当全球变暖按下快进键：碳循环反馈是未来的“定时炸弹”？

摘要：如果你看过科幻电影《后天》，一定对其中因气候突变引发的海啸和冰冻场景印象深刻。影片中，纽约市被瞬间冰封，滔天巨浪吞没自由女神像的画面令人不寒而栗。

如果你看过科幻电影《后天》，一定对其中因气候突变引发的海啸和冰冻场景印象深刻。影片中，纽约市被瞬间冰封，滔天巨浪吞没自由女神像的画面令人不寒而栗。

如今，科学家的最新模型告诉我们，现实中的气候危机或许比电影更触目惊心。

电影《后天（The Day After Tomorrow）》剧照

根据德国波茨坦气候影响研究所的最新研究，由于碳循环反馈，在未来一千年，全球变暖的程度可能远超我们之前的预估，只有在极其有限的情况下，才能实现《巴黎协定》将全球气温上升限制在 2°C 以下的目标。

全球变暖：

开启地球 “危机倒计时”

全球变暖是指近几十年来地球整体平均温度的上升。当太阳光线穿过大气层到达地球表面，地球表面反射热量时，这些气体就会把热量困在地球上方，阻止热量离开大气层，就会发生温室效应，就像给地球穿上了一件保暖羽绒服。

自工业革命以来，由于人类活动会释放大量的二氧化碳、甲烷、一氧化二氮等温室气体，使得大气中温室气体的浓度急剧升高，结果造成大气中的温室效应日益增强。

此时大气中多余的热量，会使得地球平均全球温度逐年上升，这就是全球变暖。

全球变暖会导致气候变化，带来严重干旱、野火和伴随强降雨的极端风暴，同时冰川、冰原会逐步融化，使海平面上升，对地球上的生命构成严重威胁。

根据气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告，全球平均气温每上升0.1°C都会显著加剧气候风险。

即使升温只是暂时性超过1.5°C，也会导致诸多不可逆影响，包括陆地物种将失去适宜生存的温区，沿海盐沼生态系统因海平面上升面临整体性淹没风险，极端高温事件导致的死亡率增加等。

如果平均气温提高2°C至3°C，南极西部和格陵兰岛几乎所有的冰盖可能以在数千年都不可逆转之势融化，导致海平面上升数米；重要种植区同时出现玉米减产的风险将急剧上升；夏季高温将威胁南欧部分地区居民的生命。

失控的“加热器”：

碳循环加剧全球变暖

研究团队利用新开发的模拟模型，结合关键的物理、生物和地球化学过程，包括大气和海洋条件，以及所有主要的碳循环反馈，在更长时间跨度内分析从现在到未来3000年地球气候情景，预估全球变暖的程度。

该研究的模拟考虑了平衡气候敏感度(Equilibrium Climate Sensitivity, 简称ECS）在 2°C 至 5°C 之间的一系列可能性。

平衡气候敏感度(ECS），是指大气二氧化碳浓度设定为工业革命前两倍的水平、气候模式达到平衡时，全球平均地表气温相对于工业革命前的增幅。

在不同排放量、不同ECS条件下，相对于工业革命前期的平均地表温度变化图。

研究结果表明，只有在排放水平极低的情况下（如SSP1-2.6），且 ECS 低于目前最佳估计值 3.5°C时，《巴黎协定》的目标才有可能实现。

即便在中等排放情景下（如SSP2-4.5），到2300年全球升温可能比传统预测高出50%，ECS达到5°C，全球平均温度将飙升7.2℃，远超《巴黎协定》的2°C目标。

全球碳循环示意图

全球碳循环指的是碳在地球各个圈层（包括大气圈、水圈、生物圈、土壤圈、岩石圈）之间的迁移转化和循环周转的过程。

地球上的最大碳库是岩石圈，含碳量约占地球上碳总量的99.9%，这个库中的碳活动缓慢，实际上起着贮存库的作用，称作慢速碳循环。

还有3个碳库为大气圈库、水圈库和生物库，碳在生物和无机环境之间迅速交换，容量小但十分活跃，实际上起着交换库的作用，称作快速碳循环。

在大气中二氧化碳是含碳的主要气体，也是碳参与物质循环的主要形式。碳循环途径包括：在光合作用和呼吸作用之间的细胞水平上的循环；大气二氧化碳和植物之间的个体水平上的循环；大气二氧化碳—植物—动物—微生物之间的食物链水平上的循环；碳以动植物有机体形式深埋地下，在还原条件下，形成化石燃料，碳进入地质大循环。

ECS 的轻微上升，却能致使全球温度大幅攀升，这一现象与地球碳循环有着千丝万缕的联系。

当人类燃烧化石燃料释放二氧化碳（CO₂）时，约一半会被海洋和森林吸收，但升温本身却在削弱这种能力，温度升高会促进土壤呼吸，让土壤中的微生物活动增强而释放出额外的二氧化碳，从而降低陆地碳吸收效率；同时，升温导致的永久冻土融化会使大部分的碳回归到大气当中，导致温度进一步上升。