地球將在 2036 年跨越氣候危險閾值

《華爾街日報》稱：“氣溫已經停滯了 15 年——沒有人能正確解釋它。”《每日郵報》稱：“全球變暖‘暫停’可能會持續 20 多年，北極海冰已經開始恢復。” 大眾媒體充斥著此類令人安心的氣候說法，但它們充其量是具有誤導性的。全球變暖仍在持續，並且仍然是一個緊迫的問題。

這種誤解源於資料顯示，在過去十年中，地球平均表面溫度上升的速度有所放緩。該事件通常被稱為“暫停”，但這是一種用詞不當：氣溫仍在上升，只是沒有前十年那麼快。重要的問題是，短期放緩預示著未來世界變暖的程度如何？

政府間氣候變化專門委員會（IPCC）負責回答此類問題。為了回應這些資料，IPCC 在其 2013 年 9 月的報告中降低了其未來變暖預測的一個方面。其每五到七年釋出的預測推動了全球氣候政策，因此即使是微小的變化也引發了關於地球變暖速度以及我們有多少時間來阻止它的辯論。IPCC 尚未權衡變暖的影響或如何緩解變暖，它將在今年 3 月和 4 月到期的報告中進行權衡。然而，我進行了一些我認為現在可以回答這些問題的計算：如果世界繼續以目前的速度燃燒化石燃料，它將在 2036 年跨越環境破壞的閾值。“虛假暫停”可能會為地球爭取到該日期之後幾年額外的時間來減少溫室氣體排放並避免跨越——但只有幾年。

支援科學新聞報道

如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的有影響力的故事的未來。

敏感的辯論
全球變暖的戲劇性性質在 2001 年引起了全世界的關注，當時 IPCC 釋出了一張由我的合著者和我設計的圖表，該圖表被稱為“曲棍球棒”。曲棍球棒的柄，水平並從左到右緩緩向下傾斜，表明在近 1000 年的時間裡（遠至我們的資料追溯到的時間），北半球的溫度變化不大。曲棍球棒右側向上翹起的棒頭，表明自 1800 年代中期以來出現了突然且前所未有的上升。該圖表成為氣候變化辯論中的焦點，因此，我不情願地成為了公眾人物。在其 2013 年 9 月的報告中，IPCC 將曲棍球棒的時間線向前延伸，得出結論，最近的變暖可能至少是 1400 年來前所未有的。

儘管地球在過去一個世紀經歷了異常變暖，但要估計還會發生多少變暖，我們需要知道溫度將如何響應持續的人為大氣溫室氣體（主要是二氧化碳）的增加。科學家將這種響應能力稱為“平衡氣候敏感度”（ECS）。ECS 是衡量溫室氣體加熱效應的常用指標。它表示大氣中 CO ₂ 濃度加倍且氣候隨後穩定（達到平衡）後，地球表面預計會發生的變暖。

工業化前的 CO ₂ 水平約為百萬分之 280 (ppm)，因此加倍大致為 560 ppm。科學家預計，如果各國繼續像現在這樣燃燒化石燃料（“一切照舊”情景），而不是減少化石燃料的使用，那麼本世紀晚些時候就會發生這種加倍。大氣對 CO ₂ 升高越敏感，ECS 就越高，溫度上升的速度就越快。ECS 是給定特定化石燃料排放情景下預期變暖程度的簡寫。

很難確定 ECS 的確切值，因為變暖受到反饋機制的影響，包括雲、冰和其他因素。不同的建模組對這些反饋的精確影響得出不同的結論。雲可能是最重要的。它們既可以透過阻擋入射陽光來產生冷卻效果，也可以透過吸收地球向太空輻射的一些熱能來產生變暖效果。這些效應中哪一種占主導地位取決於雲的型別、分佈和高度——氣候模型難以預測。其他反饋因素與溫暖的大氣中將有多少水蒸氣以及海冰和大陸冰蓋融化的速度有關。

由於這些反饋因素的性質不確定，IPCC 提供了 ECS 的範圍，而不是單個數字。在 9 月份的報告（IPCC 的第五次主要評估）中，專家組確定了 1.5 至 4.5 攝氏度（約 3 至 8 華氏度）的範圍。IPCC 降低了範圍的下限，從其 2007 年釋出的第四次評估報告中設定的 2 攝氏度降至 1.5 攝氏度。IPCC 將下限降低基於一條狹隘的證據：過去十年地表變暖的放緩——是的，虛假的暫停。

許多氣候科學家（包括我自己）認為，十年時間太短，無法準確衡量全球變暖，而且 IPCC 過度受到這一個短期數字的影響。此外，對速度減緩的其他解釋並不與大量證據相矛盾，這些證據表明氣溫將繼續上升。例如，過去十年火山爆發的累積效應，包括冰島火山埃亞菲亞德拉冰蓋火山（Eyjafjallajökull），可能對地球表面產生了比大多數氣候模型模擬中考慮的更大的冷卻效應。太陽輸出也略有但可測量的下降，這在 IPCC 的模擬中沒有考慮在內。

海洋吸收熱量的自然變率可能也發揮了作用。在過去十年的後半段，拉尼娜現象持續在熱帶太平洋東部和中部地區，使全球表面溫度比平均水平低約 0.1 攝氏度——與長期全球變暖相比，這是一個很小的影響，但在十年內卻是一個很大的影響。最後，最近的一項研究表明，北極溫度抽樣不完整導致低估了全球實際變暖的程度。

所有這些合理的解釋都不意味著氣候對溫室氣體不太敏感。其他測量結果也不支援 IPCC 修訂後的 1.5 攝氏度的下限。當所有形式的證據結合起來時，它們都指向 ECS 最可能的值接近 3 攝氏度。事實證明，IPCC 實際上在其第五次評估報告中使用的氣候模型暗示了更高的值 3.2 攝氏度。換句話說，IPCC 的 ECS 下限可能對未來的世界氣候沒有太大的意義——虛假暫停也沒有。

然而，為了論證起見，讓我們表面上接受暫停。如果實際 ECS 比之前認為的低半度，這意味著什麼？它會改變一切照舊燃燒化石燃料帶來的風險嗎？地球會以多快的速度跨越臨界閾值？

與命運的約會：2036 年
大多數科學家都認為，高於工業化前時期溫度 2 攝氏度的變暖將損害文明的所有部門——食物、水、健康、土地、國家安全、能源和經濟繁榮。如果我們繼續以一切照舊的速度排放 CO ₂ ，ECS 是何時會發生這種情況的指南。

我最近透過將不同的 ECS 值代入所謂的能量平衡模型來計算假設的未來溫度，科學家們使用該模型來研究可能的氣候情景。計算機模型確定平均表面溫度如何響應不斷變化的自然因素（如火山和太陽）以及人為因素（溫室氣體、氣溶膠汙染物等）。（儘管氣候模型有批評者，但它們反映了我們描述氣候系統如何運作的最佳能力，基於物理學、化學和生物學。而且它們擁有經過驗證的記錄：例如，最近幾年的實際變暖是由幾十年前的模型準確預測的。）

然後，我指示模型在一切照舊的溫室氣體排放假設下向前預測。我一次又一次地執行模型，ECS 值範圍從 IPCC 的下限（1.5 攝氏度）到上限（4.5 攝氏度）。ECS 為 2.5 攝氏度和 3 攝氏度的曲線最接近儀器讀數。ECS 顯著降低（1.5 攝氏度）和升高（4.5 攝氏度）的曲線根本不符合最近的儀器記錄，這進一步證實了它們不現實的觀點。

令我驚奇的是，我發現對於 3 攝氏度的 ECS，我們的地球將在 2036 年跨越危險的 2 攝氏度變暖閾值，距離現在僅 22 年。當我考慮較低的 ECS 值 2.5 攝氏度時，世界將在 2046 年跨越閾值，僅晚 10 年 [參見第 78 頁和 79 頁的圖表]。

因此，即使我們接受較低的 ECS 值，它也幾乎不能標誌著全球變暖的結束，甚至不能標誌著暫停。相反，它只是為我們爭取了一點時間——可能是寶貴的時間——來阻止我們的星球跨越閾值。

謹慎樂觀
這些發現對我們所有人為防止災難必須做的事情具有重要意義。3 攝氏度的 ECS 意味著，如果要將全球變暖永遠限制在 2 攝氏度以下，我們需要將 CO ₂ 濃度保持在遠低於工業化前水平兩倍的水平，更接近 450 ppm。具有諷刺意味的是，如果世界大幅減少煤炭燃燒，那將減少 CO ₂ 排放，但也會減少大氣中阻擋太陽的氣溶膠（如硫酸鹽顆粒），因此我們必須將 CO ₂ 限制在約 405 ppm 以下。

我們正在順利地超越這些限制。2013 年，大氣 CO ₂ 在有記錄的歷史中首次短暫達到 400 ppm——根據地質證據，甚至可能是數百萬年來的首次。為了避免突破 405 ppm 的閾值，化石燃料的燃燒基本上必須立即停止。為了避免 450 ppm 的閾值，全球碳排放量可能只會再增加幾年，然後必須每年下降幾個百分點。這是一項艱鉅的任務。如果 ECS 確實為 2.5 攝氏度，那將使該目標更容易實現。

即便如此，仍有相當大的理由感到擔憂。將 CO ₂ 限制在 450 ppm 以下將阻止變暖超過 2 攝氏度的結論是基於對氣候敏感度的保守定義，該定義僅考慮氣候系統中的所謂快速反饋，例如雲、水蒸氣和海冰融化的變化。一些氣候科學家，包括美國國家航空航天局戈達德空間研究所前負責人詹姆斯·E·漢森，表示我們還必須考慮較慢的反饋，例如大陸冰蓋的變化。漢森和其他人認為，當考慮到這些因素時，我們需要回到 20 世紀中期存在的較低水平的 CO ₂ ——約 350 ppm。這將需要廣泛部署昂貴的“空氣捕獲”技術，該技術可以主動從大氣中去除 CO ₂ 。

此外，變暖 2 攝氏度是“安全”限制的觀點是主觀的。它基於全球大部分地區何時將面臨潛在的不可逆轉的氣候變化。然而，破壞性變化已經降臨到某些地區。在北極地區，海冰的消失和永久凍土的融化正在對土著人民和生態系統造成嚴重破壞。在低窪島國，由於海平面上升和侵蝕，土地和淡水正在消失。對於這些地區，當前的變暖以及已經排放的 CO ₂ 保證的進一步變暖（至少 0.5 攝氏度）構成了當今破壞性的氣候變化。

讓我們希望 2.5 攝氏度的較低氣候敏感度是正確的。如果是這樣，它會帶來謹慎的樂觀情緒。它鼓勵我們相信我們可以避免對地球造成無法彌補的損害。也就是說，如果——並且只有當——我們接受從我們對化石燃料能源的依賴過渡的緊迫性時。