全球升温1.5度会是什么样子?

巴黎气候大会设定了一个雄心勃勃的目标,那就是找到办法将全球变暖限制在1.5摄氏度,而不是之前的2摄氏度门槛。但是1。5度和2度的世界有什么区别呢?这个目标有多现实?

这个世界有多大的野心?去年12月的巴黎气候大会承诺,不仅要让全球变暖“远低于2摄氏度”,而且要“努力”将全球变暖控制在1.5摄氏度以内。这让很多人感到震惊。这引发了一个非常重要的问题:2摄氏度的世界和1.5摄氏度的世界有什么区别?

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在班加罗尔,一名印度妇女在查看一场强烈热浪过后干涸的湖床。INDRANIL穆克吉/法新社/盖蒂图片社

考虑到我们已经比工业化前的水平高了1度,将温度控制在1.5度看起来至少是2度的两倍。那么,这值得吗?这是可以实现的吗?

在巴黎,代表们呼吁联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)报告1.5目标的影响。他们希望在2018年之前完成这项工作,及时为在巴黎会议上达成的更严格的减排目标重启谈判提供信息。

但事实是,科学家们直到现在才开始解决1.5度的世界将会是什么样子的问题,因为直到最近,这听起来在政治和技术上都是不可能的。作为一个评论发表在网上自然气候变化上周警告称,对于追求1.5摄氏度目标的后果,“缺乏科学分析”。

为了解决这个问题,由丹尼尔·米切尔(Daniel Mitchell)和其他牛津大学(Oxford University)的研究人员领导的这篇论文的研究人员呼吁建立一个专门的研究项目,以帮助了解他们所描述的“可能是未来十年将要做出的最重要的[决定]之一”。他们也有自己的案子专门的网站并计划秋季在牛津大学召开一场大型会议。

那么什么是危险的呢?有两个问题需要解决。首先,为了1.5英里多跑一英里能得到什么?第二,需要什么条件才能实现?

第一,收益。牛津大学的研究小组说,根据现有的研究,最大的增长不会以平均气温来衡量。就其本身而言,1。5度和2度之间的差异很小。但它会对洪水、干旱、风暴和热浪等极端破坏性天气事件的发生概率产生更大的影响。

我们知道极端天气正在频繁发生。一个去年的研究苏黎世大气与气候科学研究所(Institute for Atmospheric and Climate Science)的埃里希•费舍尔(Erich Fischer)发现,出现“千日一遇”高温天气的风险已经增加了5倍。他的模型表明,在1。5度的时候,它会再翻一倍,当我们从1。5度上升到2度的时候,它会再翻一倍。更极端事件发生的可能性会更快。

德国波茨坦气候影响研究所的Carl-Friedrich Schleussner说,干旱也是如此。去年,他报道说多了半度将导致全球范围内干旱期的持续时间大幅增加,包括地中海、中美洲、亚马逊盆地和南部非洲,从而导致河流流量从三分之一下降到一半。Schleussner总结说,从1.5度上升到2度,“标志着当今自然变化上限与新的气候状况的不同,尤其是在热带地区。”

“2度”对世界各地的社会都具有重大风险;1.5看起来更有科学依据。”

一些研究试图深入探究这种差异对日常生活意味着什么。对许多人来说,后果将是严峻的。在两度的温度下,西南亚洲的部分地区,包括波斯湾和也门人口稠密的地区,可能会变得不适合居住没有永久性的空调。

一些研究人员预测,对人类生存至关重要的粮食作物的生存能力将大幅下降。额外的半摄氏度会使非洲部分地区的玉米产量减少一半布鲁斯坎贝尔国际热带农业中心的。Schleussner发现,即使是在美国的大草原上,玉米歉收的风险也会翻倍。

斯德哥尔摩恢复力中心(Stockholm Resilience Center)主任约翰·Rockström (Johan Rockström)说,2个学位“为世界各地的社会都带来了重大风险;1.5看起来更有科学依据。”

生态系统也会感到不同。以热带珊瑚礁为例,由于海洋高温,它们已经经常受到压力,特别是在厄尔尼诺现象期间遭受“白化”——今年在澳大利亚的大堡礁就发生了这种情况。当海水再次冷却时,大多数人可以恢复,但今天异常的温度可能很快会成为新常态。Schleussner报告说,“从2050年起,由于温度导致的白化,预计几乎所有热带珊瑚礁都将面临严重退化的风险。”

据估计,将升温控制在1.5度,就足以防止夏季无冰北极的形成,拯救亚马逊雨林,防止西伯利亚冻土带融化,并从冻土深处释放出使地球变暖的甲烷。它还可以拯救许多沿海地区和岛屿,使其免受海平面上升的永久淹没,特别是从长远来看。

2100年,海平面上升1.5到2度之间的差异相对较小:40厘米和50厘米。但几个世纪后,随着气温升高对格陵兰岛和南极洲巨大冰原的长期稳定性产生的影响,这种影响会大得多。位于柏林的智库气候分析的米歇尔·谢弗说,计算出2300在美国,2度的升温将使海平面上升2.7米,1.5度的升温将限制在1.5米。

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如果本世纪末温室气体继续不受控制地上升,那么1850年至2100年全球气温的历史和预测变化。JAY桤木/美国地质调查局

看起来1。5度很重要。那么,将气温保持在那样的水平有多难呢?毕竟,去年的水平比工业化前高了一个学位。在过去六个月的不同时期,全球平均气温有时会超过1.5度。

大多数研究人员一致认为,除非出现全球经济崩溃,到本世纪中叶,即使是长达10年的平均气温也注定会上升1.5度以上。因此,要在本世纪末实现这一目标,就需要利用技术和能源系统来降低气温从大气中提取二氧化碳大规模地。

对一些人来说,这将是荒谬的地球工程。英国曼彻斯特大学的气候科学家凯文·安德森说,写在自然在巴黎会议之后,他宣称“世界刚刚把自己的未来赌在了一个吸碳仙女教母的出现上,她就在一缕烟雾中出现。”

但这是可以做到的。计算不准确。即使是现在,也没有人知道全球气温对大气中温室气体浓度上升有多敏感。但是,正如奥地利的国际应用系统分析研究所(IIASA)的Joeri Rogelj所概述的那样,这是一项任务的一篇文章自然气候变化3月。

联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)估计,要将温度控制在1.5度,就意味着要将大气中的二氧化碳浓度控制在430ppm左右。

地球的主要恒温器是大气中二氧化碳的浓度。工业化前的浓度是百万分之280ppm。我们刚刚达到400ppm,升温一度,由于时间滞后,还会有更多的升温。IPCC在其最近的报告中估计,要将温度控制在1.5度,就意味着要将浓度控制在百万分之430左右。

因为我们的大部分二氧化碳排放会在大气中停留几个世纪,这意味着要将年排放量降至零。不可能吗?也许吧,但好消息是尽管全球经济活动不断升温,但2015年的温室气体排放实际上有所下降由于可再生能源的使用越来越多。如果我们能在此基础上,在2050年之前实现零排放,那么我们可能会将排放量限制在8000亿吨。

罗格尔杰的结论是,如果我们能找到从大气中提取5000亿吨二氧化碳的方法,我们就有可能实现我们的愿望:二氧化碳浓度为430ppm,升温上限为1.5度。仙女教母会把她送来的。

但如何?虽然有从空气中去除二氧化碳的化学过程,但它们仍然非常昂贵。更有可能的是生物方法——利用植物吸收二氧化碳,然后在植物死亡或燃烧时防止二氧化碳返回大气。

让一些技术专家和气候科学家眼前一亮的诀窍是缩写BECCS,它的意思是“生物质能、碳捕获和存储”。这个想法是将世界上的发电站转化为燃烧生物质,如树木或海藻。如此大规模的工业化生产这种生物量将加速植物在光合作用中二氧化碳的自然减少。如果生物质燃烧产生的二氧化碳可以从烟囱中捕获埋藏于地质地层中-这项原型技术被称为碳捕获和储存——那么其净效果将是永久地从大气中提取二氧化碳。

这将与目前的化石燃料能源体系相反。产生的能量越多,从空气中吸收的二氧化碳就越多。

这种策略存在巨大的问题。这样一个巨大的新兴产业难道不也有它自己荒谬的高能量需求吗,让我们回到原点?

一些分析人士认为,甚至达到2度的可能性都很小,更不用说更大的可能性了。

有足够的土地来种植所有的生物质吗?我们最终会不会砍伐森林,为生长生物质腾出空间,从而创造出一种大量的新排放源吗?虽然有一些粗略的计算,还没有人满意地回答这些问题

其他提出了地球工程选项,包括海洋施肥,以便更多的藻类生长,吸收二氧化碳一样,或陆地等效——埋葬烧焦的生物质被称为生物炭土壤,它可以提供一种深层的肥料,土壤变成碳吸收器在许多世纪。但IIASA的弗洛里安·克拉克斯纳(Florian Kraxner)表示:“在所有实现负排放的方法中,BECCS似乎最有希望。”

这些都是不切实际的科学幻想吗?一些分析人士认为,无论在巴黎峰会上说了什么,达到2摄氏度的可能性都很小,更不用说更大的目标了。例如,加州大学圣地亚哥分校的大卫·维克多,中写道:360年耶鲁大学环境“世界已经犹豫太久,现在必须为后果做好准备。”即使是一个切实可行的减排计划也会让气温上升2摄氏度;1.5度太荒谬了。”

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也有人说,甚至试图描绘1.5度的世界是什么样子,都是徒劳的。英国伦敦国王学院的Mike Hulme他最近写道,这可能会导致伪科学因为对未来当地气候的预测误差很大。他想知道,即使在巴黎会议的要求下,科学是否应该“为一个严格确定的政治议程服务”。

但牛津大学的团队却没有这种失败主义。“作为科学家,我们的首要任务是提供信息。我们提供的信息是否会产生影响,最终取决于他人,”他们在新论文中说。此外,他们指出,“如果不采取进一步的研究的紧迫感,有危险”,2018年的特别报道将达到1.5度的所有负面经济约束“没有报道减少极端天气活动的潜在的积极影响可能带来这样一个场景。

最终,这是一个高度政治化的问题,谁应该负责设定目标:是那些最脆弱的国家,那些在巴黎带头呼吁把气温上升控制在1.5摄氏度的国家,还是那些富裕世界中不那么脆弱的国家,那些准备好坚持把气温上升控制在2摄氏度的国家?他们还是我们?

正如宾州州立大学的佩特拉·查克特所说去年的论文他说,“在一个升温2摄氏度的世界里,危险、风险和伤害将是完全不可接受的,这主要是对‘它们’——软体动物、珊瑚礁,以及贫穷和被边缘化的人口——不仅是在贫穷国家——来说,即使这种危险还没有完全影响到‘我们’。”