什麼是氣候敏感性?

什麼是氣候敏感性? 二氧化碳和溫升之間有什麼關係? Werner Wittersheim

人類正在排放一氧化碳2 和其他溫室氣體排入大氣。 隨著這些氣體的積聚,它們會積聚更多的熱量,並使氣候變暖。 但是溫暖多少?

科學家早就了解到2 大氣中的濃度有助於地球的自然溫室效應。 這種理解可以追溯到20世紀,並基於1800年代的輻射基礎科學。

對地質記錄的快速研究證實了這一聯繫。 過去二氧化碳含量高的環境2 在最近的地質記錄中,濃度一直較高。

隨著我們對溫室效應的增強以及人類對氣候的影響的認識增加,弄清二氧化碳與變暖之間的關係已成為科學上的當務之急。 每個二氧化碳單位的保暖量2 讓我們?

CO之間的這種關係2 而變暖被稱為氣候對一氧化碳的“敏感性”2.

確定氣候敏感性有助於我們了解未來的風險並為未來的氣候變化做出計劃。

兩種靈敏度

氣候系統極其複雜,人類影響氣候的方式也是如此。 為了理解基本過程,我們簡化了系統並考慮了兩種不同的靈敏度度量。

這些措施稱為“瞬態氣候響應”和“平衡氣候敏感性”。

“瞬態氣候響應”是當人類活動仍在推動氣候時,氣候將變暖多少的度量。

平衡響應表明最終結果是數百年後的事情。

瞬態氣候響應

瞬態氣候響應的定義是,如果我們升高二氧化碳,全球平均溫度將上升多少2 從工業化前的水平(百萬分之1)增加到每年翻一番。 以這種速度增長,將需要280年。

這種靈敏度的度量告訴我們在這種情況下大氣將變暖多少。

重要的是要注意對一氧化碳的敏感性2 這不是氣候變化的“預測”:科學家並不是說這種加倍實際上將以這種方式發生。 相反,它是科學家用來了解溫度如何的簡化技術。 可能 應對不斷上升的二氧化碳2 水平。

因此,瞬態氣候響應與IPCC或其他機構發布的氣候預測不具有直接可比性。

有人會想到對一氧化碳的敏感性2 類似於人類對特定藥物的標準測量劑量的敏感性。 一旦我們知道我們對一種劑量的反應,我們就可以推斷出我們可能對同一劑量的反應。

平衡氣候敏感性

短暫的氣候響應僅告訴我們部分圖片,即瞬間CO變暖的量2 濃度增加了一倍。

但是,氣候系統的不同部分以不同的速度變暖。 例如,大氣的升溫速度比海洋快得多。

海洋平均深度近四公里,覆蓋地球表面的四分之三以上。 這是巨大的水量(1.3億立方公里, 大多數估計); 因此,需要很長時間才能預熱。

氣候模型和現實世界向我們展示的是,隨著二氧化碳含量的升高,更深的海洋才開始變暖2 (見 按此按此),但將持續數百年。

換句話說,海洋與大氣不平衡。

因此,瞬態氣候響應就是一氧化碳使地球經歷的變暖2 水位已經翻了一番,但是在海洋與大氣之間達到溫度平衡之前很久。

平衡氣候敏感度詢問如果一氧化碳會變暖多少2 保持在初始水平的兩倍,我們等到大氣和海洋達到溫度平衡。

回到我們的醫學類比,平衡反應等同於治療整個過程後的感覺。

在氣候系統中,這可能需要數百年,甚至數千年。

平衡氣候敏感性應大於瞬態氣候響應,因為變暖發生的時間要長得多,並且氣候有時間完全應對增加的CO2.

估計氣候敏感性

有幾種估算氣候敏感性的方法。 我們可以用:

  • 氣候模型。 這些是基於物理和化學定律的氣候系統的數學表示。 它們包含我們對在大氣,海洋,陸地表面和冰凍圈(雪和冰)中運行的物理過程的最佳理解。

  • 來自遙遠的過去氣候(例如上一個冰河時代)的信息。 古氣候重建可以揭示地球氣候如何對自然“衝動”作出反應,例如行星的變化。 軌道,以及相關的CO變化2.

  • 關於地球如何應對短時劇烈氣候變化的數據 大型火山。 例如,1991年,皮納圖博火山(Mt Pinatubo)向大氣中噴出了數百萬噸的顆粒,反射了一些入射的陽光,導致地球溫度下降了兩三年

  • 最近的氣候趨勢。 這有助於我們評估過去50年中氣候對CO的響應程度2 我們已經發出了。

全部放在一起

每六年左右 政府間氣候變化專門委員會(IPCC) 詳盡地檢查所有證據,並將它們放在一起,以最好地估計我們的氣候對大氣中不斷增加的溫室氣體含量的敏感程度。

IPCC在1990、1992、1995、2001和 2013年的最新報告,所有人都估計平衡氣候敏感性的可能範圍為1.5C至4.5C(儘管2007年的報告將其略微修改為2.0C至4.5C)。 這顯示了20多年來的卓越一致性。

這意味著如果我們保留CO2 在最初水平的兩倍,然後等待數百年的大氣和海洋中的熱量達到平衡,整體變暖將在1.5C和4.5C之間。

瞬態氣候響應估計在1.0C至2.5C左右。 這意味著,如果我們每年將工業前水平的大氣二氧化碳增加1%,直到將其增加一倍(這將需要70年),那麼我們可以預期氣候會變暖1C至2.5C。

這對全球變暖意味著什麼?

通過測量氣候敏感性,科學家可以輕鬆地將氣候模型彼此之間以及觀察到的變化進行比較。 而且由於平衡氣候敏感性已經使用了30多年,因此可以幫助我們跟踪估算值隨時間的變化。

但是氣候敏感性並不能直接告訴我們下個世紀我們可能期望的溫度變化。

當前一代氣候模型的預測提供了未來變暖的最佳指南。 他們指出,變暖將在很大程度上取決於未來的排放水平-“情景”。

對於高排放情景,CO2 到900年,該水平已提高到每百萬分之2100以上,而工業化之前的水平是每百萬分之280。 對於這種情況,模型預測世紀末溫度將在3.2-5.4年基線之上從1850C升高到1900C。

對於低排放情景,CO2 最高水平則下降到百萬分之420,模型預測到0.9年溫度將上升2.3C到2100C。談話

關於作者

氣候變化過程小組負責人Robert Colman, 澳大利亞氣象局 和氣候監測部經理Karl Braganza 澳大利亞氣象局

本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.

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