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警報拉響:觸發(fā)氣候“臨界點”!
據(jù)央視新聞,今天中國氣象局舉行新聞發(fā)布會,對剛剛過去的11月全國天氣形勢進行了回顧,并對12月未來10天的全國天氣進行了預(yù)測。整體來看,今年11月份,我國平均氣溫創(chuàng)歷史同期新高。
同日,記者從四川省氣候中心獲悉,今年9月至11月堪稱四川有氣象記錄以來最熱的一個秋季。
氣象觀測結(jié)果顯示,今年秋季,四川全省平均氣溫為17.5℃,與常年同期相比偏高2℃,自1961年四川有氣象記錄以來的年度中排名第一。
歐盟氣候監(jiān)測機構(gòu)哥白尼氣候變化服務(wù)局在11月 7 日稱,2024 年前 10 個月氣溫數(shù)據(jù)表明,今年會成為自 1850 年有記錄以來最熱的年份。哥白尼氣候變化服務(wù)局當天發(fā)布新聞公報,2024 年前 10 個月的全球平均氣溫比 1991 至 2020 年的同期平均氣溫高 0.71 攝氏度,是有記錄以來的最高值,比 2023 年同期高 0.16 攝氏度。實際上可以確定,除非剩余時間的平均氣溫降至接近 0 攝氏度,否則 2024 年將成為有記錄以來最熱的一年。
升溫帶來的不僅僅是極端天氣與氣候災(zāi)害,更嚴重的是,我們正在逐漸接近地球系統(tǒng)的“臨界點”,甚至有些“臨界點”已經(jīng)被觸發(fā)。
“臨界點”究竟是什么?
氣候臨界點是氣候變化研究的熱門領(lǐng)域,也是全球面臨的最大氣候風(fēng)險。
關(guān)于氣候臨界點,2018年的諾貝爾經(jīng)濟學(xué)獎得主威廉·諾德豪斯曾有這樣的一個比喻:一葉在水面上漂浮的獨木舟開始傾斜進水的時候,尚能保持平衡;但當傾斜角達到一定程度時,獨木舟就會傾覆——造成這個不可逆后果的傾斜角就是臨界點。同理,氣候臨界點就是氣候變化中的突變點,一旦跨過這個突變點,就會導(dǎo)致不可收拾的后果。
聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)將氣候臨界點定義為:“全球或區(qū)域氣候從一種穩(wěn)定狀態(tài)到另外一種穩(wěn)定狀態(tài)的關(guān)鍵門檻。”
氣候臨界點一般有3個特點:
首先,臨界點事件一般是不可逆的,一旦突破臨界點(即被激活),系統(tǒng)將無法回至原來的穩(wěn)定狀態(tài)。這就像往山頂推石頭,越過山頂,石頭就會急速墜落,擋都擋不住。
其次,臨界點事件難以預(yù)測,盡管人們知道有臨界點,但卻無從得知觸發(fā)的具體點。就像“泰坦尼克”號黑夜里在浮冰區(qū)航行一樣,知道有浮冰,但無法精確預(yù)測其位置,等看見浮冰的時候已經(jīng)剎不住車,也拐不了彎。
最后,氣候臨界點事件一般都規(guī)模龐大,具有全球性和區(qū)域性影響,一旦觸發(fā)就會帶來毀滅性氣候影響。
由此不難看出,突破臨界點需要外部環(huán)境的驅(qū)使,比如現(xiàn)在人類活動引起全球變暖,是人類碳排放量不斷增加驅(qū)動的。一旦突破臨界點,僅僅憑借系統(tǒng)內(nèi)部過程本身,就能快速產(chǎn)生劇烈的變化。
以高緯度永久凍土層的消融為例,俄羅斯、加拿大、北歐等地區(qū)永久凍土層內(nèi)封存了大量甲烷和二氧化碳,甲烷所產(chǎn)生的溫室效應(yīng)能力大約是二氧化碳的25倍,一旦地球溫度升高,導(dǎo)致寒冷地區(qū)的凍土融化,就會導(dǎo)致這些甲烷被釋放進入大氣,引起更強的溫室效應(yīng)。
再以亞馬孫雨林為例,大規(guī)模熱帶雨林的存在,本身就能夠調(diào)整濕度和降水分布,即使短暫脫離平衡,也可以通過自身的調(diào)整恢復(fù)過來,使得自身的生態(tài)系統(tǒng)保持平衡。然而,如果全球持續(xù)升溫,這種自我調(diào)節(jié)機制就會變?nèi)?,全球升溫一旦超過3℃,就可能使40%的亞馬孫雨林“頂梢枯死”,且這一過程一旦開始,就無法恢復(fù),熱帶雨林會逐漸退化成稀樹草原。
毀林使得大氣低層暖干氣流上升,抑制了大氣層中水汽的向下混合,干旱加劇,使得水循環(huán)過程發(fā)生不可逆的轉(zhuǎn)變,進一步加速植被的森林退化。而在這一過程中釋放出大量的碳,又進一步加劇了溫室效應(yīng)。
氣候系統(tǒng)是包含多個潛在臨界點元素的復(fù)雜系統(tǒng),對全球具體有多少個臨界點元素的科學(xué)認知近年來不斷發(fā)展。在2008年前后,那時候?qū)W界認為可能有14個潛在成為臨界點的元素,到2018年前后認為有15個,到了2021年之后又認為有16個。今年1月,國際期刊《自然·氣候變化》(NCC)發(fā)表了北京師范大學(xué)研究人員與合作者的研究論文,指出青藏高原的冰雪可能也是一個新的臨界元素,自2008年以來,這一地區(qū)冰雪覆蓋穩(wěn)定性減弱,臨界點可能已經(jīng)處于激活狀態(tài)。
隨著全球溫度持續(xù)升高,氣候系統(tǒng)越來越逼近臨界點。2018年與2019年,澳大利亞威爾·斯特芬(Will Steffe)教授和英國蒂姆·蘭頓教授(Timothy M. Lenton)等人在《美國國家科學(xué)院院刊》(PNAS)和《自然》等期刊的文章里,梳理了地球氣候系統(tǒng)中的15個已知的氣候臨界點,指出其中9個關(guān)鍵系統(tǒng)已經(jīng)處于或者即將處于臨界點狀態(tài)。
氣候系統(tǒng)的臨界點有高有低,按照觸發(fā)的難易程度,可以分為三個檔次:
1) 1℃~3℃,在全球增溫的這個范圍內(nèi),容易引起夏季北極海冰消融、格陵蘭島冰蓋消融、阿爾卑斯山冰川消亡、南極洲西部冰蓋消融和珊瑚礁的白化。
2) 3℃~5℃,當增溫達到這個強度時,可能會導(dǎo)致亞馬孫雨林向草原退化、北半球中高緯針葉林退化、季風(fēng)區(qū)變化、全球海洋溫鹽環(huán)流變化。
3) 5℃,當增溫超過5℃,極可能引起北極冬季冰雪量減少、高緯度永凍土消融釋放溫室氣體、南極洲東部冰蓋消融等。
目前,根據(jù)發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志的研究報告,在已識別的氣候“臨界點”中,有9個處于已被觸發(fā)或即將被觸發(fā)的狀態(tài)。以下是3個典型的氣候“臨界點”。
其一是,南極西部冰蓋消融崩塌。南極洲的多個考察站記錄顯示,近年來該地區(qū)經(jīng)歷了有史以來的最高氣溫,尤其是位于南極洲西北端(靠近南美洲)的南極半島,成為地球上變暖最快的地區(qū)之一。在過去的半個世紀里,這里的氣溫幾乎上升了3℃。溫升導(dǎo)致南極地區(qū)冰蓋加速消融。尤其是南極西部的思韋茨冰川(Thwaites Glacier),被稱為“末日冰川”,正在以驚人的速度融化。
探測數(shù)據(jù)顯示,思韋茨冰川前段底部的冰體已懸空,海洋暖流得以流入冰川底部與海床之間,使更多的冰面暴露于溫暖的海水中。這些涌入的暖流水溫可達2℃,加速了冰川消融,形成了一個惡性循環(huán)。在上世紀90年代,思韋茨冰川每年融化100億噸冰,如今這一數(shù)字已上升至約800億噸。
地球上90%的淡水以冰的形式存儲在南極,其中20%位于南極西部,其余在東部。僅思韋茨冰川的全部融化就足以使海平面升高65厘米,而冰蓋的崩塌還會導(dǎo)致大量冰體落入海中,使海平面進一步上升2~3米,這對人類來說可能是一種“世界末日”般的景象。這也正是思韋茨冰川被稱為“末日冰川”的原因。
其二是,低緯度珊瑚礁消亡。在世界上所有生態(tài)系統(tǒng)中,珊瑚礁以其最高的生物多樣性著稱,它們?yōu)轸~類和其他海洋生物提供了重要的棲息空間,因而被視為地球上最復(fù)雜和最寶貴的生態(tài)體系之一。根據(jù)《世界珊瑚礁現(xiàn)狀報告》,在2009年至2018年的10年間,由于海水溫度上升,全球約14%的珊瑚礁遭到破壞。盡管世界上100多個國家的珊瑚礁僅覆蓋了0.2%的海底,但它們在國土安全、海岸保護、生態(tài)資源、環(huán)境調(diào)節(jié)、礦產(chǎn)油氣、糧食及經(jīng)濟安全等方面支撐著數(shù)億人的生存,為人類社會提供了大量商品和服務(wù)價值。
然而,氣候變化、海洋酸化和污染等對珊瑚礁構(gòu)成了嚴重威脅,導(dǎo)致全球珊瑚礁出現(xiàn)越來越嚴重的白化現(xiàn)象。珊瑚白化是指珊瑚在環(huán)境壓力下失去體內(nèi)共生藻類,或是藻類失去色素,使得珊瑚的色彩與活力消失,最終導(dǎo)致珊瑚死亡甚至海洋生態(tài)系統(tǒng)的崩潰。
歷史上全球曾發(fā)生3次重大珊瑚礁白化事件,分別在1998年、2010年以及2014至2017年之間。當前,我們正在經(jīng)歷第四次全球珊瑚礁白化。全球變暖的程度與速度將對珊瑚礁的未來產(chǎn)生決定性影響。據(jù)估計,如果全球氣溫上升1.5℃,70%至90%的珊瑚礁會消失;如果上升2℃,珊瑚礁絕種的風(fēng)險將顯著增加。
其三是,北方永久凍土層(以下簡稱為永凍層)迅速解凍。永凍層是指至少連續(xù)兩年保持凍結(jié)的地面,通常由巖石、土壤、沉積物、冰和有機質(zhì)的混合物構(gòu)成,廣泛分布在高緯度地區(qū)(如美國阿拉斯加和俄羅斯西伯利亞地區(qū)),以及高海拔地區(qū)(如安第斯山脈和喜馬拉雅山脈)。隨著全球升溫,永凍層正在迅速解凍,造成土地滑坡、洪水和地陷等災(zāi)害,并且嚴重影響城市基礎(chǔ)設(shè)施的安全。
在俄羅斯等國家,許多建筑、道路與管道建設(shè)于永凍層之上,氣候變暖使得這些城市面臨基礎(chǔ)設(shè)施損毀的風(fēng)險。這不僅導(dǎo)致經(jīng)濟損失,也對周邊生態(tài)環(huán)境造成巨大影響。例如,2020年,俄羅斯西伯利亞地區(qū)發(fā)生了一起重大柴油泄漏事故。調(diào)查發(fā)現(xiàn),正是永凍層的解凍致使地基承載力不足,儲油設(shè)施下陷,最終造成大量柴油泄漏,涌向周邊河流,嚴重破壞了河流的生態(tài)系統(tǒng)。
永凍層解凍的影響不只局限于當?shù)厣鷳B(tài)和居民生活,更將引發(fā)潛在的全球性危機。北極永凍層中儲存著巨量有機碳和無法分解的動植物遺骸。當永凍層融化,這些有機質(zhì)被微生物分解,釋放出甲烷和二氧化碳等溫室氣體,會加速全球變暖。此外,永凍層的融化還可能釋放出潛伏已久的古老病毒與細菌,對人類構(gòu)成巨大威脅。
近年來,一些科學(xué)家還提出了青藏高原冰川融化可能存在一個新的臨界點。過去50年來,青藏高原及其相鄰地區(qū)冰川面積退縮了15%,高原多年凍土面積減少了16%,且融化速度還在加快。中科院大氣物理所高級工程師汪君指出,冰川和凍土的融化,帶來了一系列復(fù)雜的影響,包括冰川和多年凍土的融化,帶來了一系列復(fù)雜的影響,包括青藏高原水儲量凈損失增加、鐵路地基變形、山體滑坡泥石流災(zāi)害增加等。
臨界點之間的“連鎖反應(yīng)”
當一個臨界點被觸發(fā)之后,可能會像推倒多米諾骨牌一樣,推動地球系統(tǒng)倒向另外一張牌,放大氣候變化的影響。由于這些能成為臨界點的系統(tǒng)自身規(guī)模宏大,要阻止整排多米諾骨牌的倒下異常困難,從而較易引起氣候、人類和生物系統(tǒng)發(fā)生大規(guī)模災(zāi)難甚至是毀滅級的氣候破壞。
例如,北極、格陵蘭冰原融化,會向北大西洋注入大量淡水,導(dǎo)致AMOC減弱,這會減少南半球向北半球輸送的熱量,把熱量留在南半球的海洋,進一步加速南極冰蓋的融化;格陵蘭島和南極西部冰蓋臨界點被激活后,將通過AMOC的中間作用,觸發(fā)亞馬孫雨林干旱臨界點,引發(fā)嚴重的生態(tài)災(zāi)難;極地永久凍土加速消融,導(dǎo)致遠古時期封存于其中的有機碳以二氧化碳、甲烷等溫室氣體的形式釋放,進一步加劇全球變暖,并觸發(fā)南北極冰川消融等臨界點。
這種“多米諾”骨牌式的正反饋過程,會使得地球氣候系統(tǒng)突破一個個臨界點,徹底脫離過去百萬年以來的冰期-間冰期的循環(huán),導(dǎo)致失控增溫(runaway warming),最終導(dǎo)致“熱室地球”(Hothouse Earth)時代的到來。在“熱室地球”狀況下,全球平均氣溫較工業(yè)革命前高4-5℃以上,這將超過數(shù)百萬年間冰期的最高溫,甚至比中新世時期溫度還高,屆時,地球上許多地方的宜居性將大打折扣。洪澇地區(qū)的暴風(fēng)雨強度和頻次將大大增強,全球范圍內(nèi)的干旱和酷暑也會愈加劇烈。西南極洲、格陵蘭和東南極洲的冰蓋融化,大量淡水注入海洋,海平面將會比今天高60米以上。這種結(jié)果是毀滅性的,因為全球三分之二的特大城市均處于海拔低于10米的區(qū)域,約24億人生活在距離海岸線不及100千米的沿海地區(qū)。
值得警惕的是,有些區(qū)域性氣候可能已經(jīng)越過了自身的臨界點,例如北美西部的過去20年的高溫和干旱幾乎是過去1200年里最為嚴重的時期,這導(dǎo)致區(qū)域山火,大片森林消失。這些森林是過去數(shù)百年里全球溫度比現(xiàn)在更低的環(huán)境里生長出來的,在現(xiàn)在變暖的世界里,不見得能恢復(fù)回原來的物種和生態(tài)。另外亞洲中部蒙古國地區(qū),持續(xù)性溫度升高和干旱,再加之過度放牧導(dǎo)致草原退化,已經(jīng)出現(xiàn)了大規(guī)模不可逆轉(zhuǎn)的生態(tài)變化,被不少研究人員認為已經(jīng)越過了臨界點。

“蝴蝶翅膀”扇動之后引發(fā)的風(fēng)暴并非危言聳聽。氣候臨界點一個個被激活后,整個氣候系統(tǒng)的穩(wěn)定性將被破壞,此時地球上的大型碳庫也將變得不穩(wěn)定,將大量二氧化碳和甲烷釋放到大氣中,全球氣溫進一步飆升,反過來加劇氣候變暖,形成惡性循環(huán)。自此,再也沒有什么力量能夠阻止小船的“傾覆”。
若真的發(fā)生這種連鎖反應(yīng),全球平均氣溫可能將會上升至高于過去120萬年中的任何時期,地球?qū)⒆兂伞皽厥业厍颉?。屆時,氣候系統(tǒng)率先崩潰,接著是暴雨、干旱、風(fēng)暴等極端天氣不斷出現(xiàn),生物鏈坍塌,人類文明的小船可能岌岌可危。
如何遏制“臨界點”的觸發(fā)
挪威奧斯陸大學(xué)社會與人文地理系研究員Manjana Milkoreit表示:“對于某些臨界點,我們現(xiàn)在能采取預(yù)防行動的時間非常緊迫,最快可能在21世紀30年代就來不及了。”
隨著氣候變化的加劇和多個“臨界點”的迫近,地球系統(tǒng)正面臨嚴峻挑戰(zhàn)。氣候風(fēng)險的概率加大、強度上升,將對地球系統(tǒng)帶來不可逆轉(zhuǎn)的影響。因此,人類需要立即采取行動,以確保氣候“臨界點”維持在可預(yù)測和可控的范圍內(nèi)。這需要國際社會的共同努力,通過雄心勃勃且有效的氣候行動應(yīng)對危機。
實現(xiàn)碳中和是減緩氣候變化的重要目標。一方面,工業(yè)革命后的人類活動產(chǎn)生了大量溫室氣體,這是導(dǎo)致全球氣候變化的主要因素之一。為與地球生態(tài)系統(tǒng)和諧共處,人類須可持續(xù)、負責(zé)任地利用自然資源。另一方面,隨著全球溫升的幅度增加,觸發(fā)氣候“臨界點”的概率也在加大,因此必須將溫升控制在2℃以內(nèi),并力爭控制在1.5℃內(nèi),以減緩氣候“臨界點”的迫近。
實現(xiàn)碳中和需要全人類深層且徹底的行動,這包括:減少化石能源燃燒、推進可再生能源的使用、促進低碳技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用、淘汰落后產(chǎn)能等。此外,在公眾教育方面,要強化公眾對氣候變化的認知,激發(fā)社會各界促進低碳轉(zhuǎn)型的意愿。
此外,對一些脆弱的、瀕臨崩潰或已處于崩潰狀態(tài)的生態(tài)系統(tǒng),如珊瑚礁與亞馬孫雨林,采取針對性的保護措施至關(guān)重要。對此,聯(lián)合國啟動了生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)十年倡議(2021~2030),其中,保護和恢復(fù)珊瑚礁,改善海洋健康狀況是一項核心工作。雖然當前形勢嚴峻,但在迅速有效的保護行動支持下,生態(tài)系統(tǒng)仍可恢復(fù)到一定的健康水平。例如,1998年的大規(guī)模珊瑚礁白化發(fā)生后,硬珊瑚覆蓋率在10年內(nèi)就恢復(fù)到了之前的水平。當然,國際社會采取有雄心且強有力的生態(tài)保護行動是促進生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的基礎(chǔ)。
應(yīng)當指出的是,氣候行動不限于國際談判或企業(yè)策略,每位地球公民都應(yīng)發(fā)揮作用,貢獻自己的力量。在日常生活中,人類的生活習(xí)慣無時無刻不在影響著氣候與環(huán)境——外賣、快遞、旅行以及日常用電,都在進行碳排放。我們完全可以通過節(jié)約資源、減少浪費、購買高能效標識的電器、減少使用烘干機等高能耗電器、選擇公共交通出行等方式來降低碳排放。
在希臘神話中,西西弗斯(Sisyphus)觸犯了眾神遭受懲罰,推著一塊巨石上山,每次未到山頂就又滾下山坡,即使到了山頂,巨石也無法穩(wěn)定存在,又滾回山腳下面。因此氣候臨界點就像山頂,一旦越過了這個點,全球氣候就會像滾落的巨石一樣,不可逆轉(zhuǎn),不受控制,且加速進行,這才是全球變暖中我們得高度警惕的風(fēng)險。
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