編者按：看寒來暑往云卷云舒，思古往今來氣候變遷,，中科院之聲與中國科學院大氣物理研究所聯(lián)合開設(shè)“大氣悟理”,，為大家介紹大氣里發(fā)生的有趣故事，介紹一些與天氣,、氣候和環(huán)境相關(guān)的知識,。

最近，澳洲氣候?qū)W家斯特芬在采訪中聲稱,，全球15個“氣候臨界點”已被激活9個,，他認為人類文明這艘水上漂浮的小船可能就像駛向冰山的泰坦尼克號一樣，崩潰是最可能的結(jié)果,。雖然這樣的說法有些夸張,，但是一個或多個“氣候臨界點”被激活可能會導致不可逆轉(zhuǎn)的氣候破壞，給人類,、生態(tài)系統(tǒng)帶來巨大的損失和負面影響,。

2019年11月底《自然》雜志發(fā)表的一篇評論文章中,，斯特芬教授列出了世界九大關(guān)鍵臨界點，分別是北極海冰,、格陵蘭冰蓋,、北方針葉林、永久凍土,、大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流,、亞馬遜雨林、暖水珊瑚,、西南極冰蓋,、東南極部分地區(qū)。

氣候臨界點是什么,？為什么如此重要呢,？讓我們細細談來。

（圖片來源 Timothy M. Lenton等,，本文作者漢化）

 “氣候臨界點”——量變到質(zhì)變

“臨界點”是我們很熟悉的詞,，意味著事物將從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一種狀態(tài)。2018年經(jīng)濟學諾獎得主威廉·諾德豪斯曾有個比喻：一葉水面上漂浮的獨木舟,，當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,，獨木舟就會傾覆——造成這個不可逆后果的傾斜角就是臨界點,。

聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）的官方術(shù)語表中，氣候臨界點被定義為：“就氣候系統(tǒng)來說,，臨界點（Tipping point）指的是全球或區(qū)域氣候從一種穩(wěn)定狀態(tài)到另外一種穩(wěn)定狀態(tài)的關(guān)鍵門檻”,。一旦臨界點被激活，系統(tǒng)將無法回至原來的穩(wěn)定狀態(tài),。全部“氣候臨界點”被激活后,，地球系統(tǒng)可能將重新洗牌。

（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

臨界點的逐個崩潰就像積木游戲（圖片來源：CarbonBrief）

“氣候臨界點”的第一個特性是不可逆性,。全球增暖引起“氣候臨界點”被突破,，進一步引發(fā)多米諾骨牌式的正反饋效應(yīng)，可能會將全球的森林,、海洋,、冰蓋等系統(tǒng)推向不可逆轉(zhuǎn)的死亡深淵。且躍過臨界點后,，氣候變化可能轉(zhuǎn)為更加陡峭的非線性指數(shù)級數(shù)變化（如2,、4、8,、16,、32,、64,、128,、256、512,、1024）,。

（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

全球變暖背景下， “氣候臨界點”會被逐個激活,，而“氣候臨界點”被激活后產(chǎn)生的影響又會反作用于全球變暖本身,。如全球增暖之后，“臨界點”之一的極地永久凍土將會逐漸消融,，遠古時期封存于其中的有機碳將會以二氧化碳,、甲烷等形式被釋放，進一步加劇全球變暖,。交叉臨界點會創(chuàng)造出更多的交叉臨界點,，交叉臨界點在全球系統(tǒng)或子系統(tǒng)中不可預(yù)知地來回碰撞，產(chǎn)生大量的自我強化正反饋,。一旦這種崩潰過程開始,，越來越多的臨界點就會以越來越快的速度發(fā)生。

挪威斯瓦爾巴群島的永久凍土在不斷融化（圖片圖源：blickwinkel）

“氣候臨界點”的另一個特性是不可預(yù)測性,。就像臺球一樣,，一張固定的臺球桌代表我們已知的地球系統(tǒng)，僅需要開局時的條件,，我們就可以利用已有的數(shù)學物理知識準確地推斷出臺球的行進路徑,；但在“氣候臨界點”被激活后，臺球桌產(chǎn)生了變形,，有序的質(zhì)點運動變成無序的運動,，臺球桌什么時候會變形，臺球未來將怎么樣運動,，邁過“氣候臨界點”的世界將會變成什么樣,，我們的答案只能是——不知道。

“氣候臨界點”——壓死駱駝的最后一根稻草

我們生活的氣候環(huán)境受到周邊氣候系統(tǒng)的控制,，當氣候系統(tǒng)崩潰時,，我們的生活也會受到巨大的影響。舉個例子,，我國黑龍江省哈爾濱市冬季一月均溫約為零下20°C,，而較之緯度更高的英國倫敦，一月均溫卻高達2°C,，這就是拜北大西洋暖流持續(xù)不斷地向西歐輸送低緯暖濕空氣所賜,。

大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流在減弱（圖片來源：Summer K. Praetorius）

如果“氣候臨界點”被激活,，北大西洋暖流消失了，世界又將會是怎樣一幅景象呢,？美國經(jīng)典災(zāi)難片《后天》就講述了這樣的一個故事,。由于全球變暖，“氣候臨界點”之一的“大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流”（北大西洋暖流為該系統(tǒng)北半球向北支）發(fā)生突變,，北大西洋暖流消失,，臨近北大西洋中高緯的歐洲和北美地區(qū)被冰河包圍，全球也即將陷入冰河紀,。

（圖片來源：電影《后天》）

2015年,，世界各國達成了《巴黎協(xié)定》，力求將全球溫升控制在2℃乃至努力控制在1.5℃,。我們?nèi)梭w對于幾度溫升的體會可能會比較小,，也許只是窗戶一開一合時房間變化的溫度。但這差別幾度的溫升會對“氣候臨界點”被突破的速度產(chǎn)生巨大影響,，如在1.5℃升溫的世界,，北極可能每百年才會經(jīng)歷一次無冰之夏，而在2℃升溫的世界,，它每十年就會經(jīng)歷一到兩次,。

北極海冰斷裂（圖片來源：Jenna Chamberlain）

套用劉慈欣在《流浪地球》中的一句臺詞：最初，可能沒有人在意某幾個“氣候臨界點”被激活,，這不過是遙遠北方的海冰面積有所減少,，地球另一側(cè)熱帶雨林的幾次火災(zāi)，萬里之外珊瑚礁的成片死亡,。直到這場災(zāi)難和我們每個人息息相關(guān),。

巴西帕拉州首府貝倫附近亞馬遜雨林被大規(guī)模砍伐（圖片來源：Sue Cunningham Photographic）

澳大利亞昆士蘭州大堡礁北部的珊瑚礁在白化（圖片來源：Nature Picture Library）

生存,？還是毀滅,？

 “氣候臨界點”的定義也是個很恰當?shù)碾[喻——“引爆要素（tipping elements）”，超過臨界點就仿佛引爆了一顆埋藏已久的炸彈,。難道我們的結(jié)局只剩下撞上冰山這條毀滅之路了嗎,？

人類面對危機時總不會坐以待斃，甚至會有當太陽系不適宜生存時帶著地球一起流浪的想法,。雖然現(xiàn)在的情況其實并沒有斯特芬教授說的那么糟糕,，但我們確實需要采取方法進行自我拯救了。其中最重要的一點就是如何減緩全球變暖的進程,，將變暖程度降低在可控范圍內(nèi),。很不幸，這是一個看起來這么近但執(zhí)行起來那么遠的目標。

聯(lián)合國環(huán)境署今年年初發(fā)布了《排放差距報告2019》,，報告稱過去10年幾乎是“被浪費的十年”,，世界各國幾乎沒有為遏制全球變暖做出任何實質(zhì)性的努力，當初美好的減排控溫愿望似乎已經(jīng)化為泡影,。

如果拖延至2025年再采取有效措施,，須逐年減排15.5%才能實現(xiàn)將全球增溫幅度控制在1.5℃的目標，這基本上是無法實現(xiàn)的目標,。（圖片來源：聯(lián)合國環(huán)境署）

不過這種結(jié)果也并不意外,，因為遏制全球變暖從來就不只是一個氣候問題,。盡管目前學界已基本達成共識,，認為為應(yīng)對氣候變化而進行產(chǎn)業(yè)升級調(diào)整和廢氣脫碳處理總體是有助于經(jīng)濟發(fā)展與升級的，但相關(guān)產(chǎn)業(yè)的調(diào)整會影響既得利益群體,，短期內(nèi)付出的高額減排成本也會讓發(fā)達國家那些只著眼于任期內(nèi)政績的政客們望而卻步,。因此為遏制全球變暖，最終的方法可能依然需要由科技自身的發(fā)展來解決,。

最直接的方法是通過提高能源使用效率,、發(fā)展可再生能源等以減少溫室氣體排放，從而將全球溫升限制在可控范圍內(nèi),。第二種思路就是降低大氣中溫室氣體的現(xiàn)有濃度,，手段包括碳捕捉和封存技術(shù)，以及生物固碳技術(shù),。但目前技術(shù)瓶頸仍然存在,，大規(guī)模應(yīng)用還很困難。還有一些更大膽的想法,，通過大規(guī)模改造行星環(huán)境,，來遏制全球變暖（相關(guān)鏈接：“小小氣溶膠”還能影響全球氣候變化？）,，但改變地球行星環(huán)境可能會產(chǎn)生其他的負面影響,。

2020年開局接二連三的災(zāi)難讓不少人開始懷疑這世界到底怎么了：澳洲大火、新冠病毒,、我國南方接連不斷的暴雨……“氣候臨界點”逐一被突破后地球系統(tǒng)依然可以達到新的平衡態(tài),，但人類是否可以再次去適應(yīng)，我們不得而知,。希望在全人類的共同努力下能讓進擊的“泰坦尼克號”慢下來,，也希望同一個地球上的我們，能早日認識到自己也是地球系統(tǒng)的一部分,，學會敬畏自然,。

參考文獻：

1. Lenton, T. M., et al., 2008, Tipping elements in the Earth’s climate system: PNAS, v. 105, no. 6, p. 1786-1793.

2. Lenton, T. M., et al., 2019, Climate tipping points — too risky to bet against: Nature, v. 575, p. 592-595.