上週末，科學家宣佈大氣中的二氧化碳濃度首次達到百萬分之 415 ( 氣候連線，5 月 7 日)，又一個氣候里程碑被打破。
這是打破記錄的最新一例，和其他記錄一樣，它註定只是暫時保持這一頭銜。大氣中的二氧化碳正以加速的速度上升——目前每年上升接近 3 ppm，並且還在加速。每年，世界都會看到現代人類歷史上從未記錄過的新水平。上次二氧化碳濃度達到 415 ppm 很可能是在大約 300 萬年前。
大氣中的二氧化碳水平與全球氣溫上升直接相關。但正是變暖本身往往最吸引國際社會的關注。參與巴黎氣候協議的世界各國都選擇以全球氣溫為目標，旨在使氣候變暖不超過工業化前水平 2 攝氏度，如果可能，則不超過 1.5 攝氏度。
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的確，當全球氣溫達到里程碑時，可能會成為更大的頭條新聞。當年度或月度氣溫記錄被打破時，就會成為重大新聞。當各國經歷最熱的熱浪或冬季氣溫創下歷史新高時，情況也是如此。
那麼，當我們達到新的二氧化碳里程碑時，為什麼這很重要呢？為什麼我們要監測二氧化碳濃度，而不是僅僅關注全球氣溫呢？
原因有很多，有些比其他原因更明顯。
衡量進展
密切關注二氧化碳濃度的主要價值在於監測全球在應對氣候變化方面的進展——以及密切關注全球氣候目標接近的速度。
關於大氣中二氧化碳的給定增加量與變暖的確切程度之間仍然存在一些科學不確定性。但科學家們能夠計算出廣泛的可能結果。這產生了一個被稱為“碳預算”的概念——對額外二氧化碳量會導致世界超出其溫度目標的科學估計。
政府間氣候變化專門委員會去年秋季釋出的一份特別報告估計，排放不超過 4200 億至 5700 億噸二氧化碳，將使世界大約有 66% 的機會實現 1.5 攝氏度的溫度目標。這僅相當於目前全球溫室氣體排放量約 12 年的排放量。
考慮到這個預算，該報告還包括一套與目標相一致的全球政策建議——即各國需要在未來 30 年內集體將碳排放量減少至零。
監測全球二氧化碳濃度使科學家能夠即時掌握他們正在取得的進展，以及在估計的碳預算下，溫度目標接近的速度。
“而就目前而言，我們做得非常糟糕，”美國國家海洋和大氣管理局 (NOAA) 碳迴圈溫室氣體小組負責人皮特·坦斯說。
不僅大氣濃度仍在攀升，而且速度似乎還在加快。斯克裡普斯海洋研究所二氧化碳計劃主任拉爾夫·基林指出，該計劃監測夏威夷莫納羅亞天文臺的二氧化碳濃度，他指出今年總增幅可能在 3 ppm 左右。最近的年平均值一直在 2.5 ppm 左右徘徊。
另一方面，要實現巴黎氣候目標所需的減排措施，將表現為大氣中二氧化碳水平上升的速度減緩，並最終停止上升。
來自過去的警告
除了衡量全球氣候行動的進展外，大氣中的二氧化碳或許還能提供一些關於世界在未來幾年應該預期的氣候後果的線索。
從海洋底部古老沉積物、化石珊瑚或格陵蘭或南極洲的古老冰中採集的樣本可以為研究人員提供關於過去數百萬年地球氣候的化學資訊。這類資料可以告訴科學家，上次全球二氧化碳水平達到今天這樣的高度時，或者在未來幾十年預計會達到的高度時，地球是什麼樣子。
英國南安普頓大學的古氣候專家加文·福斯特表示，在上次二氧化碳濃度超過 400 ppm 的地質時期，全球氣溫高出約 3 攝氏度。
他說：“格陵蘭的冰很少，西南極洲沒有冰，而東南極洲的冰蓋略有減少。”“因此，海平面也高得多。”
氣候模型預測的未來許多後果與古氣候研究表明在遙遠的過去發生的影響型別相似。透過這種方式，以前的時代可能會為地球應對重大氣候變化提供一些有用的提示。
不過，這並不意味著這些影響可能會在明天出現。正如福斯特指出的那樣，溫室氣體的排放與它們對全球氣候系統的總影響之間存在時間滯後。
即使人類今天停止排放所有碳，全球氣溫仍需要數十年甚至數百年才能穩定下來，而整個氣候系統——包括世界冰蓋、海平面、生態系統等——可能需要 1,000 至 2,000 年才能達到平衡狀態。
同樣重要的是要注意，今天的條件與過去的情況並非完全可比。即使今天的二氧化碳濃度與數百萬年前的水平相似，但它們目前上升的速度可能“超過了我們至少 6500 萬年來的地質記錄中所見的任何情況，”福斯特說。
儘管過去可能會為未來提供一些重要的線索，但無法確定地球是否會以完全相同的方式應對如此快速的增長，就像數百萬年前二氧化碳變化緩慢時所做的那樣。
福斯特指出，這種知識對科學家來說也很有價值。正如利用過去來了解未來的可能情況有幫助一樣，注意到當今氣候響應與過去被認為發生的情況不同的方式也很有用。這些資訊可以幫助科學家們加深對地球如何應對全球碳水平的極速變化的理解，從而加深他們對未來的預測。
“我們已經從指出類似的行為了解到現在存在非相似性，”福斯特說。
碳迴圈的線索
大氣中的二氧化碳還可以幫助科學家掌握全球碳迴圈的情況——不僅包括人類向大氣中排放了多少碳，還包括地球的森林、溼地、海洋和其他自然生態系統吸收或釋放了多少碳。
首先，科學家可以將他們對大氣中二氧化碳總濃度的觀測結果與他們對人類排放二氧化碳量的估計值進行比較。這使他們能夠計算出這些自然匯額外吸收了多少碳。
基林指出：“我們看到，由於化石燃料燃燒和土地利用而排放的所有二氧化碳，二氧化碳的增加速度低於我們的預期。”“而沒有進入空氣中的多餘碳必定最終進入了海洋和陸地。”
他們還可以監測世界各地特定地點的二氧化碳水平以及其他溫室氣體（如甲烷）的濃度，以確定世界的自然碳匯是否發生了任何重大變化。
研究人員認為，持續的氣候變化或其他人類干擾可能會導致一些自然生態系統開始儲存的碳比過去少，甚至開始向大氣中釋放更多的溫室氣體。密切關注這些型別的變化非常重要，因為這些變化可能會影響科學家對全球溫室氣體濃度上升速度的估計。
例如，北極地區融化的永久凍土是未來自然資源溫室氣體排放的最大不確定因素之一。隨著地貌變暖，融化的土壤已知會釋放大量甲烷和二氧化碳。
美國國家海洋和大氣管理局的科學家坦斯表示，理論上，北極地區排放量的顯著增加會導致科學家注意到北極測量的排放量與南部中緯度地區測量的排放量之間的差異日益增大。他說，到目前為止，監測表明這兩個地點之間的梯度相當恆定。但他補充說，“我們正在密切關注這一點”，因為如果融化的永久凍土失控，將會存在很高的潛在風險。
還值得注意的是，二氧化碳濃度上升可能會給地球系統帶來與氣溫上升無關的額外風險，例如海洋酸化，這是二氧化碳溶解在海洋中時發生的化學過程。
因此，正如監測全球氣溫里程碑對研究人員有用一樣，密切關注全球溫室氣體濃度也提供了各種有價值的科學見解。
不過，它最大的價值之一可能是它向公眾展示問題的簡單性。正如每一個新的“有記錄以來最熱的一年”都即時提醒人們氣候變化的實際進展一樣，每一個二氧化碳里程碑也為這種變暖背後的人類行為創造了一個標誌。
基林說：“二氧化碳的積累是我們想要跟蹤的一個里程碑的例子。”“重要的是，人們要在腦海中記住實際數字，這樣他們才能瞭解這是如何發生的。”
經 E&E 新聞許可，轉載自《氣候連線》。E&E 在www.eenews.net上每日提供重要的能源和環境新聞報道。