為什麼說氣候變化正處在關鍵臨界點？| 氣候大會特別策劃

編者按

在人類的影響下，地球的氣候系統正一點點發生改變，而且已經出現了從「緩慢的」量變向「激烈的」質變轉變的跡象

在《知識分子》「氣候大會特別策劃」第八篇文章里，讀者將會看到「氣候臨界點」這一量變引發質變的關鍵節點具有怎樣的特點，目前已經識別出的臨界點有哪些，以及臨界點一旦被突破人類可能面臨怎樣的境況。

撰文 | 武毅秀（中外對話）

責編 | 夏志堅

在氣候變化研究中，一類需要分析的最糟糕的極端風險情況是所謂的氣候臨界點。

當《巴黎協定》明確了將升溫控制在2℃乃至努力控制在1.5℃的目標之後，很多討論聚焦於「緩慢」升溫2℃和1.5℃情景下的碳預算和升溫可能產生的影響。不過，另一個不那麼「溫和漸進」的升溫後果也在日益引起科學界的關注，那就是有關「氣候臨界點」極端風險的研究。其核心思路是，全球升溫帶來的影響並不是漸進、溫和、逐漸累積的，而往往是不均衡、非線性、甚至是激烈的。當升溫到一定程度，維持地球氣候平衡的一些臨界點將被觸發，引發難以預測、不可逆的突變和持久的影響。

11月28日出版的《自然》雜誌上一篇由長期研究地球氣候臨界點的科學團隊撰寫的評論文章指出，全球變暖產生的效應正在將地球向臨界點推進。英國埃克塞特大學地球系統研究所主管蒂莫西·萊頓（Timothy Lenton）領導的研究團隊在文中寫道：「當前全球超過一半的氣候臨界點已經呈現出活躍狀態，其中幾個臨界點的到來已經非常迫近」。

那麼什麼是氣候臨界點？氣候臨界點被觸發後會發生什麼？

氣候臨界點是什麼？

「氣候臨界點」並不是新概念。在20年前，聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）就提出了 「氣候臨界點」 的概念，並在其官方術語表中，將臨界點定義為 [1]：「就氣候系統來說， 臨界點（Tipping point）指的是全球或區域氣候從一種穩定狀態到另外一種穩定狀態的關鍵門檻。臨界點事件可能是不可逆的」。

可以用2018年經濟學諾獎得主威廉·諾德豪斯在其著作《氣候賭場》里的比喻來進一步理解氣候臨界點的概念。想像一葉在水面上漂浮的獨木舟，當獨木舟傾斜進水的時候，一開始尚能保持平衡，但一旦船體傾斜到一定程度，獨木舟就會瞬間傾覆——令獨木舟瞬間傾覆的傾斜角就是臨界點。

更通俗地說，臨界點就是量變引起質變的關鍵節點，壓死駱駝的最後一根稻草。

臨界點具有兩個不可忽視的特點。

第一個特點是不可逆性。到達臨界點的累積時間可能很長，在這個累積時間段，避免觸發臨界點的努力是有意義的，而一旦觸發臨界點，系統可能會很快地翻入壞結果——在臨界點之後，系統會進入新的平衡，但不會再是原來的狀態。

第二個特點是難以預測性，而這也是其最危險的地方：儘管人們知道危險將會來臨，卻無法準確預見臨界點何時到來。這有點像人類學家對於「災難系統」的定義——我們經常能夠預測危險的情況將出現，但是我們卻不能預測災難發生的準確時間。當我們意識到臨界點來臨時，臨界點實際上已經被觸發。

所以儘管地球系統極其複雜，研究氣候臨界點非常困難，但對人類來說這卻非常重要。

已經識別出的地球臨界點

經過多年的研究，氣候科學家們已經識別出了一系列影響地球系統平衡的臨界點。萊頓論文里列出了九個主要的臨界點，其中的大部分在2018年 IPCC（聯合國政府間氣候變化專門委員會）發布的《全球升溫1.5度特別報告》里也有提到。

九個氣候臨界點的表征包括：

（1）亞馬孫熱帶雨林經常性乾旱；

（2）北極海冰面積減少；

（3）大西洋環流自1950年以來放緩；

（4）北美的北方森林火災和蟲害；

（5）全球珊瑚礁大規模死亡；

（6）格陵蘭冰蓋加速消融、失冰；

（7）永久凍土層解凍；

（8）南極西部冰蓋加速消融、失冰；

（9）南極洲東部正在加速消融。

下面將對其中三個代表性的臨界點做簡單說明。

我們已經接近臨界點了嗎？

在二十年前「臨界點」的概念剛被提出時，IPCC 認為臨界點可能會在全球升溫達到5℃之時才會出現。隨著科學界對於氣候模型和氣候科學的認識與運用不斷加深，IPCC在最近的兩份特別報告（IPCC2018年發布的《全球升溫1.5度特別報告》， 以及2019年9月發布的《海洋與冰凍圈特別報告》）里指出，已有研究表明，一些臨界點可能在1℃到2℃升溫之間就會出現 [2]。

在11月28日《自然》雜誌的文章中， 科學家認為在先前指出的9個臨界點中，超過一半的臨界點已經呈現出活躍狀態，更有幾個臨界點被認為 「接近被觸發，或者已經被觸發」。

# 全球臨界點一：南極西部海冰與格陵蘭冰蓋的大規模消退

這是目前識別出的臨界點中，科學研究相對最為充分的一項。今年9月份IPCC發布的《海洋與冰凍圈特別報告》認為，全球冰川大規模融化對應的升溫範圍，應在升溫1℃到4℃之間。而且當夏季升溫在2℃時，就可能觸發格陵蘭冰蓋的大規模消融 [3]。

事實上，一些區域性的臨界點可能已經被觸發。過去十年的研究表明，南極洲西部阿蒙森海的冰川消融可能已經突破了臨界點 [4]——各個模型的演進都顯示，在這片區域，海洋、陸地和基岩相遇的 「交界線」 正在持續後撤，且這種後撤的趨勢不可逆轉。有模型研究表明，當這部分冰川消失時，它可能會帶來多米諾效應，使南極冰蓋的其餘部分遭到破壞，並可能致使全球海平面在未來數百年到幾千年的時間上升約3米。

在北半球，格陵蘭冰蓋正在加速融化 [5]。模型研究表明，格陵蘭冰蓋融化的臨界點在升溫1.5℃時就可能被觸發 [6]——考慮到現在的世界已經升溫1℃，按照當前的排放趨勢，升溫1.5℃的世界可能在2030年就會到來。如果格陵蘭冰蓋全部融化，它會在數千年的時間內使海平面增加7米。

如果南極西部冰川和格陵蘭冰蓋融化的臨界點被觸發，這意味著，我們將會把子孫後代置於數千年之後生活在海平面升高十米的情境中。在海平面升高十米的世界裡，洛杉磯、聖彼得堡、紐奧良、上海、愛丁堡等主要城市，也許已經被海水淹沒而不復存在 [7]。

儘管如萊頓所說，研究人員還需要更多的觀測數據和時間來確定冰蓋是否已經達到臨界點，但可以肯定的是，全球距離觸發大規模冰蓋消融的臨界點已經「非常接近」。

# 全球臨界點二: 永久凍土的消融

地球的北方凍土封存著大約相當於當前大氣中兩倍數量的碳，這些沉睡在凍土層里的碳一旦解封，將會持續釋放很長一段時間——就像是一台啟動時間超長的機器，一旦被發動，就很難停下來。IPCC 報告寫到：到2100年，即使全球升溫控制在2℃，全球約四分之一的永久凍土也將會消融；而如果按照當前的排放速度，全球約70%的永久凍土會在本世紀末消融[8]。隨著溫度升高，大面積的永久凍土將在本世紀以及接下來的若干個世紀裡持續「復甦」，那些從遠古時代就被永久凍土封存的有機碳，將在微生物作用下轉變為二氧化碳和甲烷， 進一步加強溫室效應。

# 全球臨界點三：亞馬孫雨林失去固碳作用

亞馬遜作為最大的熱帶雨林，是全球十分之一已知物種的棲息地，也是世界最大的儲碳、固碳森林。在森林砍伐和氣候變化的雙重作用下，自1970年以來亞馬孫雨林已有大約17%被毀。目前的推測是，在亞馬孫雨林的毀林率在20%-40%之間時，雨林的臨界點將會到來，亞馬孫森林將可能進入非雨林氣候，失去固碳的作用[9]。

作為緩解氣候變化的得力幫手，亞馬孫長期儲存的碳大概相當於全人類十年的排放總量。一旦這樣高數量的碳被釋放到大氣中，將使全球二氧化碳濃度激增10%。

事實上，已有研究發現，在過去的十幾年間，世界各地的熱帶雨林已經開始變成凈碳排放源，其中近60%的排放來自於美洲[10]。為此，科學家們發出警告：「我們認為理智的做法應該是要儘可能地將毀林率控制在遠低於20%。因為眾所周知，你不可能去為了準確地了解到毀林的臨界點，而去觸發這個臨界點。」

臨界點被突破後，級聯效應將被觸發

在了解了三個有代表性的氣候臨界點之後，是時候了解下這些臨界點被聯繫起來會發生什麼。科學家們認為，一旦氣候變化的多米諾骨牌被開啟，氣候效應的正反饋機制將會發生作用—— 不但快速減少現有大氣中的碳將變得更加困難，地球多個系統也將從碳匯變為碳源，地表反照率的變化也將改變微妙的能量平衡，而這一系列的正向反饋將進一步加劇氣候變化，推動更多系統越過臨界點。

兩極的冰面消融就是典型的正反饋機制：大面積覆蓋兩極的白色冰雪能夠反射太陽光，而如果冰雪融化，裸露出的棕色地表和深色海洋將會吸收更多的太陽輻射，從而加劇暖化，讓更多冰雪消融，形成正反饋循環。

科學家們擔心，突破一個系統的臨界點，可能會增加突破其他系統臨界點的風險。如果破壞性的臨界點級聯事件發生，則全球的級聯效應（Global Cascade) 將變得不可避免，最終形成對人類生存與文明的威脅。

萊頓的團隊警告：「目前累積增長的證據，正在指向一個令人不安的事實，那就是，地球的環境系統已經正在發生不可逆轉的轉變。我們認為，留給人類來避免臨界點出現的時間已經接近於零，而允許我們達到凈零排放的時間窗口，最多還有三十年。」

結 語

如果一位科學家手握能夠預言未來的水晶球，他會說：「在公元的哪一年，當升溫達到某一度，全球的這幾個氣候變化臨界點將被觸發……」然而現實的情況是，我們可以學習和查閱到很多關於氣候臨界點的信息， 但這些信息統統不能給到讀者一個確切的答案：我們將在哪一個時刻跨過 「行動已經太遲」 的時間點，當那一天到來的時候世界會是什麼樣。

但是，「知道我們不知道什麼」， 已經足夠敲響警鐘。我們越早採取行動，我們規避這些「臨界點」的可能性就越大。誠如 Leton 所說：「當災難有可能來臨時，站在危險的一邊去賭運氣，不是一個正確的選擇。」

參考資料：

[1]https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2019/03/AR5_SYR_Glossary_zh.pdf

[2]https://www.ipcc.ch/sr15/chapter/chapter-3/ 見RF5 singular event 章節

[3]https://www.ipcc.ch/srocc/chapter/chapter-4-sea-level-rise-and-implications-for-low-lying-islands-coasts-and-communities/

[4]https://www.nature.com/articles/d41586-019-03595-0#ref-CR3

[5]https://www.ipcc.ch/srocc/chapter/chapter-4-sea-level-rise-and-implications-for-low-lying-islands-coasts-and-communities/

[6]https://www.ipcc.ch/srocc/chapter/chapter-4-sea-level-rise-and-implications-for-low-lying-islands-coasts-and-communities/

[7]https://informationisbeautiful.net/visualizations/when-sea-levels-attack-2/

[8]https://www.ipcc.ch/srocc/chapter/summary-for-policymakers/

[9]https://advances.sciencemag.org/content/4/2/eaat2340

[10]https://science.sciencemag.org/content/358/6360/230.full

製版編輯 | 皮皮魚