40年後，研究人員終於更清楚地看到了地球的氣候命運

By Paul Voosen

這似乎是一個很簡單的問題: 地球會變得多熱？然而40年來，氣候科學家們一直在重複同樣的不令人滿意的答案: 如果人類將大氣中的二氧化碳(CO2)含量從工業革命前的水平提高一倍，那麼地球最終將升溫1.5℃至4.5℃，這個溫度範圍涵蓋了從僅僅令人不安的上升到災難性上升的所有。

現在，在一個具有裡程碑意義的努力中，一個由25名科學家組成的團隊已經顯著地縮小了這一關鍵因素的範圍，即所謂的氣候敏感性。這項評估由世界氣候研究計劃(WCRP)進行，並於本周在《地球物理學評論》(Reviews of Geophysics)上發表。評估依據三個方面的證據: 當代氣候變暖所顯示的趨勢、對可以減緩或加速氣候變化的反饋效應的最新理解，以及來自古代氣。研究的主要作者之一，新南威爾斯大學的氣候科學家史蒂文 · 舍伍德說: 他們支持可能的升溫範圍在2.6 ℃到3.9 ℃之間。&34;

這項新的研究是數十年來氣候科學進步的結果，詹姆斯 · 漢森說，他是美國宇航局退休的著名氣候科學家，在1979年幫助製造了第一個靈敏度範圍。&34;

人類已經排放了足夠的二氧化碳，達到了百萬分之560的倍增點的一半，而且許多排放情景都預示著地球將在2060年達到這個閾值。這份報告強調了這一過程的風險: 它排除了那些避免減排的人有時會引發的較溫和的氣候變暖水平。加州大學聖地牙哥分校(University of California，San Diego)氣候政策研究員大衛•維克託(David Victor)表示: &34;維克託並未參與這項研究。

世界氣候研究方案的敏感性估計是為了供聯合國政府間氣候變化專門委員會氣候變化專門委員會(IPCC)在2021年或2022年發布下一份重要報告時使用。這一估計還將為海平面上升、經濟損失以及其他方面的預測提供信息。屯特大學的氣候規劃專家 Diana Reckien 說，對這些後果有一個更清晰的認識可以促使地方政府減少溫室氣體排放，適應氣候變暖。&34;

這項研究消除了最新氣候模型引入的不確定性。從1979年開始，世界上第一次對二氧化碳引起的氣候變化進行全面評估，歷史上一直使用模型來估計敏感性。那年夏天，在麻薩諸塞州伍茲霍爾由朱爾 · 查尼領導的一次會議上，科學家們發表了一篇論文，這篇論文被稱為查尼報告，預測二氧化碳增加一倍，氣溫將升高1.5攝氏度到4.5攝氏度。這些數字(部分基於漢森開發的模型)比任何人想像的都要長: IPCC 2013年的最新報告給出了同樣的範圍。

最近的模型顯示，這個範圍可能還會更大。它們變熱了，一些人預測氣溫會升高5 ° c，二氧化碳會翻倍，顯然是因為它們渲染雲層的方式，尤其是在南大洋上空。然而，這些高端模型很難準確地再現20世紀的氣候，這損害了它們的可信度。這樣的模型在新的評估中只起到了輔助作用，Robert Kopp 說，他是新不倫瑞克羅格斯大學的氣候科學家，並沒有參與這項工作。&34;

世界宗教研究計劃的研究起源於2015年在巴伐利亞阿爾卑斯山脈城堡林堡的一個研討會。許多與會者對氣專委的進程不滿意，希望研究物理機制如何設定敏感範圍的界限。馬克斯普朗克氣象研究所的雲科學家 Bjorn Stevens 說，他與皮埃爾-西蒙·拉普拉斯的 Sandrine Bony 共同編輯了 WCRP 的報告。舍伍德和英國氣象局的氣候科學家馬克 · 韋伯同意領導這項工作。

他們考慮的第一個證據是現代氣候變暖。自19世紀開始記錄以來，地表平均溫度上升了1.1攝氏度。在未來繼續保持這種趨勢將會導致氣候變暖範圍的低端。但是最近的觀測表明，地球並不是一成不變地變暖; 特別是，變暖幾乎沒有影響到東太平洋和南大洋的部分地區，那裡寒冷的深海水域湧出並吸收熱量。最終，模型和古氣候記錄表明，這些海水將會變暖ーー不僅消除了熱沉，而且還會促使其上方形成雲層，從而吸收更多的熱量。美國國家航空和宇宙航行局戈達德太空研究所空間站的氣候科學家 Kate Marvel 說，根據這個事實調整溫度預測排除了低靈敏度的估計。

第二，研究小組探討了個彆氣候反饋。其中一些，如水蒸氣的變暖效應，是眾所周知的。但是雲，它可以根據反射陽光和捕捉熱量的方式來使地球變冷或變暖，長期以來一直是一個未知數。特別是，氣候科學家希望了解層積雲的甲板上形成的海岸線。如果它們像一些人猜測的那樣，在變暖的作用下生長得更加廣泛，它們可能會產生冷卻效應。

幾年前，一組高解析度的雲模型發現了兩種反饋，它們會產生相反的效果，即雲層變薄和氣候變暖加劇。在這些模型中，較高的溫度允許更多的乾燥空氣從上方穿透薄雲層，防止雲層變厚。與此同時，較高的二氧化碳水平在雲頂附近捕獲了熱量，從而抑制了導致更多雲層形成的湍流。從那時起，衛星就在大氣層溫度高於平均值的地方觀測到了這種動態。斯德哥爾摩大學的氣候科學家 Thorsten Mauritsen 說: &34;。

最後，研究小組查看了過去兩個氣候的記錄，一個是20000年前最後一次冰河時期的高峰期，另一個是300萬年前溫暖時期的記錄，最後一次大氣中的二氧化碳水平與今天相似。最近的研究表明，氣候敏感性不是地球的固定屬性，而是隨著時間的推移而變化的。例如，在溫暖時期，沒有冰蓋可能會提高敏感度。對古代溫度和二氧化碳濃度的記錄使研究小組能夠確定對寒冷和溫暖時期的敏感度分別為2.5 ℃和3.2 ℃&34;亞利桑那大學的古氣候學家傑西卡 · 蒂爾尼(Jessica Tierney)說，她沒有參與這份報告。她說，即使是在最冷的氣候狀態下，氣候敏感度低於2攝氏度的可能性似乎也微不足道。

收集這三條證據是一項艱巨的任務。但是將它們連接起來做出一個統一的預測就更加困難了，驚奇公司說。研究團隊使用貝葉斯統計資料庫來大量收集數據，這使得研究人員能夠測試他們的假設是如何影響結果的。Tierney 說，貝葉斯統計的&34;在於，它如何允許每個階段的不確定性反饋到最終結果中。驚奇娛樂表示，合著者常常意見相左。&34;最終的範圍代表了66% 的置信區間，與 IPCC 傳統的&34;範圍相匹配。世界氣候研究項目小組還計算出了90% 的置信區間，溫度範圍在2.3℃&34;之間，氣溫升高5℃&34;三條主要的證據都很難與氣候敏感性的低端相一致。&34;我們比1979年領先了數光年。"。

不幸的是，為了獲得這種確定性，多年的努力付出了代價: 40年的額外排放和全球變暖，有增無減。