GISTEMP記錄根據周圍的氣象站估計北極的溫度。由於北極正在迅速升溫,NASA的數據顯示,全球變暖的幅度比英國氣象局的數據高出近0.1°C。

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圍繞基線問題的進一步混淆。全球氣溫記錄最早可以追溯到1850年,但工業時代開始於一個世紀以前。計算機模型顯示,在1850年之前,世界溫度已經上升了0.2°C。

儘管如此,1850年至1900年的平均氣溫被認為是半官方的“工業前水平”,因為這是我們有直接測量的最早時期。英國雷丁大學的埃德·霍金斯(Ed Hawkins)參與了許多相關研究,他說:“我認為,社會上沒有太大的興趣來改變這種情況。”

如果你使用氣象局的記錄,以1850至1900年為基線,到目前為止,全球變暖的溫度大約為0.9°C。使用NASA和更早的工業化前基線,已經有1.2°C了。

隨著全球變暖的趨勢遠遠超過1.5℃,這種差異就變得很小了。但如果我們真的想把變暖限制在1.5°C,那真的很重要。霍金斯說:“以1.5為例,0.1的差值是一個很大的數字。”

變暖的安全限度是多少?

不是1.5°C。之所以使用1.5°C,不是因為它是正確的數字,而是因為它很方便。1990年的一份報告得出結論認為,將全球變暖限制在1°C比2°C的上限更安全。但在1996年,由於1°C已經遙不可及,歐洲聯盟部長理事會將2°C定為目標。這導致它在2010年被聯合國通過。

2015年談判巴黎氣候協議時,面臨被水淹沒的島國需要一個更低溫度的目標。因為那時世界溫度已經升高了1°C左右,所以選擇了1.5°C。但正如政府間氣候變化專門委員會(IPCC)10月份關於這一目標的報告所表明的那樣,這不是一個安全的限制。

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越來越多的證據表明,氣候變暖正在助長打破記錄的極端現象。我們已經看到的毀滅性的風暴,令人難以置信的熱浪和肆虐的野火。什麼是安全的,現在被認為只是一個程度的問題。隨著世界變得越來越熱,全球變暖的大多數不利因素,從珊瑚褪色到更嚴重的洪水,都將變得越來越嚴重。

還有一些潛在的轉折點,比如大西洋洋流的關閉使北歐變暖。但是,由於我們不能確定這些物質在什麼溫度下會起作用,這並不能幫助建立一個“安全”的限制。

任何特定程度的變暖所帶來的危險在一定程度上取決於我們。如果我們停止在註定要在海浪中消失的海岸上建造房屋,並開始調整我們的家園以應對更大的極端天氣,我們將拯救許多人的生命。

我們什麼時候會超過1.5攝氏度的限制?

按照目前的趨勢,比1850至1900年的平均值高1.5°C的第一年很可能發生在2020年。但是,由於氣候是多年來的平均天氣,所以認為超過這個界限還為時過早。在厄爾尼諾(ElNio)期間,這個閾值可能被跨越,在這段時間裡,暖水橫跨太平洋,並暫時提高全球地表溫度。當這一切過去的時候,氣溫還會再下降一點。

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一個合理的定義是,當平均、長期的溫度上升超過1.5°C時,我們將超過這個極限。按照目前的軌跡,這很可能在2040年左右發生,許多科學家和政治家對達到1.5°C採用了略有不同的定義。政府間氣候變化專門委員會(IPCC)報告中關於1.5°C目標的幾乎所有情景都涉及在本世紀中葉超過1.5°C閾值後,到2100年將溫度上升再恢復到低於這個閾值。

如果你積攢了大量的溫度債務,唯一的還債方法就是通過清除大量的二氧化碳來降低大氣中的二氧化碳含量,這就是在溫度過高後讓溫度恢復到原來的水平。目前,我們有許多小範圍捕獲碳的方法,但沒有一種技術能夠在大範圍上扭轉幾十年來化石燃料燃燒的趨勢。

即使我們可以把溫度降低,但如果我們超過1.5°C,影響將會更嚴重,因為在未來幾十年裡,變暖的速度將會更快。這可能會觸發一些無法迅速逆轉的臨界點,比如亞馬遜雨林的消亡。

二氧化碳會導致多大程度的變暖?

這也許是所有氣候科學中最棘手的問題。二氧化碳通過吸收更多的太陽熱量直接使地球變暖,這很容易。

但它也觸發了影響全球溫度的各種反饋。例如,變暖的加劇意味著更多的水蒸氣,這是一種強大的溫室氣體。雲的行為也會立即改變。

其他的反饋需要幾千年的時間。例如,隨著巨大的反射性冰原融化,氣候變暖將得到放大,取而代之的是吸收大部分陽光的土地和水。更令人困惑的是,我們正在向大氣中排放的各種其他汙染物,其中一些具有冷卻作用。這不僅使我們很難確定二氧化碳變暖的程度,而且也很難計算出我們需要做些什麼來限制變暖,因為這也取決於這些汙染物的變化程度。

衡量氣候敏感性的一個普遍標準是,在二氧化碳水平翻番後的幾十年和幾個世紀裡,會有多少變暖發生。研究結果表明,最有可能的值是3°C,但可能的值從2°C以下到5°C以上不等。如果排放量繼續增加,則在不到50年的時間內,二氧化碳水平將是工業化前水平的兩倍。

雖然我們越來越相信,合理區間的低值是可以排除的,但高值的長尾是不能排除的。今年早些時候,一些氣候科學家警告說,我們可能大大低估了風險,如果地球確實變暖了至少2攝氏度,可能就無法再阻止它再變暖幾度。

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我們還能排放多少二氧化碳?

即使我們不確定氣候對二氧化碳和其他溫室氣體的敏感度的確切數值,很明顯,重要的是它們在大氣中的含量。為了簡化問題,氣候科學家已經開始談論碳預算:我們可以排放多少二氧化碳。

由於二氧化碳在大氣中停留了許多世紀,二氧化碳總排放量和累積排放量及其在大氣中的含量之間存在著相當直接的聯繫。那麼1.5°C的預算是多少?

挪威國際氣候研究中心的格倫·彼得斯(Glen Peters)稱,大多數碳預算都是“超額預算”。這些說明了我們可以排放多少二氧化碳,直到溫度上升到1.5°C為止。

政府間氣候變化專門委員會(IPCC)2013年的一份報告估計,要想將變暖限制在1.5°C的可能性達到66%,2018年的碳預算僅為1180億噸二氧化碳。在最新的報告中,這一數字為4200億噸。

更高的預算在一定程度上是一些真正的好消息的結果。早些時候的計算依賴於過去一個世紀的估計排放量,並使用了一組稍高溫度上升的計算機模型。更精確的數字和更好的模型導致了二氧化碳排放量的增加。

但是,政府間氣候變化專門委員會的最新報告承認,預算可能因我們已經考慮過的原因而大不相同。例如,使用不同的溫度記錄可以使預算低至2580千億噸或高達5700億噸。

即使是這些數字也掩蓋了巨大的不確定性。根據氣候敏感性和歷史基線,預算可能會有6500億噸或更高。此外,報告還說,如果溼地釋放更多的甲烷,融化的永久凍土釋放更多的碳,則預算將比預期低1000億噸。

如果你在蹦極跳,這個預算就相當於繩索的長度,需要限制好繩索的安全長度,避免被砸到地上。

海平面會漲到多高?

在大約12萬年前冰河時代之間的溫暖時期,氣溫比1850年至1900年高出約1°C,海平面高出6至9米。換句話說,即使我們將變暖限制在1.5°C以內,格陵蘭和西南極洲的大部分冰仍有可能消失,這將足以使海平面上升5米或更高。

如果我們實際上是朝著一個溫度高出3或4°C的可能前進,這會導致海平面上升20米以上。由於地球的溫度現在比最近任何一個溫暖時期的升溫都要快得多,對於地球過去溫度的研究對我們的未來並不是一個很好的指南。

從溫度變化到海平面上升,氣候科學充滿了矛盾的數字

普遍的看法是,這將需要許多世紀或幾千年的時間。政府間氣候變化專門委員會的預測是,在氣溫升高1.5°C的世界裡,海平面將上升0.3至0.8米,如果排放量不加控制,到本世紀末將上升0.5至1米。如果天氣繼續保持溫暖,在22世紀及以後會有更大的海平面上升。

一些科學家認為這些預測是保守的。南極洲的冰層融化速度比預期要快得多,2016年的一項基於冰原計算機模型的研究表明,到2100年,海平面可能上升3米。

我們要多長時間才能扭轉局面?

“科學家說,我們還有12年的時間來拯救世界。”這似乎是許多人從政府間氣候變化專門委員會(IPCC)最新報告中得到的信息-但報告並不是這麼說的。

的確,按照目前的排放量,我們將在大約12年內超過該報告“最有可能”的剩餘碳預算。但正如我們所看到的,碳預算處於廣大範圍的中點,1.5°C的目標本身就是一個武斷的目標。

否認氣候變化的人會指出:在此之前也已經多次被告知,只有"XX"年的時間來拯救地球。因此,專注於任意的最後期限可能不是總結科學的最好方法。

英國利茲大學的皮爾斯·福斯特(Pier Forster)表示:“我個人不喜歡這12年。事實上,我們必須立即採取比以往任何時候都更大的行動。”

在令人困惑和相互衝突的數字的泥沼中,有兩件事仍然清晰可見。首先,我們必須將全球淨排放量降至零,而且我們越快做到這一點,我們大家的境況就會越好。第二,事情變得多糟的部分取決於我們做了多少準備。我們需要認真地適應一個更溫暖的星球上的生活。


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