以下文章来源于《知识分子》公众号,作者中科院大气物理研究所周天军、浙江大学曹龙。
导读:昨日,联合国气候科学机构——政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布了第六次评估报告第一工作组报告,这一题为《气候变化2021:自然科学基础》的报告,是自2014年第五次评估报告(AR5)及三份IPCC特别报告发布以来,一次对气候科学认知的全面更新。第六次评估报告第一工作组报告,两位共同主席分别来自中国和法国,共有234位作者(其中31位主要作者协调人、167位主要作者、36位编审),分别来自66个国家,其中来自中国的有15位。其梳理了科学界在气候变化科学问题上的重要进展,总结了我们对过去、现在和未来气候变化更为深入的理解。
《知识分子》特邀报告主要作者——中国科学院大气物理研究所研究员周天军和浙江大学地球科学学院教授曹龙深入解读。
8月9日,联合国政府间气候变化委员会(IPCC)发布报告《气候变化2021:自然科学基础》,报告显示,亚洲地区观测到的平均温度的升高,已经超出自然变率的范畴,极端暖事件在增加、极端冷事件在减少,这一趋势未来将延续,而海洋热浪将继续增加。科学界在以下关键结论上形成共识:近期的气候变化是广泛、快速和不断加强的,观测到的许多变化在过去数千年间前所未有。人类活动造成的气候变化是毋庸置疑的事实,人为影响正在导致包括热浪、强降水和干旱在内的极端天气事件变得更为频繁和严重。气候变化早已经开始通过多种途径影响到地球的各个地区,我们所经历的变化将随着未来增暖而进一步增多。气候系统业已发生的许多变化无法再回到从前,但是,通过控制增暖,上述变化中的许多可以减缓、有一些可以被停止。除非我们立刻、快速和大范围的减少温室气体排放,否则控制全球增温在1.5oC以内的目标将难以实现。要控制全球气候变化,必须强力、快速和持续地减少二氧化碳、甲烷和其他温室气体,上述行动不仅将减轻气候变化的后果,还将改善空气质量。
最新的气候变化报告更新了关于气候变化基本事实的评估,以及关于人类活动如何影响气候变化的最新认知。该报告采用新一代地球/气候系统模式,综合观测约束等新技术,提供了基于最新的排放情景的气候变化预估结果。此外,该报告还提供了支撑风险评估和区域适应的气候信息,并从碳排放——特别是碳收支剩余空间估算等角度提供了最新评估结果。
该报告引用了14,000多篇科学论文,是气候科学界的重磅之作。首份草案得到来自750位专家的23,462条评审意见,第二版草案得到来自各国政府和1,279位专家评审的51,387条评审意见,最后向政府代表分享的“决策者摘要”收到来自47个政府的3,000多条意见。
全球平均温升已达1.09°C。上世纪80、90年代,为了应对未来可能的气候危机,欧洲学者首先提出,将全球气温上升整体控制在相对工业化前不超过2°C,并提出每十年温升不超过0.1°C,认为这是地球可以容忍的上限 [2]。随后有学者提出“红绿灯系统”,用“红灯”表示气候变化对社会有严重干扰,“黄灯”表示气候变化处于示警状态,在“黄灯”和“红灯”之间的界限采用了2°C [3]。此后众多气候变化会议都强调了这一目标的重要性。
2009年,在哥本哈根召开的《联合国气候变化框架公约》第15次缔约方会议(简称“第15届联合国气候变化大会”,COP15),把这一目标写入《哥本哈根协定》,但是大会未能就协定达成一致,也就是说该协定没有法律约束力。在哥本哈根大会上一些岛屿国家认为2°C目标也不能接受,提出1.5°C的温升也足以威胁到他们的生存。2010年第16届联合国气候变化大会上小岛国家联盟重申了这一主张。此后一些欠发达国家也加入进来坚持将长期气候目标定为全球温升不超过1.5°C。2015年第21届联合国气候变化大会通过了《巴黎协定》,把“相对于工业化前的全球平均温升水平控制在2°C以内,并努力争取控制在 1.5°C以内”写入协定;从此1.5°C成为在2°C基础上一个新增的更加严格的气候目标。需要注意的是1.5oC和2oC温控目标是COP21会议上由各国政府确定的政治目标不是由IPCC设定的温控目标尽管各国政府在达成共识的过程中参考了IPCC评估报告的相关科学内容。
根据IPCC第六次评估报告,未来20年全球平均温度较之1850-1900年的温升幅度,将会达到或超过1.5oC,2021-2040年全球平均温度非常可能的范围是1.2oC-1.9oC。如果我们快速减少温室气体排放、在2050年前后实现二氧化碳净零排放,那么,到本世纪末,非常可能的是全球平均温升幅度有望被控制在2oC以内;多半可能的是,全球平均温升幅度将低于1.6oC、并且在本世纪末减少到1.5oC。
气候变化将令全球水循环增强,增加强降水和洪涝灾害,同时,在许多地区又会带来强干旱。气候变化将影响降水,总体趋势是高纬度地区的降水将增加、副热带许多地区的降水将减少,季风区降水整体上将增加,但具体表现因地区而异。
未来,全球的沿岸地区都将受到海平面升高的影响,低地区域将遭受更为频繁的洪涝灾害和更为严重的海岸线侵蚀。持续的增暖将加速多年冻土的融化,造成季节性积雪的消失、冰川和雪盖的融化,以及夏季北极海冰的减少。
以下是重构后的段落结构:
1. 温度增暖、更为频繁的海洋热浪、海洋的酸化以及含氧量的降低,这将对海洋生态系统以及依赖于海洋生态系统的人类生活造成影响。
2. 城市是受到气候变化影响显著的区域之一,城镇化将令热浪的强度增强、频率增加,使得城市区域及其下游地区的平均降水和极端降水增加。对于沿海城市,更为频繁的极端海平面升高事件,和极端降水事件一起,将增加洪水暴发的可能性。
3. 对于亚洲地区,观测到的平均温度的升高已经超出自然变率的范畴,极端暖事件在增加、极端冷事件在减少,这一趋势未来将延续。海洋热浪将继续增加。在亚洲北部,火灾易发的季节将延长,火灾天气的强度将增加。亚洲大部分地区平均降水和强降水都将增加。在亚洲中部和北部,平均风速在减少并将继续减少。冰川在融化,多年冻土在消融。到21世纪中期,季节性积雪的持续时间、冰川物质和多年冻土的范围将进一步减少,高山区域的冰川融水径流将在近期增加,但随后又将减少。
4. 相较于全球平均状况,亚洲地区的海平面升高速度更快,导致了海岸线的退缩。未来,区域平均海平面高度将继续抬升,给沿海城市带来极大挑战。
5. 气候变化的检测和归因研究是互为一体的。只有从观测记录中检测到某个气候要素发生了统计意义上显著的变化,我们才能进一步对其进行归因,寻找人类活动的影响。气候归因研究的发展可以概括为三个方面:涵盖的气候要素更为广泛、归因对象从气候平均态拓展到极端事件、从长期变化发展到事件归因。
您好,根据我所查到的资料,极端事件归因方法的发展可以分为以下两类:第一,依靠观测记录来确定事件的发生频率或强度的变化情况;第二,利用模型模拟,比较在有/无气候变化情况下极端事件的区别。大多数研究同时使用观测和模型两种方法。近十年来极端事件归因科学发展迅速,具有以下特征的极端事件,归因研究结果更加可信:(1)具有长期的历史观测记录,可以在合适的历史背景下整体考虑;(2)可以利用气候模型充分模拟;(3)本质上纯粹是自然现象,受人为干扰很小 。
关于您提到的“未来的碳排放空间有多大?”,这个问题涉及到气候变化及其影响应对的方方面面。气候敏感度越高,升温越高越快,生态系统和人类社会适应气候变化的难度就越大;对于控制未来升温幅度来说,气候敏感度越高,也意味着未来碳排放的空间越低。
以下是重构后的内容:
累积二氧化碳排放的瞬时气候响应(TCRE)和平衡态气候敏感度刻画的是全球温度对二氧化碳浓度(或二氧化碳辐射强迫)的敏感性。前者指的是单位累计二氧化碳排放,造成的瞬时全球平均表面温度的变化;后者指的是在大气中二氧化碳浓度当量翻倍之后,年全球平均表面温度的变化。两者所涵盖的时间尺度不同。平衡态气候敏感度强调气候系统在新的二氧化碳浓度下最终达到新的完全平衡时的温度变化,这个过程需要上千年。而累积二氧化碳排放的瞬时气候响应则是相对工业革命前人为活动累积二氧化碳排放达到1000Gt时全球平均近地面温度的变化,这个升温涉及的尺度在几十到上百年,虽然气候系统并没有达到完全平衡,但是目前人类社会最关心、减排需求最迫切的时间尺度。
根据第六次评估报告的估算,在1.5°C温升阈值下,从2020年开始剩余碳排放空间的中位数为500 Gt二氧化碳;在2°C温升阈值下,剩余碳排放空间的中位数为1350 Gt二氧化碳。另外,非二氧化碳温室气体会引起气候变暖,如果不能有效控制,将会侵占二氧化碳的排放空间。
请问还有什么其他问题吗?
除了减少温室气体排放,还有其他方法可以减缓全球变暖。例如,通过人为增加陆地和海洋碳汇(例如植树造林、增加海水碱性、恢复海岸带生态系统等),或直接从大气中捕捉二氧化碳的二氧化碳移除方法,有潜力使大气二氧化碳浓度降低。
另一种减缓全球变暖的可能措施是太阳辐射干预,即通过人工方法,减少到达地面的太阳辐射。
请根据提供的内容完成内容重构,并保持段落结构:
太阳辐射干预方法,例如向平流层注入硫酸盐气溶胶、增加陆地表面和海水的反照率等,以及增加逃逸到太空的长波辐射(例如减少高层卷云),都具有潜力减缓温室气体增加引起的部分气候变化。然而,这些方法对气候系统的影响存在很大的区域差异,无法完全抵消温室气体增加对气候变化的影响。另一方面,太阳辐射干预不能降低大气二氧化碳浓度,因此无法抑制海洋酸化。
需要强调的是,二氧化碳移除和太阳辐射干预作为大幅度减排的可能辅助措施,都不能替代温室气体减排。目前,没有任何一种二氧化碳移除和太阳辐射干预方法被证明可以在大范围内实施,有效减缓全球变暖。而且,不同的二氧化碳移除和太阳辐射干预方法都有不同的副作用。大幅度、快速、持续地减少温室气体排放是减缓全球变暖的最安全措施。
在本文的最后,我们要感谢中国科学院大气物理研究所张文霞副研究员和陈晓龙副研究员为我们提供相关素材。此外,我们还要引用IPCC 2021年的报告[1],以及 Vellinga 和 Swart 于1991年发表的论文[2]。
参考文献:
[1] IPCC, 2021: Summary for Policymakers. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S. L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M. I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T. K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu and B. Zhou (eds.)]。Cambridge University Press。
[2] Vellinga P, Swart R. The greenhouse marathon: a proposal for a global strategy. Climatic Change。 1991; 18(1): vii-xii。
全球变暖的科学
王绍武,罗勇,赵宗慈,闻新宇和黄建斌在他们的著作《全球变暖的科学》中详细阐述了全球变暖的问题。该书由北京气象出版社于2013年出版,其中第105-106页提供了相关信息。