人类世造就“热室地球”(2)

因此,伴随地球进入人类世,人类的第一生存要义就是摆脱“热室地球”的命运。
被触发的气候变化临界点
研究人员提出了以下至少10个可能加剧全球变暖的地球系统变化,包括:高纬度永久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,亚马孙雨林退化,北半球中高纬度针叶林退化,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,可以分为三档:
第一,1℃~3℃。全球增温在这个范围内时,容易引起夏季北极海冰消融、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。
第二,3℃~5℃。当全球增温达到这个强度时,可能会导致亚马孙雨林向草原退化、北半球中高纬度针叶林退化、季风区变化、全球海洋温盐环流变化。
第三,当全球增温超过5℃时,很有可能引起北极冬季冰雪量减少、高纬度永冻土消融并释放温室气体、南极洲东部冰盖消融等。
地球系统本身的演变包含着众多的正负反馈机制,人类每年通过燃烧化石燃料排放400亿吨二氧化碳,其中大约一半被海洋、树木和土壤吸收并储存。然而,我们正通过砍伐过多的树木、大量土壤退化、超量使用水资源,排放过量的二氧化碳,把自然系统的调节潜力推到极限,一旦越过极限,自然过程的作用就有可能发生逆转。
大规模热带雨林的存在,能够调整湿度和降水分布,即使系统短暂脱离平衡,也可以通过自身的调整恢复过来,从而使自身的生态系统达到新的平衡。然而如果气温持续升高,这种机制会慢慢变弱,一旦全球升温达到3℃,40%的亚马孙雨林可能会“顶梢枯死”,这一过程一旦开启就无法逆转,热带雨林会逐渐退化成稀树草原。在这一过程中会释放出大量的碳,必将进一步加剧温室效应。
冰雪在地球气候系统中起到重要的作用,南北极海上浮冰的存在,反射了80%的太阳短波辐射,调控着进入地球系统的能量,然而如果增温导致浮冰融化消失,太阳辐射会直接进入海洋,使得海水温度升高,进一步引起全球温度的升高,更高的升温反过来会造成更严重的冰雪消融,通过冰雪-辐射的正反馈机制,加剧全球增温。
据估计,到本世纪中叶,北冰洋夏季将出现没有浮冰的状况,届时冰雪-辐射的正反馈机制会推高全球温度的走势。
在俄罗斯、加拿大和欧洲北部等地区,永久冻土层内封存有大量甲烷和二氧化碳,甲烷所产生的温室效应能力大约是二氧化碳的25倍。一旦地球温度升高,寒冷地区的冻土融化,就会导致甲烷释放,而随着全球增温的加剧,高纬度的野火发生频次也在进一步增加,在极端情况下,也有可能导致大面积土地过火,从而引起冻土融化,释放甲烷,加大火势并使温室气体进入大气层,造成更强的温室效应。
森林和植物一直被看作是碳汇,随着大气中二氧化碳浓度的升高,植物的生长会更为茂盛,进而吸收更多的二氧化碳,然而這个关系并不稳固,随着温度的增加,过高的叶面温度会导致植物光合作用效率降低,并且随着温度增加,土壤中微生物的呼吸作用增强,这会把更多的土壤碳释放进大气。对于植物来说,更大的风险在于,随着温度增加、副热带地区降水减少及干旱区的扩展,北半球中纬度森林的南部区域容易受干旱的影响,从而导致植被退化,从针叶林转变为干旱的草原,这些都会降低森林和植物作为碳汇的作用,甚至出现反作用,成为碳排放的来源之一。

上述正反馈机制的临界点可能并不相同,有高有低,然而当一个临界点被触发之后,可能会像多米诺骨牌一样,一旦一张牌被推翻,就会推动地球系统朝向另外一个方向变化,而要阻止整排多米诺骨牌的倒下将异常困难,甚至是不可能的。当地球气候系统最终滑向“热室地球”时,地球上许多地方的宜居性将大打折扣。与此同时,洪涝地区的暴风雨强度和频次将大大增强,而全球范围内的干旱和酷暑也会更加剧烈,如果西南极洲和格陵兰的冰盖融化,大量淡水注入海洋,会导致全球海平面上升13米;而一旦东南极洲的冰盖融化,海平面还会再上升12米,这种结果是毁灭性的,因为全球三分之二的特大城市处于海拔低于10米的区域,全球80%的人口生活在距离海岸线100千米之内。
这无疑是一个可怕的前景,也是人类难以承受的。
摆脱“热室地球”
如果全球温室气体排放“一切照旧”,那随着全球温度的持续升高,气候系统的关键的临界点必然会被一一触发,最终导致“热室地球”的悲惨命运。因此,应对之策首先就是要改变原有的发展方式和生活方式,采取更加积极的应对策略。
目前,地球温度已经比工业革命前高1.1℃,并且依然保持加速上升的势头,这使得气候系统再难以恢复第四纪冰期-间冰期的旋回/循环。另外,我们要努力避免地球进入到“热室地球”中。让气候平衡到“企稳地球”的状态可能是我们目前唯一的选择,虽然这个状态也许不是气候系统内在的平衡态,但是在人类活动的参与下,有可能会实现这样一个稳定状态。在这个状态里,气温和海平面温度的数值几乎是冰期-间冰期旋回/循环里最高的,但尚未触发到各种气候临界点,从而保持了全球气候的稳定性。
(魏科)