随着全球变暖效应的增加,联合国的报告很快就过时了

这份来自政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change)的报告发布于不到两年前,内容丰富,令人印象深刻。然而,该报告的关键部分已经过时,因为有证据显示,从北极到南极洲,全球变暖的影响正在加剧。

从某种意义上说,如果联合国发起的政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change,简称ipcc)每五年左右发布一次的主要报告从未向公众发布,可能会更好。这并不是说这些文件本身在科学上是可疑的;相反,它们的范围和彻底性都非常出色。与之前的三份报告一样,IPCC于2007年发布的第四份评估报告花了两年多的时间才完成。它根据无数的地面和卫星观测,以及数十个最复杂的气候模型的运行,综合了数千篇独立的同行评议论文,这些论文由十几个不同气候相关领域的数百名专家撰写。

因此,第四次评估报告(内部人士称之为AR4)相当于对地球气候状态的高分辨率快照,以及对气候未来走向的一套可能的最佳预测。但由于这只是一个快照,而且气候和导致气候变化的人类活动都在继续演变,该报告在发布时基本上就已经过时了。

从那以后,来自世界各地的新报告源源不断地涌来,气候模型专家也不断地将这些报告输入他们的超级计算机。虽然完整的统计要等到IPCC的下一份报告(该报告已经在编制中)之后,但消息并不令人鼓舞。

例如,格陵兰岛巨大的冰盖出人意料地迅速融化,表明到本世纪末,海平面可能会上升1至2米(约3至6.5英尺)——几乎是科学家两年前预测的三倍。北极周围令人惊讶的快速融化表明,在未来20年甚至更短的时间内,北冰洋夏季将基本无冰——比最悲观的AR4预测至少提前20年。西南极洲的冰盖大于格陵兰岛,是比任何人预期的升温速度更快,和一个主要冰流在南极洲西部-松岛冰川滑向大海每年以惊人的两英里的速度,全球海平面增加它的质量稳步上升。

二氧化碳排放到大气中的速度比任何模型预计的都要快。

同时,二氧化碳排放到大气中比任何模型预期的更快,与政府间气候变化专门委员会预测,如果不采取措施来减缓温室气体排放,大气中二氧化碳的浓度可能高达900 ppm -三重工业化前水平的世纪。这可能会使全球气温平均上升4摄氏度(7华氏度)以上。

政府间气候变化专门委员会的科学家们现在正与丹麦政府合作,及时更新2007年报告的部分内容,以便于12月在哥本哈根举行的气候会议。公平地说,对于组装AR4的科学家来说,应该不会有什么意外。以海平面为例:报告中现已过时的预测指出,到本世纪最后10年,海平面将上升0.18至0.59米(6英寸至2英尺)。但如果你读了脚注,詹姆斯·麦卡锡(James McCarthy)说,“它清楚地表明,预测没有考虑到冰流的变化。”麦卡锡是哈佛大学的海洋学家,也是上一份报告的三个主要工作小组之一的联合主席。

并不是说建模者不认为这些变化是重要的;问题是没有人知道如何以一种可靠的方式将它们结合起来。所以他们就把它们忽略了。但就在AR4的最终版本被整合在一起的时候,新的观察开始显示,冰流确实在发生变化,尤其是在格陵兰岛。65万平方英里的冰盖覆盖了这个巨大岛屿的大部分,通过周围数百条冰川流入大海。而且其中许多人的流动速度加快了——实际上是翻了一番。与此同时,重力感应卫星GRACE探测到冰盖的质量显著下降。

格陵兰岛
一位科学家站在格陵兰冰原的裂缝旁边。WHOI

最初,冰川学家认为他们知道原因。更高的温度正在融化冰川表面的冰,当这些水找到一条裂缝可以流入时,它就会融化。最终,所有这些水都到达了下面的岩石,在那里它们起到了润滑剂的作用,让冰更有效地滑向大海。最近,科学家们提出了第二个可能更重要的影响:一路延伸到海洋的冰川在出口处变薄。这使得它们可以自由地漂浮在地面上,由此产生的摩擦力的损失让冰川上游部分加速。去年4月,马萨诸塞州尼科尔斯学院(Nichols College)的冰河学家毛里·佩尔托(Mauri Pelto)在博客“真实气候”(RealClimate)上写道,这“类似于把紧急刹车稍微松了一下”。同样的现象也在加速松岛冰川及其邻近的斯韦茨冰川滑入南大洋。

有了这些新信息,科罗拉多大学(University of Colorado)的泰德·普费弗(Tad Pfeffer)和几位同事重新计算了海平面上升的预测,得出了海平面上升幅度在0.8米至2米之间(约2.5英尺至6.5英尺之间);他们的论文是去年秋天发表的科学。美国国家航空航天局戈达德空间科学研究所的加文·施密特说:“即使只有一米,也是一场灾难。”它将直接威胁到数百万人,以及数万亿美元的基础设施。”最初的数字并没有被误导;这只是意味着它不应该被视为表面价值。“我们知道,”麦卡锡说,“我们还有很多东西要学。”

让气候科学家感到意外的是北极海冰加速融化。数十年来,建模者一直在预测,北极圈内的气候变化速度应该是最快的。原因与被称为“北极放大”的强大的正反馈回路有关。随着温度上升,覆盖北冰洋的冰盖开始融化,白色反光的冰被深色的海水取代。水吸收太阳能,然后将其热量辐射回大气层,从而融化更多的冰,露出更多的水,以此类推。

只是故事的一部分反馈,Mark Serreze说,高级研究科学家在国家冰雪数据中心(NSIDC)博尔德科罗拉多州。秋天,北冰洋的水比上面的空气温暖,但当冰盖开始返回,它形成一个绝缘毯,可以防止热量转移到大气中。“当你失去了海冰覆盖,”Serreze说,“你失去了绝缘体。”夏天的水面越开阔,冰重新形成的时间就越长,所以这种天然的绝缘体消失的时间比正常情况下要长。最近的一项研究由Serreze和施特略夫丝,一个同事NSIDC,显示迅速消失的北极夏季海冰被放大整个地区,秋季气温在过去四年3摄氏度(5.4华氏度)高于1978年至2007年的平均水平。

自20世纪70年代末以来,卫星观测显示,夏季北极海冰的消融在稳步扩大。早些时候的模型预测,在2050年到2070年之间,北极海域将至少在一年中有一部分时间基本无冰。但在2005年,夏季冰量稳步下降的趋势开始急剧下降。2006年和2007年,情况变得更糟,今年夏天才略有缓和。根据卫星照片和早期研究的数据,现在北冰洋夏季被海冰覆盖的面积只有1950年的一半。全年海冰也明显变薄,通常只有3英尺深,而半个世纪前为9英尺。

Serreze说,如果这种趋势继续下去,“无冰的趋势将会提前很多,比如2030年左右。”有些人甚至说,这最早可能在10年后发生。”美国国家大气研究中心(National Center for Atmospheric Research)专门研究海冰的气候模型专家玛丽卡·霍兰德(Marika Holland)承认,这些模型存在一些问题。“它们显然是不完整的,因为它们是模型,”她说。“你不能把所有血淋淋的细节都写进去。”不过,她说,“所有模型显示的融化速度都比我们实际看到的要慢,这一事实让我们大开眼界。”显然我们遗漏了一些东西。”例如,大多数模型都没有考虑来自遥远烟囱和排气管的烟尘沉积的影响,这些因素会使冰变黑,融化得更快。“这有多重要还不完全清楚,”她说。

不确定性的一个主要来源是你对人为二氧化碳增长的假设。

“关于放大效应的另一件事,”Serreze说,“是在某种程度上,它不再局限于海洋。大气环流将热量输送到陆地上。”在北极,大部分土地是被深深冻结的永久冻土。当你把土壤加热时,封存在土壤里数千年的有机物会分解,释放出二氧化碳和甲烷——相对于二氧化碳而言,甲烷是一种更强的温室气体。

它已经发生了吗?“这些模型通常表明,我们将在2012年至2045年之间的某个地方开始看到信号,”NCAR的一位专门研究气候变化陆地方面的模型师戴夫·劳伦斯(Dave Lawrence)说。“一些观察研究表明,甲烷含量显著增加,可能有两种原因。但你无法从卫星上看到它,而且我们的地面站数量非常有限。它可以更少,也可以多得多。”他说。

然而,最近在北冰洋进行的科学考察发现,随着北冰洋变暖,海底永久冻土层中冒出了大量的甲烷,而永久冻土层显然正开始融化。

在南极,这些反馈就不那么重要了,因为那里大部分的冰都覆盖在陆地上,而不是水,而且那里的陆地基本上都是岩石,而不是永久冻土。因此,没有人预料到南极洲会变暖。事实上,在过去的几十年里,南极和位于南极洲东部的俄罗斯Vostok站的温度读数显示出了轻微的下降。气候学家认为,这在一定程度上是由于南极大陆每年春天都会出现臭氧空洞。与此同时,从南极洲西部向南美洲南端突出的一指状陆地南极半岛一直在迅速变暖,自1950年以来,西北半岛的冬中温度飙升了5摄氏度(9华氏度)以上。大型冰架,如威德尔海的“拉森B”冰架,近年来已经崩塌。

华盛顿大学的Eric Steig说:“人们天真地认为西南极洲一定更像东南极洲,而不是像半岛。”它不是。在上个月给《自然》杂志的一封信中,史泰格和几个同事利用卫星和气象站的数据显示,过去50年来,南极洲西部一直在稳步变暖,平均每10年升温0.1摄氏度。在臭氧空洞于20世纪80年代出现之前,东南极洲也在变暖,而且由于破坏臭氧的氯氟烃已被禁止,随着空洞自我修复,可能会恢复其变暖趋势。

最后,预测未来气候变化的一个主要不确定性来源是你对人为二氧化碳和其他温室气体排放增长的假设。这些假设是基于对经济增长的预测、能源生产效率的变化、替代天然气、煤炭和石油的可再生燃料的兴起以及各种其他因素。

就像地球对温室气体反应的模型预测一样,对排放的预测并不总是与预期一致。根据美国国家海洋和大气管理局(National Oceanographic and Atmospheric Administration)的一份报告,2007年大气中的二氧化碳浓度以2.2 ppm(百万分之一)的速度增长,而2000年至2007年的年均浓度为2 ppm,上世纪90年代为1.5 ppm。因为反馈机制直到最近才开始起作用,大部分都与化石燃料的燃烧有关。考虑到印度和中国工业的增长,这一趋势并不令人意外;令人担忧的是,它的规模超过了IPCC用于预测未来变暖的最耗油的模型。

预测结果将被调整,但随着物质世界带来更多惊喜,预测结果将受到挑战。

当政府间气候变化专门委员会的最后一份报告出炉时,这些信息都没有。另一方面,当前的经济衰退也是如此。经济活动的急剧下降已经导致化石燃料使用的减少。IPCC现在开始“范围”的下一个主要的报告,在其网站上的古怪的语言,根据世界经济的状态当第五次评估报告2014年到打印机,预测将会相应调整,不可避免地受到挑战与物理世界遵循更多的惊喜。

但无论发生什么,我们已经增加到大气中的二氧化碳——大约比工业革命前的280ppm多出100ppm——将继续保持不变。根据一篇论文发表在《美国国家科学院学报》上上个月,对温度的影响,海平面上升和改变天气模式已经锁定,即使我们还不知道他们会是什么,并可能持续了1000年。从今天开始,我们添加的任何内容都会在此基础之上。就像第四次评估报告一样,今天人类产生的温室气体的浓度已经高到足以使气候变得更糟,很快就会过时。