氣溫升高的地球

2024年6月，世界氣象組織發(fā)布的《全球年度至十年氣候最新通報（2024—2028）》指出，我們正日益逼近《巴黎協(xié)定》所設定的氣候變化風險閾值的上限。這份最新通報預計，2024年至2028年期間，每年全球近地表平均溫度將比1850年至1900年的基線高出1.1°C至1.9°C；未來5年中至少有一年創(chuàng)下新的溫度紀錄的概率達86%。在2024年至2028年期間，全球近地表平均溫度比工業(yè)化前高出1.5°C的可能性為47%；而在2023年的通報中，這一可能性為32%。

此外，根據(jù)《歐洲中期天氣預報中心對1950年1月至今全球氣候的第五代大氣再分析數(shù)據(jù)集》的表述， 2023年6月至2024年5月全球年平均氣溫為有記錄以來最高，比工業(yè)化前的1850年至1900年的平均值高1.63°C。

世界氣象組織副秘書長柯·巴雷特指出：“這些統(tǒng)計數(shù)字背后隱藏著一個嚴峻的現(xiàn)實，那就是我們遠遠偏離了實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》所設目標的軌道?！备訕O端的天氣將導致數(shù)萬億美元的經(jīng)濟損失，并給數(shù)百萬人的生命造成威脅，環(huán)境和生物多樣性也將受到嚴重損害。他強調(diào)，必須緊急采取更多減少溫室氣體排放的措施，否則將付出越來越沉重的代價。

根據(jù)歐盟氣候監(jiān)測機構——哥白尼氣候變化服務局2024年7月8日發(fā)布的最新月度公報，自2023年6月以來連續(xù)13個月，全球氣候比以往同期更為炎熱。最新數(shù)據(jù)表明，2024年極有可能會超過2023年，成為有記錄以來最熱的一年，因為人類造成的氣候變化和厄爾尼諾等自然現(xiàn)象，都在將2024年的氣溫進一步推向歷史最高。

被突破的“氣候臨界點”

《自然》雜志曾經(jīng)刊登過一篇論文，文中提到了一個詞語——“氣候臨界點”，它代表著地球生態(tài)穩(wěn)定的關鍵因素。所謂“氣候臨界點”，即科學家所稱的“氣候引爆點”，指全球升溫超過某一個溫度閾值時，導致氣候系統(tǒng)發(fā)生不可阻擋的變化，即使全球變暖結束也不可逆轉。

對于這個“臨界點”，2018年諾貝爾經(jīng)濟學獎得主威廉·諾德豪斯曾做過這樣的比喻：水面上漂浮的獨木舟，開始傾斜進水的時候尚能保持平衡，但當傾斜達到一定程度時，它就會傾覆。造成獨木舟傾覆這個不可逆后果的傾斜角就是“臨界點”。同樣的道理，“氣候臨界點”就是氣候變化中的突變點，一旦跨過這個突變點，就會導致不可收拾的后果。

近年來，對全球具體有多少個災難性“氣候臨界點”的科學認知不斷發(fā)展。在2008年前后，科學家認為可能有14個，到2018年前后確定有15個。2022年9月9日，《科學》雜志發(fā)表了一項重磅研究，科學家發(fā)現(xiàn)地球一共有16個“氣候臨界點” ，并且它們相互之間會產(chǎn)生級聯(lián)效應，導致不可逆轉的巨大災難發(fā)生。

這項研究由波茨坦氣候影響研究所及英國?？巳卮髮W等機構的科學家組成的團隊完成。他們評估了2008年以來的200多項研究，發(fā)現(xiàn)了16個“氣候臨界點”的證據(jù)，其中9個已經(jīng)被突破，占到了一半以上。這９個分別是北極海水面積不斷縮小、格陵蘭冰蓋加速流失、北方針葉林頻繁火災與蟲害、永久凍土不斷融化、“大西洋經(jīng)向翻轉環(huán)流”不斷減弱、亞馬孫雨林頻繁性干旱、暖水珊瑚大規(guī)模死亡、西南極冰蓋加速流失和東南極威爾克斯冰下盆地加速流失。每突破一個“氣候臨界點”，就意味著地球的生態(tài)系統(tǒng)離崩潰近一天。

一項最新研究顯示，受氣候危機影響，格陵蘭冰蓋的融化速度驚人，比之前的預測快20%。科學家通過分析衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在2002年4月到2021年8月這將近20年的時間里，累計有4.7萬億噸冰川融化。衛(wèi)星圖像顯示，格陵蘭島上冰蓋的融化主要是從邊緣處開始的。隨著時間的流逝，冰蓋會變得越來越薄，面積也會越來越小。

暖水珊瑚生活在溫暖的淺水里，一般分布在溫度高于20°C的赤道及其附近的熱帶、亞熱帶地區(qū)。雖然淺水只覆蓋了不到2%的海底，卻是近四分之一的海洋物種賴以生存的家園。全球變暖是造成暖水珊瑚死亡的主要原因之一，一旦水溫超過一定的閾值，暖水珊瑚就會進入脆弱的狀態(tài)。此外，全球變暖導致的海洋酸化會破壞珊瑚的骨架結構?？茖W家預測，再過7年，全球海洋中接近六成的暖水珊瑚將會消失不見。

“氣候臨界點”具有不可逆性。一旦“氣候臨界點”被全部突破，僅憑系統(tǒng)內(nèi)部過程本身，就能快速產(chǎn)生劇烈的變化，系統(tǒng)將無法恢復至原來的穩(wěn)定狀態(tài)。這就如同往山頂推石頭，越過山頂，石頭就會急速墜落，擋都擋不住。并且，我們目前難以預測哪個“氣候臨界點”會被突破，就像“泰坦尼克號”巨輪航行在黑夜里的浮冰區(qū)一樣，明知道前面有浮冰，卻無法精確判斷其位置，等人們發(fā)現(xiàn)浮冰時，巨輪已經(jīng)剎不住車，也拐不了彎。

“氣候臨界點”被突破，具有全球性和區(qū)域性影響，會帶來毀滅性的氣候影響。以俄羅斯、加拿大、北歐等地區(qū)的永久凍土為例，它們封存了大量的甲烷和二氧化碳，甲烷產(chǎn)生溫室效應的能力大約是二氧化碳的25倍。一旦地球溫度升高，導致寒冷地區(qū)的凍土融化，就會使這些甲烷被釋放進入大氣，引起更強烈的溫室效應。

經(jīng)歷熱浪的海洋

氣候系統(tǒng)的五大圈層包括大氣圈、水圈、巖石圈、冰雪圈和生物圈。這些圈層相互作用，共同影響地球的氣候系統(tǒng)。

作為地球水圈的最重要的組成部分，海洋同氣候系統(tǒng)各圈層之間存在著相互依存、相互作用的關系，是維持地球表面的環(huán)境和生命特征的一個基本環(huán)節(jié)。海洋的溫度、化學成分變化、水流和生命驅(qū)動著全球生態(tài)系統(tǒng)，是影響全球天氣和氣候的主要因子。

海洋吸收了到達地球的大部分太陽輻射能量，而赤道接收的太陽能遠多于兩極。經(jīng)度和緯度方向上的大規(guī)模洋流，實現(xiàn)了這些熱量的全球循環(huán)。大洋中的洋流規(guī)模非常大，最大的洋流有幾百千米寬、上千千米長、數(shù)百米深。一些洋流能夠?qū)崃繑y帶到數(shù)千千米之外，同時把大部分熱量返還給大氣層。

大洋環(huán)流主要分為風生環(huán)流和熱鹽環(huán)流兩類。其中，風生環(huán)流就是中學地理應掌握的知識點——“風生海流”。風吹過海面時，風對海面的摩擦力，以及風對海浪迎風面施加的壓力，迫使海水流動。但由于海水的黏滯性對動量的消耗，這種流動隨海水的深度增加而減弱，通常只影響到海洋表面以下400米深處。

熱鹽環(huán)流是由密度梯度（密度差異）驅(qū)動的深層環(huán)流。海水的密度由溫度和鹽度決定，溫度越低，鹽度越大，則密度越大。當海面受熱不均勻，或者蒸發(fā)、降水不均勻時，海水的溫度和鹽度就會發(fā)生改變，進而造成海水密度差，引起全球尺度的深海流動。比如，海水表面低溫高鹽的水團會因為密度大而下沉。

熱鹽環(huán)流也被稱作“大洋環(huán)流傳輸帶”，控制著全球大洋約90%的水體，是調(diào)節(jié)全球氣候系統(tǒng)的關鍵紐帶。大尺度的海洋環(huán)流是地球物質(zhì)和能量再分配的主要方式：高緯度地區(qū)冰冷且含鹽量高的海水流向低緯度地區(qū)，低緯度的高溫洋流則向高緯度流動。

隨著人類活動的加劇，人為排放的溫室氣體隨之增加，海水溫度近幾十年來持續(xù)攀升。1993年至2022年間，全球平均海面溫度每10年上升約0.42℃。但從2023年3月開始，海面溫度在短短5個月內(nèi)攀升了約0.28℃。2024年6月，聯(lián)合國教科文組織報告聲稱，全球海洋的變暖速度20年間已增加了一倍。越來越多的證據(jù)表明，極端氣候正在對海洋及其生態(tài)系統(tǒng)造成嚴重的破壞，將海洋推到了災難的邊緣。

流速減緩的“大西洋經(jīng)向翻轉環(huán)流”

作為全球熱鹽環(huán)流的一部分，大西洋洋流系統(tǒng)是大洋環(huán)流傳輸帶的重要組成部分。它的學名是“大西洋經(jīng)向翻轉環(huán)流”，其中的“經(jīng)向”指南北方向。它是地球氣候的一個重要調(diào)節(jié)系統(tǒng)，將表層的溫暖海水、熱量、鹽分、營養(yǎng)物質(zhì)等從赤道附近運往高緯度地區(qū)，向北傳送到北大西洋。溫暖的海水從熱帶區(qū)域流向北大西洋的過程中，遇到北大西洋的低溫氣候和冷水域時冷卻。冷卻后含有更多鹽分的海水下沉至海底，形成深海鹽池。隨后，這部分富含鹽分的海水從深?；亓髦脸嗟赖貐^(qū)，從而調(diào)節(jié)全球氣候系統(tǒng)模式。

“大西洋經(jīng)向翻轉環(huán)流”是維持地球氣候穩(wěn)定不可缺少的一部分，有助于分配能量和熱量，并調(diào)節(jié)全球變暖的影響。得益于此，歐洲每年1月的平均氣溫要比同緯度的亞洲與北美洲的東海岸高出15～20°C。西班牙維哥大學物理海洋學研究小組的組長加布里埃爾·羅松在接受媒體采訪時表示，“大西洋經(jīng)向翻轉環(huán)流”的過程決定了歐洲的宜居性，因為“它向大氣釋放大量熱量，使北歐的冬天相對溫和”。

然而，目前“大西洋經(jīng)向翻轉環(huán)流”正處于1000多年來最疲軟的狀態(tài)，已經(jīng)進入了一個減緩的過程。這可能直接導致幾十年后，“大西洋經(jīng)向翻轉環(huán)流”達到一個“不歸點”。荷蘭烏得勒支大學的一篇論文指出，格陵蘭島冰川的融化是導致“大西洋經(jīng)向翻轉環(huán)流”流速減緩的原因之一。 “大西洋經(jīng)向翻轉環(huán)流”是一個復雜的洋流系統(tǒng)，其運作方式類似于一條巨大的全球傳送帶。它把溫暖的海水從熱帶區(qū)域輸送往北大西洋，這些海水在北大西洋冷卻，從而變得富含鹽分并沉入海洋深處，然后向南擴散。多年以來，氣候危機加劇造成了決定洋流強度的溫度和含鹽量的平衡被打破。這種狀況之前曾在地球上出現(xiàn)過。早在1.2萬多年前，冰川迅速融化導致“大西洋經(jīng)向翻轉環(huán)流”停止運作，從而造成北半球氣溫在10年內(nèi)出現(xiàn)了10～15℃的巨幅波動。

2023年7月25日，丹麥哥本哈根大學的物理學家彼得·迪特萊夫森和統(tǒng)計學家蘇珊妮·迪特萊夫森在《自然》雜志上發(fā)布了一項最新研究，指出到2100年，“大西洋經(jīng)向翻轉環(huán)流”的速度可能會減緩高達42%。模擬的最壞情況甚至表明，它可能在21世紀中葉或2025年后的任意時間崩潰，可能在2300年前就會完全停止流動。

迪特萊夫森表示，36個地球系統(tǒng)模型在一系列氣候情景下的預測分析表明，不受控制的全球變暖可能會導致“大西洋經(jīng)向翻轉環(huán)流”完全停止流動，或?qū)a(chǎn)生一系列連鎖反應，包括推高海平面、改變?nèi)驓夂?、使海洋生物缺乏營養(yǎng)來源等。這將是一場氣候災難，其規(guī)模類似于陸地上的冰原完全融化。

不過，這一結論與政府間氣候變化專門委員會的最新報告相矛盾。該組織最近一次的評估認為，“大西洋經(jīng)向翻轉環(huán)流”不太可能在21世紀完全崩潰。一些科學家表示，“大西洋經(jīng)向翻轉環(huán)流”崩潰的臨界點是不確定的，截至目前，對洋流的測量幾乎沒有顯示出這種趨勢或變化。

德國波茨坦氣候影響研究所的氣候科學家史蒂芬·拉姆斯托夫評論道，雖然存在科學分歧，但多項研究都得出相似的結論，即雖然“大西洋經(jīng)向翻轉環(huán)流” 何時崩潰存在很大的不確定性，但一旦發(fā)生將開啟地球新的小冰期時代，對人類造成不可逆的影響。例如，若北大西洋冬季的平均表面溫度在10年內(nèi)降低 2°C 至3°C，歐洲每年的風暴將增加，冬季平均氣溫將隨著北大西洋降溫而下降；美國的波士頓和紐約等城市海平面升高，美國東海岸沿線將出現(xiàn)更猛烈的風暴和颶風；生活在印度、南美和西非的數(shù)十億人賴以為生的降雨將會中斷，不僅農(nóng)業(yè)可能崩潰，而且土地可能向干旱荒漠化轉變；亞馬孫雨林將面臨更大的危險，南極冰蓋的融化會加快。

著名的科幻災難片《后天》講述的就是這樣一個故事：由于全球變暖，“大西洋經(jīng)向翻轉環(huán)流”突然崩潰，鄰近北大西洋中高緯度的歐洲和北美地區(qū)被冰河包圍。雖然電影情節(jié)有很多夸大的成分，但是，在地質(zhì)歷史時期，“大西洋經(jīng)向翻轉環(huán)流”的崩潰確實曾導致《后天》中所描繪的環(huán)境巨變。那是在約1.2萬年前，地球正處于暖期，“大西洋經(jīng)向翻轉環(huán)流”突然減弱，大洋環(huán)流傳輸帶關閉，全球變暖中斷造成氣溫陡降，期間全球平均氣溫整體下降了約6°C。這次全球性的極端寒冷事件持續(xù)了約1200年，被后人稱為“新仙女木”事件——原本只能在極地生長的仙女木花，在突然變冷的歐洲大陸上競相開放，說明在該時段歐洲也曾經(jīng)像北極一樣寒冷。

研究發(fā)現(xiàn)，“大西洋經(jīng)向翻轉環(huán)流”并不是唯一受到氣候危機破壞的系統(tǒng)。2022年發(fā)表在《自然》雜志上的研究發(fā)現(xiàn)，著名的“東澳大利亞洋流”的溫度上升影響了沿海地區(qū)的氣溫，出現(xiàn)了極端溫暖的時期，正在改變著那里的氣候和物種的棲息地。

不久前發(fā)表在《自然》雜志上的一項研究發(fā)現(xiàn)，近幾十年來，“南極繞極流”的速度在加快。它是自西向東橫貫太平洋、大西洋和印度洋的全球性環(huán)流，也是世界上唯一一個和地球上所有其他洋流都有關聯(lián)的最強大、最重要的洋流。在過去40年里，南極海洋上空的風力增強了40%。因此，南極大陸架的移動速度加快，沿岸環(huán)流相互作用形成的旋渦將溫暖的海水帶向南極冰架，加劇了對冰川的侵蝕。