如果化石燃料消耗量繼續以目前的速度增長，海平面可能每年上升三釐米。這樣的增長將相當於目前每年約三毫米上升速度的十倍。但根據氣候變化未來影響的最新計算機模擬，如果化石燃料的燃燒持續不減，南極洲巨大的冰蓋可能會大量融化，並加速海水的上升。
科學家們之前認為，南極洲東部巨大的冰蓋相對安全，需要數千年的時間，全球氣溫升高才會開始融化它們。但是新的模擬，發表在科學進展9月11日的文章中，表明南極洲的冰層更加脆弱——因此海平面上升可能會更糟。
“如果我們燃燒掉所有的化石燃料，人類確實可以融化南極洲的所有冰，”裡卡達·溫克爾曼說，她是一位受過物理學訓練的科學家，現在在波茨坦氣候影響研究所從事計算機模型研究。“我們今天在短短幾十年內排放溫室氣體所做的事情，將引發未來許多代人都會感受到的變化。”
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圖片由肯·卡爾代拉和裡卡達·溫克爾曼提供
南極洲之旅激發了溫克爾曼對最寒冷大陸冰層壽命的興趣，因為二氧化碳繼續在大氣中積累。“親眼看到冰層——它令人難以置信的美麗和巨大的質量——真的令人印象深刻，”她回憶起她在研究船極星號上的時光。
為了探索全球變暖對南極洲的長期影響，溫克爾曼與斯坦福大學卡內基科學研究所的氣候科學家肯·卡爾代拉合作，他將自己對氣候科學的興趣部分歸因於1979年紐約時報文章，該文章警告稱南極冰的流失將導致“ widespread floods”（大範圍洪水）。該團隊使用布里斯托爾大學的安迪·裡奇韋爾開發的計算機模型，該模型模擬了大氣和海洋如何對溫室氣體水平的升高做出反應，將來自各種汙染總量的不斷升高的溫度輸入到波茨坦大學的安德斯·萊弗曼開發的冰蓋模型中。模擬結果表明，冰層將如何流動和減少，因為它會因大氣和海洋中的溫度變化而融化，無論是變暖導致降雪增加，還是冰川高度降低導致額外融化。研究人員模擬了碳排放量的增加，範圍從額外930億噸（代表目前速度下再消耗十年的化石燃料）到高達12萬億噸（來自已發現和可採儲量的煤炭、石油和天然氣的碳總量），時間跨度為未來幾個世紀。一吉噸等於十億公噸碳，而目前化石燃料的燃燒導致每年約有100億公噸碳（10吉噸）進入大氣層。
模擬結果表明，如果再有5000億噸碳最終進入大氣層——這個量將需要在本世紀末之前實現擺脫化石燃料的轉型——海平面將在千年之內上升超過一米。在最壞的情況下，如果所有化石燃料在未來幾個世紀內被燃燒殆盡，海平面可能以每世紀三米的速度上升，並在10,000年內上升多達50米。這不僅在人類文明繁榮的10,000多年中是前所未有的，而且還將使紐約、漢堡、拉各斯、上海、悉尼和里約熱內盧等沿海城市走向毀滅，目前有超過十億人居住在這些城市。“每十吉噸碳會導致海平面在1000年內上升或多或少三釐米，”卡爾代拉指出。
像世界各地海岸線上的人類同胞一樣，南極洲的居民——海鳥、企鵝和海豹等——將失去作為他們唯一家園的冰層。雖然其中一些動物可能會在動物園找到家園，但大多數依賴冰層的物種將在下一個千年面臨野外滅絕的潛在風險。並且推測性的冰層保護技術，例如在同溫層中摻入硫酸以模擬火山的冷卻效應，很可能也無濟於事。“冰蓋一旦消失，就很難恢復，”卡爾代拉說，他也在研究這種有時被稱為地球工程的氣候干預措施。
拯救南極洲西部部分地區的冰層可能已經為時已晚。最近的研究表明，隨著溫暖的海水從巨大的冰川下方湧入，阿蒙森海盆的冰蓋可能已經過了不歸路。因此，即使大氣中不再積累過多的二氧化碳，冰層也將繼續融化。由於這種融化，以及格陵蘭島冰蓋和山地冰川的減少以及變暖海水的膨脹，海平面上升——無論是快速還是緩慢——都將伴隨我們數千年。
模擬進一步揭示，如果超過一萬億公噸碳被排放到大氣中，南極洲東部也可能面臨同樣的命運。“讓我吃驚的是南極洲東部冰蓋融化的速度，”卡爾代拉說。“在最後一個冰河時代末期，巨大的北半球冰蓋融化大約花了10,000年，所以我假設南極洲東部要發生大量融化也需要10,000年。”相反，廣泛的融化可能會在200年內發生，這取決於最終排放多少碳。
然而，如果氣溫升高能夠控制在不超過2攝氏度——大致相當於再排放5000億噸碳，或總共一萬億公噸——那麼海平面上升可能最終達到約兩米。
這些情景未來如何發展將受到今天正在做出的具體區域基礎設施選擇的深刻影響。例如，在佛羅里達州今天決定建造哪種型別的發電廠，可能會決定該州的大部分地區是否會在幾個世紀內消失在水下。“避免排放確實是唯一可行的途徑，”卡爾代拉說。
模擬對數十億沿海居民也具有實際意義。如果本世紀海平面僅略微上升，一種有效的適應形式將是建造海堤。然而，如果海平面以每年三釐米的速度膨脹，任何海堤都將無濟於事，沿海撤退將成為更可行的選擇。
除非人們停止像下水道一樣向大氣中傾倒二氧化碳，否則南極洲的冰層——以及全球所有其他冰蓋——可能會面臨不可阻擋的融化。二氧化碳一旦排放，可以在大氣中停留數千年，像厚厚的毯子一樣吸收額外的熱量。“知道變暖房間裡的冰塊最終會融化，肯定比準確地說出它會消失得有多快要容易得多，”溫克爾曼說。“我當然希望人類不會選擇燃燒所有化石燃料，僅僅因為我知道後果將是多麼巨大。”