导 读
未来几年，温室气体的排放会导致地球变得多暖？这是一个关于气候变化的最基本，也是最棘手的问题。
现在，一项重要研究声称已经缩小了可能的地球升温估计范围。
来源：环球科学(2020年11月6日）
作者：Chelsea Harvey
翻译：曾雪琪
审校：施怿
引进来源：科学美国人
引进链接：https://www.scientificamerican.com/article/worst-and-best-case-scenarios-for-warming-less-likely-groundbreaking-study-finds/
地球 图片来源：Pixabay
未来几年，温室气体的排放会导致地球变得多暖？这是一个关于气候变化的最基本，也是最棘手的问题。
现在，一项重要研究声称已经缩小了可能的地球升温估计范围。
这既是好消息也是坏消息。好消息是，与之前的研究相比，出现最糟糕的气候状况的可能性会小一些。但坏消息是，几乎可以肯定不会发生最理想的气候状况（即升温幅度最小）。
德州农工大学（Texas A&M University）的气候科学家Andrew Dessler（没有参与这项研究）说：“这是几年来最重要的气候科学论文。”
这项研究还阐明了几十年来预测未来气候变化强度的科学探索所面临的一些挑战。
该研究的核心概念是“气候敏感度”，即地球对温室气体排放的敏感程度以及地球可能会因此变暖多少。在研究中，科学家们通常关注的是，如果二氧化碳浓度比工业革命之前翻了一番，地球可能出现的变暖程度会是多少。
这是假设情况，但也有可能出现。大约150年前，人类社会还未步入工业时代的时候，全球大气中的二氧化碳浓度徘徊在280ppm（parts per million，百万分率）左右。如果这一数值翻番，浓度将达到560ppm。
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如今，二氧化碳浓度已经攀升至400ppm以上。
这个指标已经存在了数十年。1979年，麻省理工学院科学家Jule Charney领衔的的一份开创性报告（即Charney Report，查尼报告）认为，当二氧化碳浓度翻倍时，地球的气候敏感度可能降至1.5℃~4.5℃。
在此后的几年里，这个范围并没有发生太大变化。多数研究已经发现，在二氧化碳浓度翻倍后，预估的升温幅度可能就在这个范围里。
联合国政府间气候变化专门委员会在2014年发布的最新评估报告显示，气候敏感度范围在1.5℃~4.5℃（2.7℉~8.1℉）之间的概率约为66%。缩小范围的困难主要来自于问题本身的错综复杂。
简单来说，大气中的温室气体通过吸收太阳的热量来使地球变暖。如果没有这些气体，这些热量就会被反射回太空。但是，还有其他一些因素会影响地球随着时间推移的变暖程度。
其中包括构成大气层的气体的物理变化、大气层中的水汽含量、地球表面的冰雪融化等。冰雪的消融会加快气候变化的速度。
然后是云的反馈问题，科学家们通常将其视为未来气候变化的最大不确定因素之一。大气变暖会改变云的大小、密度和寿命。而云又能根据其特性，加剧或减缓全球变暖。
不过多年来，科学家们对地球气候反应的认识已经有了很大提高。Dessler说：“私底下看，本质上我们对很多流程的理解要好得多。因此我认为，即使范围没有改变，也会掩盖我们在理解上真正取得的巨大进步。”
缩小范围
新的研究从区间的两侧缩小了数值范围，尤其缩小了范围的下界。它发现气候敏感度范围在2.6℃~3.9℃（4.9℉~7℉）之间的概率约为66%。
有几个因素提高了修订后预测数值的可能性。或许最重要的是，这项新的研究调查了关于气候敏感度的多项证据。它使用了全球气候模型，来模拟整个世界的大规模过程；使用了详细的、基于过程的模型，这些模型可以模拟有关云形成的微小事件。
它还研究了自工业时代以来，地球对近期温室气体排放的反应。它甚至利用古代冰川和沉积物样本来回顾地球的长期气候史，并评估地球在过去是如何变化的。
劳伦斯利弗莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory）的Mark Zelinka（该研究的共同作者）说：“这不同于最近的许多其他敏感度研究。”
大多数论文都重点关注单个类别的证据，例如只研究地球的古代气候，或者只研究云的反馈。在一封电子邮件中，Zelinka指出：“从没有人真正系统整合并综合分析与气候敏感度有关的各种证据。”
对于一个其中有许多不同因素在起作用、可能采取许多方法来研究的问题来说，这一点至关重要。Dessler指出，这种方法能使作者降低他们对新估计数值的不确定性。
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他说：“实际上，他们在这项研究里做的工作是对之前所有研究的元分析。然后，他们使用统计框架来尝试获取人们对此发表的、我们知道的所有相关内容，并试图提出一个问题：在什么范围里，气候敏感度能与所有证据都一致？”
而且，因为新的报告依赖于此前有关气候敏感度的许多研究，所以它得益于多年以来科学家在理解地球气候系统方面取得的进步。
特别是云，云正在帮助科学家们缩小范围。
Zelinka说：“多年来，难以缩小范围的主要原因是我们还不够了解云层是如何应对气候变暖的。最近，我们在这方面取得了很多进展，这有助于我们缩小范围。”新报告在专门分析云层方面着墨颇多。越来越多的科学领域在研究气候变化时不同类型的云的反馈，以及这些云的变化会如何影响未来的气候变化。新报告检查了这些领域。
报告总结说，越来越多的证据表明，云不太可能在全球范围内缓解气候变化。相反，它们更有可能让情况变得更糟。
因为有了新的、更有把握的敏感度估计，所以报告提出了一个问题：这对未来的气候政策意味着什么？
一方面，这项研究回击了气候变化否定者最喜欢使用的论点：气候敏感度的不确定性表明，未来的全球变暖可能并不严重。
新报告强烈暗示出，最理想情况的气候敏感度（即在旧范围中处于较低位置）可能不会出现。
不过，在《巴黎协定》所论述的全球气候目标方面，修订后的范围与之前相比变化不大。世界各国都在努力将全球气温控制在比工业革命前高2℃以内。
为了实现这一目标，世界各国的领导人必须确保全球二氧化碳浓度绝对不会翻倍。
Dessler说：“虽然我不清楚进一步降低这一指标的不确定性会带来多少收益，但是在我看来，这已经不是关于气候系统物理学的问题了，而是人类未来将如何应对气候变化。”
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