地球對溫室氣體的反應比我們想象的更強烈

包括先驅者詹姆斯·漢森在內的氣候科學家正在確定一個驅動地球變暖程度的基本因素

Satellite image of Earth on black.

一張從美國宇航局的地球觀測衛星——蘇奧米NPP上的VIIRS儀器拍攝的地球“藍色彈珠”影像。

氣候線 | 氣候科學家詹姆斯·漢森感到沮喪,他很擔憂。

近40年來,漢森一直在警告世界全球變暖的危險。他在1988年關於溫室效應的具有開創性的參議院聽證會上的證詞,幫助將即將到來的氣候危機注入了公眾意識,並幫助他成為世界上最有影響力的氣候科學家之一。

漢森曾擔任美國宇航局戈達德空間研究所所長數十年,現在82歲的他在哥倫比亞大學領導氣候科學、意識和解決方案專案


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自從他發表開創性證詞以來的幾年裡,漢森關於地球氣候未來的許多基本科學預測都已成真。溫室氣體排放量一直在增長,全球氣溫持續上升。世界上的冰川和冰蓋正在融化,海平面上升正在加速。

但漢森對科學界對他最近關於地球變暖未來的部分預測的反應感到失望,一些研究人員認為這些預測是不切實際的,過於悲觀。

特別是,他對2016年發表的一篇論文的反應感到沮喪,該論文表明,格陵蘭島和南極洲的災難性冰川融化,以及廣泛的全球影響,可能在未來相對溫和的變暖情況下發生。

許多研究人員表示,這種結果不太可能發生。但漢森認為該論文是他最重要的工作之一,並警告人們需要採取更緊急的行動。

現在,他正準備迎接對他最新論文(週四上午發表)的類似反應。

他在給E&E新聞的電子郵件中說:“我預計這種回應的特點將是科學上的沉默寡言。”

這篇發表在研究期刊《牛津開放氣候變化》上的新論文,探討了現代氣候科學中的一個核心問題:未來碳排放將導致地球變暖多少?這是一個被稱為“氣候敏感性”的指標,即地球對大氣中溫室氣體的敏感程度。

漢森的研究結果表明,地球變暖的速度可能比之前的估計更快。雖然一些專家表示這有可能,但另一些人認為他把結果推得太遠了。

在研究中,科學家通常透過研究如果大氣中二氧化碳濃度達到工業化前水平的兩倍,地球將變暖多少來解決氣候敏感性問題。在工業時代之前,全球二氧化碳水平徘徊在百萬分之280左右,這意味著翻一番將達到百萬分之560左右。

今天的二氧化碳水平已經攀升至百萬分之400以上,這使得這個問題越來越重要。

氣候敏感性是一個難以估量的指標。它取決於地球氣候系統中的各種反饋迴圈,這些反饋迴圈可以加速或減緩地球的變暖。

例如,隨著地球反光的冰川和冰蓋融化,地球可以吸收更多的陽光,並以更快的速度變暖。隨著地球變暖,森林和其他自然生態系統可能會吸收不同量的碳。不同型別的雲可以加速或減緩全球變暖,目前尚不清楚它們在地球升溫時會如何變化。

這些因素的不確定性使得科學家很難準確估計氣候敏感性。但近年來,他們已經逐漸縮小了範圍。

幾十年來,研究普遍認為,二氧化碳翻一番會導致地球升溫1.5到4.5攝氏度。但是,一篇2020年的論文將這一範圍縮小到2.6到3.9攝氏度之間,使用了包括氣候模型、地球對近期歷史排放的反應以及地球古代氣候歷史在內的多條證據。

聯合國政府間氣候變化專門委員會的最新評估報告也採用了類似的估計,認為可能的範圍是2.5到4攝氏度,中心估計值約為3攝氏度。

漢森與一個國際合作者小組發表的新論文顯著提高了這一數字。它認為中心估計值約為4.8攝氏度,比IPCC的數字高出近2度。

這篇論文主要依賴於地球古代氣候歷史的證據。其中一個原因是?漢森及其合作者認為,目前的氣候模型是否準確地代表了所有可能影響氣候敏感性的相關反饋效應,這一點尚不清楚。地球的過去提供了更清晰的視角,瞭解地球是如何應對過去大氣中二氧化碳濃度變化的。

該論文還表明,在短期內,全球變暖的速度可能比之前的研究預測的更快。

根據國際《巴黎氣候協定》,世界各國領導人正努力將全球變暖控制在遠低於2攝氏度的範圍內,如果可能的話,還要低於1.5攝氏度。新論文警告說,到2020年代末,升溫可能會超過1.5攝氏度,到2050年可能會超過2攝氏度。

環境法規的收緊導致全球空氣汙染逐漸減少,這是原因之一。已知某些型別的空氣汙染會對氣候產生冷卻效應,這可能會掩蓋溫室氣體排放的部分影響。一些研究表明,隨著這些氣溶膠在大氣中減少,這種掩蓋效應可能會消失,全球氣溫可能會以更快的速度上升。

漢森及其合作者認為,更好地考慮到全球氣溶膠的減少應該會加速對近期全球變暖的估計。研究表明,1970年至2010年間的升溫速度可能約為每十年0.18攝氏度。新論文認為,2010年後,這個數字應該上升到0.27攝氏度。

漢森認為,研究結果應促使人們更加迫切地不僅要減少溫室氣體排放,而且要最終將全球氣溫降低到接近工業化前的水平。這意味著利用自然資源和技術手段從大氣中去除二氧化碳。

漢森還認為,一種有爭議的地球工程形式,即太陽輻射管理(SRM),可能是必要的。理論上,SRM將使用反光氣溶膠將陽光反射出地球,並降低地球溫度。這種做法尚未進行大規模測試,科學家們對其倫理和潛在的意外副作用提出了各種擔憂。

然而,漢森認為,科學家和活動家“應該對不做SRM的安全性和倫理問題提出擔憂”,他在電子郵件中說。

他補充說,人類溫室氣體排放造成的氣候變化本身就是一種行星地球工程形式。

他說:“我的建議是減少人類對地球的地球工程。”

然而,一些科學家表示,這篇新論文的研究結果——再次——被誇大了。

英國利茲大學普里斯特利國際氣候中心主任、IPCC最新評估報告的主要章節作者皮爾斯·福斯特在給E&E新聞的電子郵件中說,這篇論文“對文獻的貢獻非常少”。

他說,它提出了基於地球過去古代氣候記錄的氣候敏感性的高階估計——但這些發現不一定是新的。福斯特還認為,新論文為得出這些高階估計所使用的一些方法“相當主觀,沒有得到觀測、模型研究或文獻的支援”。

福斯特還對新論文對先前氣候敏感性估計的處理方式提出了質疑,包括被廣泛引用的2020年研究,該研究被作者認為過低。福斯特說,2020年的研究提出了一個謹慎的分析,使用了多條高質量的證據。然而,新論文的作者“以虛假的理由駁回了它”。

普林斯頓大學能源與環境政策研究中心主任、氣候科學家邁克爾·奧本海默表示,氣溶膠減少的影響的不確定性值得關注。他認為,新論文的氣候敏感性估計是有可能的。

但他補充說,他認為這是“最壞情況下的最壞情況”。

他補充說:“我認為,提出最壞情況下的最壞情況是完全合理的。它們有助於人們思考可能性的邊界是什麼,並且對於應對氣候問題的風險管理是必要的。”

但他表示,關於影響地球氣候敏感性的反饋因素種類仍然存在許多不確定性,“你真的無法像[漢森]所提供的那樣精確地確定它。”

但漢森表示,新論文的證據線是基於地球古代歷史的最新研究。

他在電子郵件中說:“聲稱我們的結果‘不太可能’是毫無根據的。” “正如我們在(同行評審的)論文中定量顯示的那樣,IPCC的敏感性是不太可能的,正確的可能性不到1%。”

漢森和“科學沉默寡言”

在漢森的職業生涯中,他一直處於氣候辯論的深淵中。

1988年,在他作參議院證詞時,科學家們仍在討論是否能從地球自然氣候變化的“噪聲”中檢測到人類造成的全球變暖的印記。

與漢森在1988年一起作證的普林斯頓大學科學家奧本海默說:“當我剛開始研究這個問題時,當我和吉姆作證時,我們正在爭論是否存在全球訊號。我們掌握的所有資訊都是關於全球平均氣溫、全球平均海平面。我們無法用人們關心的事情來表達。”

但即使當時的氣候科學存在侷限性,科學家們還是警告世界即將到來的危險。

自那以後,漢森共同撰寫了數十篇關於氣候變化的論文,其中許多論文都受到了科學界的高度評價。

奧本海默說:“隨著時間的推移,他在對其他人的不同想法的判斷上,最終證明自己是對的,在這方面有著非常出色的記錄。”

利茲大學的科學家福斯特同意,“漢森的一些論文非常出色,他的工作和貢獻幫助建立了最初的 IPCC。”

但他補充說,他仍然認為這篇新論文沒有抓住重點。

這種反應與漢森在 2016 年發表的一篇重要論文相似,該論文廣為人知,被稱為 “冰融化”論文

這篇發表在《大氣化學與物理》雜誌上的冰融化論文,對地球的未來氣候提供了一個嚴峻而全面的展望,重點關注格陵蘭和南極冰蓋融化的後果。該論文主要借鑑了古代氣候資料——與新論文類似——警告說,在未來一個世紀內,將出現快速融化和海平面上升數米的現象。

它還認為,大量寒冷、新鮮的融水湧入海洋可能會影響洋流模式,甚至導致巨大的大西洋洋流關閉。這是一個有爭議的預測,IPCC 認為這種可能性不大,如果真的發生,將對全球天氣和氣候模式產生嚴重影響。

該論文發表後,收到了其他氣候科學家褒貶不一的評價。一些人讚揚了這篇論文,而許多人則認為這些發現是不現實的。

另一組科學家在 2016 年發表的另一篇論文 後來發現,大西洋洋流關閉的可能性相對較小,並認為漢森的論文依賴於“不切實際的假設”。

在他的新論文中,漢森將那項研究稱為對冰融化的“譴責”。他還指出,IPCC 的最新評估報告沒有包括冰融化的預測,他在新論文中將這種遺漏比作一種審查形式。

“科學通常會承認不同的觀點,並將最終的權威授予自然,”新論文指出。“在我們第一作者(漢森)看來,IPCC 不希望其權威受到挑戰,並對漸進主義感到滿意。謹慎有其優點,但氣候的延遲反應和放大反饋使得過度保留成為一種危險。”

在回應對他新論文的批評時,漢森再次表示,“科學的保留態度”——或對新發現的一種抵抗——正在發揮作用。他引用了 社會學家伯納德·巴伯 1961 年發表的一篇論文,該論文表明,科學家自身也會對科學發現產生牴觸情緒。

漢森說,他的新發現是不現實的說法,“正是巴伯所描述的‘對發現的抵抗’這種科學保留態度的完美例證。新成果需要很長時間才能滲透到科學界。”

漢森對科學發現的抵制並不陌生。他 1988 年的證詞最初震撼了政治體制,然而幾十年後,全球氣候行動的進展仍然過於緩慢,無法實現《巴黎協定》的氣候目標。

奧本海默說,當他 20 世紀 80 年代首次在國會作證時,他預計世界各國政府將在 2000 年左右開始有意義的減排計劃。

“我們沒有跑在影響前面,”他說。“這可能是因為在大多數國家,人們不願意支援強有力的政府行動……直到他們被不尋常且極具破壞性,在某些情況下是前所未有的氣候事件打擊。”

他現在對全球氣候行動的現狀持懷疑和樂觀的混合態度。

“我們正在摸索前進——我們正處於一個氣候變化將在一段時間內令人痛苦的時期,它將在許多地方傷害很多人,但我們可以走出困境,”他說。“我認為我們可以實現目標。但我們會嗎?”

漢森用更嚴峻的措辭回應了他的觀點。

他寫道,他對自己政治中“反科學的無知思維的增加”感到驚訝。

“這就是我關注年輕人的原因,”他補充說。“他們需要了解情況並掌握控制權。”

經 POLITICO, LLC. 許可,轉載自 E&E News。版權所有 2022。E&E News 為能源和環境專業人士提供重要新聞。

Chelsea Harvey covers climate science for Climatewire. She tracks the big questions being asked by researchers and explains what's known, and what needs to be, about global temperatures. Chelsea began writing about climate science in 2014. Her work has appeared in The Washington Post, Popular Science, Men's Journal and others.

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