最新警告：全球平均溫升1.09度，或令亞洲更脆弱
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8月9日，聯(lián)合國政府間氣候變化委員會（IPCC）發(fā)布報告《氣候變化2021：自然科學基礎》，報告顯示，亞洲地區(qū)觀測到的平均溫度的升高，已經(jīng)超出自然變率的范疇，極端暖事件在增加、極端冷事件在減少，這一趨勢未來將延續(xù)，而海洋熱浪將繼續(xù)增加。
科學界在以下關(guān)鍵結(jié)論上形成共識：
報告基于最新的數(shù)據(jù)和方法，更新了關(guān)于氣候變化基本事實的評估、以及關(guān)于人類活動如何影響氣候變化的最新認知；采用新一代地球/氣候系統(tǒng)模式，綜合觀測約束等新技術(shù)，提供了基于最新的排放情景的氣候變化預估結(jié)果；提供了支撐風險評估和區(qū)域適應的氣候信息；針對限制未來氣候變化，從碳排放——特別是碳收支剩余空間估算等角度提供了最新評估結(jié)果。
報告引用了14,000多篇科學論文，是氣候科學界的重磅之作。該報告的首份草案得到來自750位專家的23,462條評審意見，第二版草案得到來自各國政府和1,279位專家評審的51,387條評審意見，最后向政府代表分享的 “決策者摘要” 收到來自47個政府的3,000多條意見。
上世紀80、90年代，為了應對未來可能的氣候危機，歐洲學者首先提出，將全球氣溫上升整體控制在相對工業(yè)化前不超過2℃，并提出，每十年溫升不超過0.1℃，認為這是地球可以容忍的上限 [2]。隨后，有學者提出 “紅綠燈系統(tǒng)”，用 “紅燈” 表示氣候變化對社會有嚴重干擾，“黃燈” 表示氣候變化處于示警狀態(tài)，在 “黃燈” 和 “紅燈” 之間的界限采用了2℃ [3]。此后，眾多氣候變化會議都強調(diào)了這一目標的重要性。
2009年，在哥本哈根召開的《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第15次締約方會議（簡稱 “第15屆聯(lián)合國氣候變化大會”，COP15），把這一目標寫入《哥本哈根協(xié)定》，但是，大會未能就協(xié)定達成一致，也就是說該協(xié)定沒有法律約束力。
在哥本哈根大會上，一些島嶼國家認為2℃目標也不能接受，提出1.5℃的溫升也足以威脅到他們的生存。2010年，在墨西哥海濱城市坎昆舉行的第16屆聯(lián)合國氣候變化大會上，小島國家聯(lián)盟重申了這一主張。此后，一些欠發(fā)達國家也加入進來，堅持將長期氣候目標定為全球溫升不超過1.5℃。
2015年，第21屆聯(lián)合國氣候變化大會通過了《巴黎協(xié)定》，把 “相對于工業(yè)化前的全球平均溫升水平控制在2°C以內(nèi)，并努力爭取控制在 1.5°C以內(nèi)” 寫入?yún)f(xié)定，從此，1.5℃成為在2℃基礎上一個新增的、更加嚴格的氣候目標。
需要注意的是，1.5oC和2oC溫控目標，是COP21會議上由各國政府確定的政治目標，不是由IPCC設定的溫控目標，盡管各國政府在達成共識的過程中參考了IPCC評估報告的相關(guān)科學內(nèi)容。
本次報告基于觀測資料的最新評估顯示，2011-2020年全球表面溫度要比1850-1900年暖1.09°C，其中，陸地增溫的幅度是1.59°C，要強于海洋0.88°C的增溫幅度。可見，當前全球平均的溫升水平已經(jīng)達到了1.09°C，距離1.5℃的目標并不遙遠。
圖1: 全球溫度歷史變化及最近增暖的原因（均為相對于1850-1900年基準態(tài)的異常值)：說明人類活動正在以過去2000年來前所未有的速率令全球增暖
左圖：古氣候記錄重建的全球溫度變化（實灰線，1-2000年）和直接觀測的結(jié)果（實黑線，1850-2020年），左邊的柱狀圖表示發(fā)生在6500年前的最近100,000年間最暖的幾百年的溫度異常。
右圖：過去170年全球表面溫度的變化（黑線），CMIP6氣候模式的模擬結(jié)果，棕色為同時考慮人為和自然驅(qū)動因子的結(jié)果，綠色為只考慮自然驅(qū)動因子（太陽和火山活動）的結(jié)果。陰影區(qū)表示不確定性范圍。(引自AR6圖 SPM.1)
而未來如何，將取決于今后幾十年人類社會采取怎樣的減排行動。
IPCC第六次評估報告給出了多種排放情景下的氣候預估結(jié)果，預估結(jié)果稱，未來20年全球平均溫度較之1850-1900年的溫升幅度，將會達到或超過1.5oC，2021-2040年全球平均溫度非?？赡艿姆秶?.2oC-1.9oC。
如果我們快速減少溫室氣體排放、在2050年前后實現(xiàn)二氧化碳凈零排放，那么，到本世紀末，非?？赡艿氖侨蚱骄鶞厣扔型豢刂圃?oC以內(nèi)；多半可能的是，全球平均溫升幅度將低于1.6oC、并且在本世紀末減少到1.5oC。
需要說明的是，在未來幾年，不排除在某一年全球平均溫升可能會超過1.5oC，但這和IPCC報告所說的1.5oC溫升目標不是一回事情，評估報告關(guān)注的是10年或者20年平均的長期氣候狀況，實際的氣候系統(tǒng)存在年到年的波動。
氣候變化將令全球水循環(huán)增強，增加強降水和洪澇災害，同時，在許多地區(qū)又會帶來強干旱。氣候變化將影響降水，總體趨勢是高緯度地區(qū)的降水將增加、副熱帶許多地區(qū)的降水將減少，季風區(qū)降水整體上將增加，但具體表現(xiàn)因地區(qū)而異。
未來，全球的沿岸地區(qū)都將受到海平面升高的影響，低地區(qū)域?qū)⒃馐芨鼮轭l繁的洪澇災害和更為嚴重的海岸線侵蝕。持續(xù)的增暖將加速多年凍土的融化，造成季節(jié)性積雪的消失、冰川和雪蓋的融化，以及夏季北極海冰的減少。
氣候變化對海洋的影響包括溫度增暖、更為頻繁的海洋熱浪、海洋的酸化以及含氧量的降低，這將對海洋生態(tài)系統(tǒng)以及依賴于海洋生態(tài)系統(tǒng)的人類生活造成影響。
城市是受到氣候變化影響顯著的區(qū)域之一，城鎮(zhèn)化將令熱浪的強度增強、頻率增加，使得城市區(qū)域及其下游地區(qū)的平均降水和極端降水增加。對于沿海城市，更為頻繁的極端海平面升高事件，和極端降水事件一起，將增加洪水暴發(fā)的可能性。
對于亞洲地區(qū)，觀測到的平均溫度的升高，已經(jīng)超出自然變率的范疇，極端暖事件在增加、極端冷事件在減少，這一趨勢未來將延續(xù)。海洋熱浪將繼續(xù)增加。
在亞洲北部，火災易發(fā)的季節(jié)將延長，火災天氣的強度將增加。亞洲大部分地區(qū)平均降水和強降水都將增加。在亞洲中部和北部，平均風速在減少并將繼續(xù)減少。冰川在融化，多年凍土在消融。到21世紀中期，季節(jié)性積雪的持續(xù)時間、冰川物質(zhì)和多年凍土的范圍將進一步減少，高山區(qū)域的冰川融水徑流將在近期增加，但隨后又將減少。
相較于全球平均狀況，亞洲地區(qū)的海平面升高速度更快，導致了海岸線的退縮。未來，區(qū)域平均海平面高度將繼續(xù)抬升，給沿海城市帶來極大挑戰(zhàn)。
圖2：年平均溫度的變化：說明伴隨著每一單位的全球變暖增加，溫度變化在區(qū)域尺度上表現(xiàn)得更強
圖a: 觀測和模擬的年平均溫度變化比較，左圖為觀測值（1950-2020年），右圖為模擬值（多模式集合結(jié)果），均為伴隨全球增暖1oC時局地溫度的變化
圖b: 模擬的相對于1850-1900年基準態(tài)當全球增暖1.5oC、2.0oC和4oC時年平均溫度變化的空間分布（引自AR6的圖SPM.5a,b）
氣候變化的檢測和歸因研究是互為一體的，只有從觀測記錄中檢測到某個氣候要素發(fā)生了統(tǒng)計意義上顯著的變化，我們才能進一步對其進行歸因，尋找人類活動的影響。
氣候歸因研究的發(fā)展，可以概括為三個方面——
以上三個方面的發(fā)展，受益于歸因方法的發(fā)展，特別是基于物理過程的歸因方法的發(fā)展，是歸因方法學的一個重要進步，為歸因結(jié)論提供了可靠的物理基礎。隨著觀測資料的增加和質(zhì)量的提高、數(shù)值模擬歸因試驗的數(shù)據(jù)增加、更多歸因方法的發(fā)展和應用以及對物理機制認識的深入，目前歸因研究的信度整體有顯著提高。
頻發(fā)的極端事件與氣候變化之間是否有明確而直接的因果關(guān)系，取決于事件的類型和發(fā)生區(qū)域，報告對此做出了全面評估。目前，關(guān)于幾類典型的極端事件歸因的認知水平可概括如下：
1. 極端溫度：1950年代以來，全球大部分陸地經(jīng)歷了熱浪頻率和強度的增加、寒潮頻率和強度的減弱，人類活動對此有主要貢獻，這一歸因結(jié)論具有高信度（high confidence）。
2. 極端降水和干旱：與極端溫度相比，極端降水和干旱的歸因結(jié)論信度相對較低，這是由于降水觀測資料不足、極端降水物理過程復雜、氣候內(nèi)部變率影響大、模式模擬能力有限等因素共同導致的。1950年代以來，大部分有觀測資料的陸地地區(qū)經(jīng)歷了極端降水頻率和強度的增加（高信度），人類活動引起的氣候變化有可能（likely）是主要的驅(qū)動因子。
3. 熱帶氣旋：對于熱帶氣旋的歸因，極大地受到觀測資料和模式模擬能力的限制。基于目前針對幾次熱帶氣旋的事件歸因，結(jié)合物理過程分析，認為人為氣候變化增加了熱帶氣旋帶來的強降水（高信度）。
4. 復合型極端事件：人類活動有可能增加了1950年代以來復合型極端事件的發(fā)生概率，包括全球尺度上高溫-干旱復合事件的增加（高信度）、部分地區(qū)火災天氣的增加（中等信度）、部分地區(qū)復合型洪澇事件的增加（中等信度）。
19世紀末，人們認識到二氧化碳是一種溫室氣體的時候，“氣候敏感度” 問題就被提出來了，在同樣的溫室氣體強迫下，升溫越高，意味著氣候?qū)Χ趸嫉脑黾釉矫舾小?/span>
氣候敏感度有多大，長期以來是氣候變化研究的核心問題，它關(guān)系到氣候變化及其影響應對的方方面面，氣候敏感度越高，升溫越高越快，生態(tài)系統(tǒng)和人類社會適應氣候變化的難度就越大；對于控制未來升溫幅度來說，氣候敏感度越高，也意味著未來碳排放的空間越低，人類社會的減排壓力會更大。
這里需要特別厘清兩個概念，平衡態(tài)氣候敏感度（ECS）和累積二氧化碳排放的瞬時氣候響應（TCRE）。
前者是指在大氣中二氧化碳濃度當量翻倍之后，年全球平均表面溫度的變化；后者指的是單位累計二氧化碳排放，造成的瞬時全球平均表面溫度的變化。
平衡態(tài)氣候敏感度，刻畫的是全球溫度對大氣二氧化碳濃度（或二氧化碳輻射強迫）的敏感性，主要用于氣候系統(tǒng)能量收支相關(guān)的研究；累積二氧化碳排放的瞬時氣候響應，刻畫的是全球溫度對從工業(yè)革命以來人為二氧化碳累積排放的敏感性，包含了累積二氧化碳排放滯留在大氣中份額的信息和瞬時氣候響應的信息，該指標主要用于碳排放及其相關(guān)影響的研究。
從名稱上可以看出，兩者所涵蓋的時間尺度不同。平衡態(tài)氣候敏感度，強調(diào)平衡態(tài)，也就是氣候系統(tǒng)在新的二氧化碳濃度下最終達到新的完全平衡時的溫度變化，這個過程需要上千年。而累積二氧化碳排放的瞬時氣候響應，則是相對工業(yè)革命前人為活動累積二氧化碳排放達到1000Gt時全球平均近地面溫度的變化，這個升溫涉及的尺度在幾十到上百年，雖然氣候系統(tǒng)并沒有達到完全平衡，但是目前人類社會最關(guān)心、減排需求最迫切的時間尺度。
最新報告基于多種證據(jù)來源，認為平衡態(tài)氣候敏感度最佳估計值為3℃，可能范圍為2.5~4℃（高信度），與第五次評估報告相應估算結(jié)果1.5°C~4.5°C相比縮小了范圍。
在累積二氧化碳排放的瞬時氣候響應的估算方面，最新報告再次確認累積碳排放與全球平均升溫存在近似線性的關(guān)系，具體是每排放1000Gt二氧化碳全球平均溫度升高約0.27~0.63℃，最佳估計為0.45℃。相對于第五次評估報告的估算結(jié)果（0.22~0.68 ℃/1000 Gt二氧化碳），最新報告給出的不確定性范圍更小。
累積二氧化碳排放的瞬時氣候響應和溫升幅度之間的關(guān)系說明，實現(xiàn)人為二氧化碳的凈零排放是控制人為溫升的必要條件，而將全球溫升限制在某一水平，意味著確定的累積碳排放總量，扣除掉人類活動已經(jīng)排放的部分，剩下的就是未來碳排放的空間。
根據(jù)第六次評估報告的估算，在1.5℃溫升閾值下，從2020年開始剩余碳排放空間的中位數(shù)為500 Gt二氧化碳；在2℃溫升閾值下，剩余碳排放空間的中位數(shù)為1350 Gt二氧化碳。
另外，非二氧化碳溫室氣體會引起氣候變暖，如果不能有效控制，將會侵占二氧化碳的排放空間。非二氧化碳溫室氣體減排力度的強與弱，能夠使得剩余碳排放空間增加或減少220 Gt二氧化碳。而伴隨著碳的減排，氣溶膠排放也將減少，這一方面有利于空氣質(zhì)量的改善，同時也會造成增暖效應。為了抵消這一效應，需要加大非二氧化碳溫室氣體（如甲烷、一氧化二氮等）的減排力度。
圖3：累積二氧化碳排放和全球溫度升高的準線性關(guān)系
上圖: 歷史資料（細黑線）顯示從1850-2019年觀測的全球平均表面溫度和歷史累積二氧化碳排放的關(guān)系。彩色區(qū)域表示不同情景下預估的全球平均溫度變化和累積二氧化碳排放的關(guān)系。
下圖：歷史和不同排放情景下預估的累積二氧化碳量（單位:GtCO2） (引自AR6 圖SPM Fig.10)
自工業(yè)革命以來，大氣中溫室氣體濃度持續(xù)上升。通過化石燃料燃燒和土地利用，人類活動排放的二氧化碳一部分被陸地和海洋吸收，一部分滯留在大氣中，造成大氣中二氧化碳濃度持續(xù)增長。
2019年，大氣二氧化碳濃度已經(jīng)達到410 ppm，相對于工業(yè)革命前增加了47%。這個二氧化碳濃度在過去的至少兩百萬年間是最高的。在過去10年（2010-2019），人類活動每年平均向大氣排放約40Gt的二氧化碳，其中54%被陸地和海洋吸收。
與低排放情景相比，在高排放情景下，陸地和海洋將吸收更多的二氧化碳。但是，隨著累積二氧化碳排放量的增加，陸地和海洋吸收二氧化碳的效率會降低。到2100年，在低排放情景下，約70%的累積二氧化碳排放將被陸地和海洋吸收；而在高排放情景下，僅有約40%的累積二氧化碳排放將被陸地和海洋吸收。
減緩全球變暖需要大幅度、迅速和持續(xù)地減少二氧化碳等溫室氣體的排放。
在大幅度減排的基礎上，通過人為增加陸地和海洋碳匯（例如植樹造林、增加海水堿性、恢復海岸帶生態(tài)系統(tǒng)等），或直接從大氣中捕捉二氧化碳的二氧化碳移除方法，有潛力使大氣二氧化碳濃度降低。IPCC氣候變化情景預測中用到的控溫1.5或2°C的低排放情景，將在很大程度上依賴于二氧化碳移除方法。如果移除的二氧化碳比排放的二氧化碳多，將會產(chǎn)生凈的二氧化碳負排放，減少大氣二氧化碳濃度。
另一種減緩全球變暖的可能措施是太陽輻射干預，即通過人工方法，減少到達地面的太陽輻射（例如向平流層注入硫酸鹽氣溶膠、增加陸地表面和海水的反照率等），或者增加逃逸到太空的長波輻射（例如減少高層卷云）。太陽輻射干預方法，有潛力減緩溫室氣體增加引起的部分氣候變化，但是對氣候系統(tǒng)影響有很大的區(qū)域差異，無法完全抵消溫室氣體增加對氣候變化的影響。另一方面，太陽輻射干預不能減少大氣二氧化碳濃度，因此無法抑制海洋酸化。
需要強調(diào)的是，二氧化碳移除和太陽輻射干預作為大幅度減排的可能輔助措施，都不能替代溫室氣體減排。目前，沒有任何一種二氧化碳移除和太陽輻射干預方法被證明可以在大范圍內(nèi)實施，有效減緩全球變暖。而且，不同的二氧化碳移除和太陽輻射干預方法都有不同的副作用。大幅度，快速，持續(xù)的減少溫室氣體排放是減緩全球變暖的最安全措施。
參考文獻
制版編輯 | 盧卡斯
