零碳排放难以阻止气温微升的“历史惯性”

即使二氧化碳的排放突然停止,滞留在大气层的二氧化碳在数百年的时间仍然持续地“加热”地球,而彻底停止二氧化碳的排放还是一种理想的期待。全球气候由变暖转为变冷的可能性极小。《自然》杂志气候变化栏目发表了普林斯顿大学研究人员的一项成果,他们研究了“零碳排放”与全球变暖相互关系。科学团队在论文中指出,只需少数量的碳、而不是之前预期的大量的将会引起全球气温的上升,而全球气温上升的幅度将会达到科学家预测的对人类生活和生态环境构成威胁的程度。科学团队模拟了一种地球大气的状态,大气层的碳含量达到了18000亿吨,然后,假设全球的二氧化碳排放突然停止、或模拟碳排放的增量为零的场景,科学团队推测,在碳排放不再增加之后的1000年,在大气层中累积的二氧化碳依然具有一定强度的捕获热量的功能。

科学团队模拟了零碳排放的情形,在之后的20年,地球上的海洋和陆地发挥了吸收碳的功效,大气层的碳含量将会减少40%,经过1000年变迁,大气的碳含量将会消失80%,在开始阶段碳含量的减少速度很快,在后期阶段碳含量的减少速度很慢。仅考虑碳含量单一因素的作用,大气层二氧化碳含量的下降导致了凉爽的气候,然而,大气层累积的二氧化碳持续地捕获热量,这种过程表现为一种发散的轨迹。经过一个世纪,大气碳含量的下降产生了凉爽效应,然而,地球气温还将上升0、37度、或0、66华氏度,在零碳排放实施之后的400年,海洋吸收的大气热量变得越来越少。从工业化之前到目前的工业化和后工业化时代,全球的碳排放量持续上升,全球平均气温随之上升了0、85度、或1、5华氏度,人们从数据中发现,经过漫长的工业化过程,全球气温的上升并不剧烈,实际上,全球气温的“轻微”上升不是像数据统计的那么简单。

联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)进行过评估,假设目前的全球平均气温比工业化之前上升了仅仅2摄氏度、或3、6华氏度,那么气温上升的幅度将会干涉全球气候系统,足以给人类生活和自然生态带来灾难性的后果。为了避免全球气温仅仅2摄氏度的升幅,人类需要将大气层累计的二氧化碳排放量控制在10000亿吨以内。自从工业化时代以来,大约相当于二氧化碳控制量一半的二氧化碳气体进入了大气层。科学团队发现,仅需要更少的碳排放量将会达到全球气温升高2度的程度,科学团队的推测加强了对全球碳排放紧迫性的要求。普林斯顿大学大气和海洋科学专业的博士后研究员托马斯·弗罗里希尔、乔治·萨米恩、普林斯顿大学地球科学和地质工程专业的教授乔治·麦基对“零碳排放”的远期影响进行了计算。

托马斯·弗罗里希尔目前担任瑞士联邦苏黎世理工学院的研究员,他解释说,假如他们团队的研究结论正确,考虑到将全球气温的上升幅度控制在2度以内的目标,那么人类在工业生产和日常生活中排放的二氧化碳总量应该为之前估算量的四分之三、或7500亿吨,之前的估算量为10000亿吨,未来的碳排放总量应当控制在2500亿吨以下,而目前累积的碳排放量为5000亿吨,未来可排放的碳总量为目前累积量的一半左右。假如在未来的一段时间碳排放的总量超过2500亿吨,那么全球气温的升幅就会超过2度,这对地球的生态系统是一个危险信号。普林斯顿大学科学团队的成果与之前科学家形成的共识存在抵触,之前的科学家形成了一种共识,假如全球碳排放突然降低为零,那么全球气温将保持不变、或出现下降的趋势。科学家之前的研究没有考虑一种情形,海洋吸收大气热量的功能出现了逐渐下降的趋势。

极地的海洋区域表现得尤为明显,海洋吸收大气热量的功能下降得更快,海洋吸收大气热量功能的下降对气候产生了不利影响,大气层的剩余热量抵消了由于碳排放的减少而带来的凉爽效应。科学团队的成员认为,在极地海洋区域产生的吸取大气热量的效应明显高于低纬度的海洋区域、或极地海洋区域对全球平均气温的影响明显高于低纬度的海洋区域,科学家将这种机制称为“海洋吸取大气热量的效能”,2010年,普林斯顿大学福莱斯特校区的地球物理流体动力学实验室(GFDL)的研究员迈克尔·温顿在一篇论文中第一次讨论了这种机制,国家级的实验室具有良好的实验条件。科学团队的成员认为,之前的相关研究没有充分考虑不同的海洋区域具有不同的对大气热量的吸收效能,如果忽略海洋吸收大气热量的作用,那么在全球碳排放趋于零的条件下,全球气温将会保持恒定、甚至出现下降的趋势。

如果考虑了海洋摄取大气热量的效能出现下降的因素,那么不能排除在全球零碳排放之后全球气温不降反增的可能,在数百年之内,全球平均气温将会略微上升,这种预测也许与常识的科学认识相冲突,似乎颠倒了对气候变化规律的认识,其实不然,大气层累积的碳排放发挥了持续作用。如果未来不减少碳排数量,那么累积的碳排量将会增加,这对全球气温将会产生更大的影响。《自然》杂志以“假如二氧化碳排放完全停止,那么仍将产生持续性的全球变暖现象”为题发表了科学团队的分析成果,研究项目得到了瑞士国家科学基金会和普林斯顿大学的资助,普林斯顿大学专门设立了有关减缓碳排放的气候学科研项目,科学团队的“小项目”属于大项目课题研究的一部分。





(编译:2013-11-27)

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