中国海洋分享 http://blog.sciencenet.cn/u/ysf6 生态管理缔造美丽海洋

博文

[转载]特邀|魏科:地球最新体检报告出炉-病入膏肓

已有 1519 次阅读 2019-4-7 10:20 |个人分类:学术论文|系统分类:论文交流|文章来源:转载

特邀|魏科:地球最新体检报告出炉-病入膏肓

有温度的科学 中科院大气物理研究所 2019-04-04

纽约时间2019年3月28日,世界气象组织《2018年全球气候状况声明》在纽约联合国总部正式发布,联合国秘书长安东尼奥·古特雷斯、联合国大会主席埃斯皮诺萨、世界气象组织秘书长佩蒂瑞·塔拉斯悉数到场,这场发布会发布了什么内容?


这个报告全面概述了全球温度、高影响事件和长期气候变化关键指标的状况,揭示了二氧化碳浓度、北极和南极海冰、海平面和海洋酸化程度等关键数据的状况,这是全球气候是否健康的年度“体检报告”


这个体检报告揭示:地球病入膏肓。



1

全球气候的“体检报告”

从1993年开始,在世界气象日(3月23日)前后,世界气象组织会发布过去一年全球气候状况的评估报告,例如2018年的发布会在3月22日,2016和2017年的发布会在3月21日,比较起来今年的发布会稍微晚了几天,虽然晚了几天,但是今年的发布会级别更高。


全球气候状况的评估报告相当于对过去一年全球气候的“体检报告”,以往的体检报告由世界气象组织这个“主任医生”签字发布即可,而今年由联合国秘书长和联大主席一起出席发布,级别明显升级。由“院长”签发,足以说明这次入院“病人”的重要程度,也说明了气候变化问题的重要性和紧迫性。


本次“诊断书”的核心结论是:地球病入膏肓,全球变暖已经驶入快车道。


发高烧去医院检查的人都知道,病情的判断依赖于对核心指标的定量分析:白细胞数值、中性粒细胞数值、嗜酸粒细胞、嗜碱性细胞、支原体细胞……


对地球气候的诊断,也主要检查以下数据:全球平均温度、全球温室气体含量、海平面高度、海洋热含量、海洋酸碱度、北极海冰、南极海冰、格陵兰岛冰川、南极冰川、山地冰川、极端干旱事件、热带气旋、极端降水事件等。


其中全球平均温度、海洋热含量、海平面高度、全球温室气体含量、两极冰雪量是最核心的数据。



地球“体检报告”的核心参数



气温

2018年全球平均温度比工业化前(1850–1900)高0.99±0.13 ℃,是有记录以来第四温暖的年份,仅次于发生了超级厄尔尼诺的2015、2016和2017年。过去5年(2014-2018)年的平均温度,比工业革命前高1.04 ± 0.09 °C。


多套资料都表明,2018年是历史最四暖的一年,全球平均温度比工业革命前高约1摄氏度。


温室气体

因为缺乏最新的数据,这次报告给的是2017年末的数据,在2017年末二氧化碳浓度为405.5±0.1 ppm,甲烷浓度为1859±10 ppb,一氧化二氮浓度为329.9±0.1 ppb。这些数值分别是工业化前水平的146%、257%和122%,是过去至少80万年以来的最高值。


根据夏威夷斯克里普斯海洋研究所最新数据,2019年3月初,二氧化碳浓度在3月18日最高超过了414 ppm,如果以此估计,CO2的增加速度还在加速。


全球主要三种温室气体(二氧化碳、甲烷和一氧化二氮)过去30多年的变化。


海洋

海洋吸收了90%以上温室气体捕获的能量,在过去10年里,海洋吸收了人类活动排放的大约30%的二氧化碳排放量。2018年是海洋热含量达到有记录以来最高的1年,海洋酸化继续,自工业化以来的海洋表面pH值下降了0.1个单位。在1993年到2018年期间,全球海平面上升速度为3.15±0.3 mm/yr, 这一速度还在加速,海平面上升主要是冰雪消融导致 。


全球海平面继续上升,上升速度约为3.15±0.3 mm/yr, 并还在加速。

海洋吸收了90%以上温室气体捕获的能量,2018年是全球海洋最暖的一年

过去10年里,海洋吸收了人类活动排放的大约30%的二氧化碳排放量,导致海洋持续酸化。

海冰

2018年南极和北极海冰面积远低于平均水平。2018年3月北极海冰面积的最大值(1448万km2)比1981—2010年的平均值(1564万km2)低7%。2018年9月北极海冰面积的最小值(462万km2)比平均水平(640万km2)低28%。2018年9月南极海冰面积在9月底达到最小值(1782万km2),比平均水平(1872万km2)低5%。


北极海冰量持续减少,本世纪将迎来夏季彻底无冰的北极

南极海冰量在最近几年持续降低,彻底改变了南极地区的海冰变化趋势

热带气旋

 2018年北半球的热带气旋异常活跃,北半球共报告了70个热带气旋,高于长期平均水平(53个),其中台风山竹、玉兔(风速达到285km/h)给西太平洋造成极大损失,而飓风迈克尔和弗洛伦斯给北美造成极大的灾害,其中迈克尔风速达到250km/h,是登陆北美第三强的飓风。


登陆美国的弗洛伦斯飓风,给美国带来重创,而在同一年,西太平洋地区,连续三个台风从上海登陆,在历史上绝无仅有。

热浪和干旱

2018年春末夏初,欧洲大部分地区遭遇了异常炎热和干旱,导致了斯堪的纳维亚半岛的野火,德国等地干旱严重,给农业带来巨大损失。2018年澳大利亚东部经历了严重干旱,尤其是新南威尔士州和昆士兰州南部的大部分地区,1~9月的平均降雨量不到其平均水平的一半。2017年底和2018年初的干旱袭击了乌拉圭、阿根廷的北部和中部,造成了严重的农业损失。


2018年夏季,欧洲大部分地区遭遇了异常炎热和干旱天气,北极圈内温度超过30℃。



2

地球气候病得严重么?——病入膏肓

根据医院的检查报告,需要医生来仔细分析病情状况,看此次发烧是什么原因引起的?病情是否严重?能不能治好?治好了有没有后遗症等。


地球气候的诊断数据,描述的是全球加速增暖的症状,关于病因,过去50年以来,科学界已经有了明确的病因分析,尽管地球历史上也经历过数次冰期-间冰期的气候变化,产生过沧海桑田级别的环境变迁。然而,工业革命以来的全球增温与地球历史上的气候变化截然不同:


1)地球历史上的气候变化主要是自然变化,而此次全球变暖主要是人为活动引起的。人类活动大量燃烧化石燃料,导致全球温室气体含量快速增加。两极高分辨率的冰芯资料揭示,在过去至少80万年里全球主要温室气体CO2含量在170ppm和300ppm(百万分之一)之间变化,工业革命以来,CO2含量已增加到410ppm以上(2019年初,下图),与历史期最快的增加速度相比,最近百年的温室气体的增加速度是自然过程的百倍以上。


最近百年的温室气体的增加速度是过去至少80万年里自然过程的百倍以上,二者时间尺度完全不同,不可混为一谈,以人的寿命来比拟,历史上自然原因引起的气候变化相当于“人生下来就会死”,而过去百年的气候变化相当于“最近得流感两周会死”,遭遇“流感”的时候,还是暂时别想“人生下来就会死”的问题,抓紧治病更关键。


2)此次全球变暖对人类社会和现代文明影响巨大。地球历史期发生气候变化时,人类活动强度和范围都远不如今日,而目前全球的经济活动和人口活动分布格局主要是过去200年里形成的。对于我国而言,主要的经济格局和城市区/群分布是过去40年里改革开放后形成。全球约有60%的人口生活在距离沿海不到100公里,这些地区的人口密度是内地的10倍,约有6亿多人口生活在海拔不到10米的低洼地区,世界上主要的大城市主要都在沿海也都集中在沿海地区,这是历史上从来没有的状况。由于滞后效应,全球变暖的影响会逐渐显现,并持续数百年以上,海表面高度的变化甚至持续千年以上,全球变暖的影响和风险是逐渐显现的。


3)极端天气和气候事件影响显著。全球变暖导致破历史记录的高温酷暑剧增,容易在干旱区、半干旱区引起大规模干旱,在季风区的旱季形成季节性干旱,而在湿润区或者季风区的雨季增加强暴雨和洪涝的出现频次,城市内涝的频次增加。全球海洋增暖使得超强台风数目增加,2018年,我国华东地区连续遭遇“安比”、“云雀”、“摩羯”、“温比亚”台风的侵袭,其中有三个台风直接在上海登陆,这在历史上十分罕见,而未来也许这样的情况会频繁出现。


3

全球变暖加剧还能治么?

由于人类活动深刻地改变了地球的气候和环境,因此在2016年第35届国际地质大会正式通过“人类纪”、“人类世”和“人类期”的概念,认定从1950年起,人类正式进入人类世(Anthropocene),随着地质年表的修订,被世界公认的“人类世”彻底到来。


“人类世”的概念核心在于,人类活动的影响已经大大超过了自然变化的影响,尤其是自工业革命以来,人类在土地利用、建坝挖河、水资源利用等方面大大待变了地球的面貌和环境,最为重要的是,人类活动改变了大气成分,化石燃料巨量燃烧造成大气中温室气体浓度飙升,改变了气候变化的方式,从此地球的历史演变进入了全新的阶段。


人类活动已经改造了至少50%的陆地表面,对生物多样性、土壤结构和气候都造成了重大影响。人类每年向大气排放1.6亿吨二氧化硫,这是所有自然排放量的两倍以上。人类化石燃料的燃烧产生的氮氧化物总量,远远超过自然过程的排放量。人类活动引发的风化率比自然风化率高出一个数量级。最重要人类活动引起大气中温室气体量飙升,目前大气中CO2浓度达到410ppm,这比过去80万年任何时候都高,从而导致全球温度升高,目前的地球气温几乎和第四纪里间冰期的历史最高温度一样高。


人类世的风险并不在当下,而是不远的未来。2018年8月,澳⼤利亚国⽴大学、瑞典斯德哥尔摩大学、丹⻨哥本哈根大学和德国波茨坦气候影响研究所等研究机构的科学家在《美国国家科学院学报》发表文章,分析了“人类世”里地球气候系统的可能演变轨迹。他们指出,如果全球增温超过临界点,会使得气候系统的产生“多米诺”骨牌式的正反馈过程,突破一个个临界点,使得地球气候系统脱离冰期-间冰期的循环,导致失控增温(runaway warming),最终导致“热室地球”(Hothouse Earth)时代的到来。在“热室地球”状况下,全球平均气温较工业革命前高4-5度,这将超过数百万年间冰期的最高温,甚至比中新世时期温度还高,海平面比今天高10-60米。


人类活动给湖底的沉积物留下了与全新世截然不同的物质,包括塑料、煤灰、核试验和核泄漏的放射性元素、金属、杀虫剂、活性氮及温室气体增加导致的结果,图片来自于Science杂志综述文章 (Waters, Zalasiewicz et al. 2016)


4

气候变化的关键临界点在哪里?

科学家提出了至少10个可能加剧全球变暖的地球系统的临界点变化,包括:

  • 高纬度永冻土消融释放甲烷和二氧化碳

  • 海底甲烷水合物中的甲烷逸出

  • 陆地和海洋储存碳能力削弱

  • 海洋微生物呼吸作用增强

  • 亚马逊雨林退化

  • 北半球中高纬针叶林退化

  • 格陵兰岛冰盖消融

  • 北极夏季海冰丧失

  • 南极海冰减少

  • 南极冰盖消退


按照触发以上过程的难易程度,可以分为三个档次:1℃~3℃、3℃~5℃、>5℃,其中夏季北极海冰消融、格陵兰岛冰盖消融、阿尔卑斯山冰川消亡、南极洲西部冰盖消融和珊瑚礁的白化等属于最容易被突破的1℃~3℃,一旦突破这些临界点,有可能引起“多米诺”性的正反馈效应。


因此国际社会一直认为,应该尽量把全球增温幅度限制在较低的水平,在2015年《巴黎协定》上,全球一致认为应该把到2100年的全球增温幅度坚决限制在2℃以内,并努力实现1.5℃的目标。2018年10月8日发布的《IPCC全球升温1.5oC特别报告》指出,如果可以把未来增温从2.0oC降低到1.5oC,人类面临的风险将大大降低。例如,受极端高温影响的全球人口比例会从37%降低到14%,灭绝的脊椎动物物种比例会从8%减少到4%,灭绝的植物会从16%降低到8%,灭绝的昆虫从18%降低到6%,解冻的永冻土面积会从660万平方公里减少到480万平方公里,热带玉米减产幅度会从7%减少到3%,现有珊瑚礁的减少量会从99%减少到70%-90%。


全球变暖引起海平面升高,而升高的海平面在诸如台风/飓风和爆发性气旋等极端天气发生的时候,会带来非常严重的洪涝灾害,这都将威胁沿海的居民,尤其是考虑到全球约有60%的人口生活在距离沿海不到100公里,约有6亿多人口生活在海拔不到10米的低洼地区,世界上主要的大城市主要都在沿海也都集中在沿海地区。如果能把全球升温幅度从2.0oC降低到1.5oC,可以使得海平面上升较少10厘米,这会使得数千万人摆脱遭遇极端天气的风险。


要实现这一目标,需要政府、工业界和社会需要做出“迅速而广泛”的改变和行动,改变现有的全球能源结构以及人类的生活方式,这是一项艰巨的任务,仅从经济上考量,其收益是明显的,如果进一步考虑对推动社会发展, 将对全球的可持续发展、脱贫和建立公正社会产生深远的影响,其成果和影响将是无法用金钱来衡量的。


《2018年全球气候状况声明》指出,2018年的全球平均温度比工业化前高0.99±0.13 ℃,考虑到现在全球增暖的速率到已提高到每10年0.15~0.18℃,1.5℃的目标已经近在咫尺了。我们正在经过一个快要关闭的大门口,在我们蹒跚前行的时候,那扇大门已经咯吱吱的关闭了,能否通过,考验全体人类社会的智慧和决心了。


尽管环保产业大步前行,更多的LED灯、风电、核电、混合动力汽车、纯电动汽车,看起来我们在大步前行,然而根据国际能源署的最新数据,全球碳排放量在最近两年连续增长,2018年的碳排放量创下历史记录,整个人类在地球的长远未来和当下的经济发展之间,还是义无反顾的选择了后者。


我国“黄土学之父”著名地质学家刘东生院士指出:“人类世的提出是一个值得考虑的问题,因为它不仅是一个地质学分期的问题,同时还涉及到人在自然界的地位的问题,和人类认识自己的问题”(《中国三千年气象记录总集》序,2004年)。


全球变暖问题,说到底是人类自己无序活动所导致的恶果,要避免最恶劣结果的出现,只有全体人类社会共同努力,这也是联合国秘书长、联合国大会主席和世界气象组织专门在今天召开最高端发布会的原因吧。


要实现将全球增温控制在1.5℃的目标,需要到2030年全球碳排放量在2010年基础上减少45%,并且到2050年全球实现零二氧化碳排放,人类社会似乎还并没有做好应对的前期准备工作。


在心理学上有一个现象,大家都知道应该做正确的事,这样符合所有人的利益,可是都希望由别人来辛苦付出,自己享受成果,结果导致大家都无动于衷。也有人直接把头埋在沙堆里,假装问题不存在,你永远都无法叫醒一个装睡的人,这是目前应对气候变化的问题之所在。


-----------------------------------------------------------------------

《海洋生态大讲堂》微信公众号

浙江省重点智库宁波大学东海研究院合作微媒平台


海洋在说话,您我来代言!

《海洋生态大讲堂》欢迎您!

投稿邮箱:550931758@qq.com

请您在留言中标注为《海洋生态大讲堂》投稿,

并提供个人简历及联系方式。

我们筛选审核后,将以全文刊出!

热烈欢迎广大自愿者合伙参与公众号运营!


                附: 投稿类型与要求

                (1)主题一定是有关海洋生态学内容的稿件;

                (2)原创文章,请配必要的图表;

                (3)好文推荐,直接发来原文,或请注明出处;

                (4)重要会议报道或信息,请附必要图表及其标题说明;

                (5)重大项目科研进展,或重大会议学术报告PPT;

                (6)重点团队介绍,或重要人物专访。


您的赞赏是我们前行的最大动力




https://wap.sciencenet.cn/blog-1721-1171897.html

上一篇:[转载]小学生也能成为论文一作:他发现动物也会哀悼死者
下一篇:[转载]《流浪地球》中的科学(上)—王元卓手绘流浪地球升级版,开启系列科幻电影的科学解读
收藏 IP: 101.80.19.*| 热度|

0

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (0 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

全部作者的精选博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-4-29 01:03

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部