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全球变暖日益危险的信号 | 专访秦大河

时间:  2016-11-16 16:43  点击:  

IPCC学术团队重要领导者之一:秦大河

 编者按:

  联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)的多个报告指出,地球正在经历着前所未有的气候变暖。“地球气温在曲折中上升,过去三个连续十年的地表平均温度,高于1850年以来的任何一个十年。”在接受《国家科学评论》的采访中,中国科学院院士、气候变化科学专家秦大河说。
 

  11月4日,世界气象组织的一份评估报告显示,2016年很可能成为有记录以来最热的一年,全球温度甚至高于2015年创纪录的高温。
 

  应对全球气候变化的紧迫性,也成为正在进行的马拉喀什气候变化大会关注的焦点话题,不同国家和地区具体应对的策略应该是什么样的?秦大河正在参与IPCC第六次评估报告,将聚焦解决问题的可能策略。
 

  撰文 | 王玲、周忠和 

  
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  至今中国科学院院士秦大河参与联合国政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)工作已有22年。20多年来,作为IPCC学术团体中名副其实的“元老”级科学家和领导者,他为研究气候变化科学给世界带来的挑战以及应对策略在全球飞来飞去,组织、参与调研和讨论,并撰写报告。
 

  IPCC第五次评估报告(AR5)指出,要实现本世纪末控制2℃温升的目标,2050年人为温室气体排放量要在2010年的基础上减少约40%到70%,到2100年实现零排放。在高排放情景下,“人类可能无法实现‘温升不超过2℃’的目标,”。去年在接受《国家科学评论》(National Science Review,简称NSR)的采访时,秦大河院士直言不讳地说。
 

  现在,秦大河正在和其他科学家一道为2022年的IPCC第六次评估报告(AR6)做准备。他透露,第六次评估报告将进一步细化气候变化的区域性影响,提出“共享社会经济路径(SSPs)”概念,为各个国家和地区应对气候变化提供更加精准、可靠的科学决策依据。AR6还决定在2年内组织完成关于“温升1.5℃”、“海洋与冰冻圈”和“陆地生态系统”等三个特别报告(SRs),以应对2015年12月12日签订的“巴黎协议”和《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)的需求。
 

  1 冰冻圈:地球气候的晴雨表
 

  ►NSR:您从上世纪80年代就开始研究冰冻圈,冰冻圈的研究有什么重要意义?
 

  :冰冻圈是指地球陆地、海洋表面和海底,以及大气中以固体形式存在的水体,包括冰川(含南极冰盖和格陵兰冰盖)、积雪、冻土(季节冻土和多年的冻土)、湖冰、河冰,海冰、冰架和冰山,以及大气圈内的固态水体。冰冻圈是地球气候系统的五大圈层之一(其他四个圈层分别为大气圈、水圈、岩石圈和生物圈)。它以其高反照率、启动大洋环流传输带、巨大的相变潜热和温室气体的源汇转化等独特过程,深刻地影响着全球气候和环境。对人类社会来说,冰冻圈还是干旱和半干旱地区重要的淡水资源,是许多生态脆弱地区的“生命线”,是沙漠里发育有绿洲的根本原因。亚洲腹地和青藏高原发育的冰川、冻土、积雪等,是黄河、长江和怒江的“三江之源”,整个欧亚腹地的冰冻圈,滋润着北半球辽阔的土地,养育着地球上45%的人口。此外,冰冻圈还与“一带一路”、北极航道和地缘政策密切相关。
 

  ►NSR:冰冻圈和气候变化之间的关系是如何体现的?
 

  秦:冰冻圈是气候的产物。全球冰量变化既是气候变化的产物,也反过来调节着全球气候。在地球历史上,由于气候寒冷,地球曾经是个冰球,而在气候炎热时,地球也曾经无冰覆盖。值得关注的是,1750年、特别是1950年代以来,地球冰冻圈出现了全球性退缩的趋势,成为全球变暖的有力证据。更进一步,如果按照地球10万年尺度的气候自然变化规律来看,从本世纪初开始,温室气体应该减少,气温应该降低,但实际情形是,大气温室气体浓度在上升,全球地表平均气温在升高,这主要是人类生产生活排放温室气体、气溶胶和其他化学物质、以及土地利用变化等造成的。
 

  ►NSR:地球历史上气候变化的规律也是通过研究冰冻圈发现的吗?
 

  :应该说冰冻圈,尤其是南极冰盖和格陵兰冰盖保存有地球气候和环境变化记录。冰川包括山地冰川和地球上的两个极地冰盖(即南极冰盖和格陵兰冰盖),这两个冰盖发育在南极洲和北极格陵兰岛上,低温加上适宜的地形,积雪年复一年地堆积,重力作用使雪密实化,雪颗粒不经过相变而演化成冰川冰,终而形成穹隆状的大冰盖。假设一粒冰颗粒沉降在落在冰穹的中心顶部,在成冰过程中它会沿冰体流线流动到冰盖边缘,这一过程大约需要100万年,而南极冰盖的历史则可以追溯到1400万年以前,这与冰川流动规律有关。科学家可以从冰盖钻取冰芯,通过分析,从中获得地球古大气组成成分和古气候、古环境信息记录,这些记录时间长、分辨率高、信息量大、保真度高,对重建地球近百万年以来的环境变迁、气候变化、以及预估未来全球气候变化有重要意义。
 

  ►NSR:冰芯保存的信息是如何提取的?
 

  :提取这些信息是技术含量较高的工作。主要通过测量冰芯样品的多种化学指标,结合冰体流变模型推算出不同深度处冰体的年龄。冰龄确定后,冰芯内包裹的的古大气就大约是那个年代古大气(同层位的冰体和包裹的气体有年龄差)。通过提取冰芯中的气体、化学物质和其他杂质,可以推测当时的大气环境,加上冰芯的年代资料,可以获得地球环境、气候变化信息和规律,还可以获得外太空的不少秘密。
 

  ►NSR:您在上个世纪80年代曾经多次去南极考察,为中国争取到了宝贵的南极冰盖科研资源。对于国内的冰冻圈研究来说,有什么推动作用?
 

  :当时我获得了迄今为止南极冰盖最大断面上连续采集到的雪样(25 cm)和雪坑(1 m)采集的雪样,获得了重要的雪冰物理、化学和同位素等资料,断面长近6000公里,历时22天,回来后与团队合作,获得了对南极冰盖雪冰演变过程的系统成果。同时,我和中国地质科学家刘小汉博士,在国际会议上抢先发言,为中国争取到了在南极冰盖最高点Dome A打冰芯的探测权。Dome A是南极冰盖的最高点,是南极冰盖开展深冰芯钻探的理想地点。此前南极冰盖Dome已由欧共体国家联合打钻,Dome F由日本独家研究。Dome C找到的最长的冰龄大概在80万年,学术界认为Dome A是最有希望找到100万年冰龄冰芯的地点。但目前我们还没有完成钻透冰盖的任务。
 

  ►NSR:主要存在的困难有哪些?
 

  :一是冰龄越老需要钻取的深度越深,100万年的冰大概需要钻到3、4千米深,难度很大。另外,由于地热或其他热源的作用,冰盖底部这个年龄的冰体有可能已经融化掉了。还有一点是国内的研究单位未形成比较好的合力,进度太慢。
 

  2 全球变暖加速
 

  ►NSR:您刚才也提到,冰冻圈是气候变化很直接的体现者。在全球变暖加速的近几十年,冰冻圈有什么样的变化?
 

  :IPCC第五次评估报告中的最新评估结果显示,近20年,格陵兰冰盖和南极冰盖的冰量损失大大加速。格陵兰冰盖损失速率已经从1992到2001年间的每年340亿吨(增加到了2002到2011年间的2150亿吨,南极冰盖的冰量损失平均速率也从1992到2001年间的每年300亿吨增至2002到2011年间的每年1470亿吨。
 

  ►NSR:也有人质疑气候变暖加速,认为最近十年气候变化有趋缓的现象,有人甚至认为全球变暖停滞了,您怎么认为?
 

  :这种观点比较有意思,但我们是不同意的。当初有一批海洋学家认为,全球变暖会导致大洋环流发生变化,降低地表温度,抵消部分升温效应,因此会引起变暖趋缓。但最近,《科学》(Science)上的一篇文章认为,海洋并不会让升温变缓,反而会增强升温效应。果不其然,2014年全球平均温度是有观测记录以来最高的记录,而2015年比2014年更高。
 

  研究结果也表明,地球气温在曲折中上升,过去三个连续十年的地表平均温度,高于1850年以来的任何一个十年。2011至2015这五年的平均气温也高于1850年以来的任何一个五年。1880年以来,全球地表平均温度2015年排名第一,成为1880年以来最暖和的一年。
 

  ►NSR:从2014年开始的厄尔尼诺事件持续时间之长,影响范围之大,被认为是40年来最严重的。此次事件对中国有什么影响?这与全球变暖的程度有什么相关性?
 

  :一般而言,厄尔尼诺发生时,赤道中、东太平洋海温异常偏暖,大气呈异常上升运动,而西太平洋处于高气压中,大气呈异常下沉运动,对流活动受到抑制。这种海气相互作用会直接影响全球气候,导致南美沿海国家多暴雨洪涝灾害,印度尼西亚、澳大利亚东部和非洲东南部等地出现干旱,进而导致大面积粮食减产。
 

  对于中国来说,厄尔尼诺事件发生当年,北方地区冬季易出现暖冬,第二年夏季长江流域和江南地区易出现洪涝,夏季东北地区易出现低温。相较于1951年以来的其他13次厄尔尼诺事件,2014年5月开始的本次厄尔尼诺事件前期强度较弱,但从2015年4月开始,赤道中、东太平洋海温增暖显著,导致厄尔尼诺持续发展。本次厄尔尼诺事件一直持续到2016年5月结束,对中国的气候产生了重要的影响。前期表现为2014年登陆的台风只有5个,较常年(7至8个)偏少,其中8月没有台风登陆;2014-2015年出现暖冬,特别是2015年1月和2月,全国平均气温均创历史新高;2016年春季以来我国南方降水多,入汛早,入汛后南方频繁出现暴雨过程。
 

  总体来说,厄尔尼诺与全球变暖的关系较为复杂。厄尔尼诺事件是影响一年或者数年气候的重要信号,而全球变暖是一个长时间的变化趋势。一方面,厄尔尼诺作为一个发生在海洋上的暖事件,有可能加剧全球变暖;另一方面,全球变暖是厄尔尼诺的大背景,在这种暖背景的影响下,厄尔尼诺发生的频次和强度都有可能增加。
 

  3 日益危险的信号
 

  ►NSR:IPCC第五次评估报告在2014年11月发布了综合报告,有哪些特别需要关注的地方?
 

  秦:第五次评估报告采用了五套数据,保证了结果的准确性和可靠性。IPCC第五次评估报告《综合报告》给出了三条关键的信息:人类对气候系统的影响是明显的;人类对气候的干扰越大,则面临的风险就越高,受到的影响也更加广泛和不可逆;我们可以采取措施限制气候变化,建立一个更加繁荣、可持续的未来。
 

  2014年11月2日,IPCC第五次评估报告《综合报告》在丹麦首都哥本哈根举行新闻发布会。联合国秘书长潘基文在讲话中指出,“全球变暖是毋庸置疑的事实,这方面的科学证据已很成熟。时间紧迫,领导者们必须行动起来。”
 

  实际上,潘基文讲的时间紧迫在报告中有很突出的表现。以冰冻圈为例,1979到2012年,北极年均海冰范围以每十年3.5%-4.1%(0.45-0.51百万平方公里)的速率缩小。过去30年里,北极夏季海冰范围的退缩幅度史无前例。拿我们最常关注的温室气体来说,2012年,全球二氧化碳、甲烷的年均浓度分别达到393 ppm和1819 ppb,分别比工业革命(1750年)前增加了41%和160%。最新的数据显示,2014年全球二氧化碳浓度接近400 ppm。
 

  在IPCC的报告中有一个非常重要的指标:辐射强迫(Radiative Forcing,简称RF)。辐射强迫用来描述某些因子,如温室气体和气溶胶,改变地球–大气系统射入和逸出能量平衡影响的程度。正辐射强迫表明地表增暖,负强迫为降温。2011年人为辐射强迫总值为2.29 [1.13-3.33]瓦/平方米,比IPCC第四次评估报告(AR4)给出的2005年人为辐射强迫总数值高出了43%。如果辐射强迫值在本世纪末达到8.5瓦/平方米(高排放情景),那么到本世纪中叶前北冰洋9月底几乎无海冰覆盖。这是非常严峻的。
 

  ►NSR:在全球变暖不断加剧的趋势下,留给我们采取应对措施的空间还有多大?
 

  :留给我们的时间已很紧迫,空间也非常有限。21世纪末及其后的全球变暖取决于二氧化碳的累积排放量。到2011年,人类已经累积排放了5150 (4450~5850)亿吨碳,折合18900 (16300~21500)亿吨的二氧化碳。要实现本世纪末将温升控制在2°C以内的目标,到2050年人为温室气体排放量要在2010年基础上减少40%到70%,到2100年实现零排放。在高排放情景下,人类可能无法实现“温升不超过2℃”的目标。
 

  IPCC的研究还表明,如果相对于工业化前温升1℃到2℃,全球气候风险处于中等至高风险水平;温升超过4℃,将处于高或非常高的风险水平。在高风险情景下,极端天气和大范围的大影响事件极可能高发,濒危物种加速消亡。
 

  4 更精准的应对策略建议
 

  ►NSR:IPCC第六次评估报告已经开始筹备,和前几次的工作相比,未来的报告侧重点有什么不同?会不会提出比较切实的解决方案?
 

  秦:IPCC未来的情景设置将更全面地考虑共享社会经济路径(Shared Socio-economy Pathways,简称SSPs)与典型浓度路径(Representative Concentration Pathways,简称RCPs)协调配置。共享社会经济路径反映的是辐射强迫高低和社会经济发展水平之间的联系,包括人口和GDP等定量数据对社会经济发展的程度、速度和方向的影响。这个问题始终是IPCC评估中最重要、最棘手,也是决策者最关心和“回答得最不满意”的问题,因此我们会花大力气来解决这个挑战。
 

  ►NSR: 可不可以简单理解为对温室气体排放强度进一步深化解析,转化为其与人口和GDP之间的关联,使决策者更容易利用IPCC的数据做决策?
 

  秦:可以这么理解,这也是IPCC情景沿革不断演化的结果。我们在第四次评估报告中已经提出将人口、经济、一次性能源等社会经济指标与辐射强迫、温升和预估联系起来的思路。但随着时间的推移,第四次评估报告暴露出了一些不足,如无法分析潜在气候影响的范围,没有充分可行的应对策略。在第六次评估报告中,IPCC的三个工作组将密切合作,深度交融,建立“共享”的路径;综合分析气候变化的影响、适应和减缓,以及全球和区域特征;体现地方、区域和全球尺度之间的有机联系。换句话来说,IPCC不仅关注全球气候变化,也关注区域影响,针对不同国家和地区提供更精准的应对策略。
 

  ►NSR:针对中国来说,应对气候变化面临的挑战将很大,是这样吗?
 

  :确实是这样。改革开放三十多年来,中国经济取得了巨大的成就,同时我们也产生了巨大的温室气体排放。现在我们已经成为世界上最大的碳排放国家,单位GDP能耗是日本的5至7倍,是美国的3至5倍,但也说明我们还有很大的减排空间。2014年11月12日,中美在北京发布《中美气候变化联合声明》,奠定了未来国际制度中“共同但有区别”和“各自能力”原则的基础地位。中国承诺到2030年左右达到碳排放顶峰,并努力提前达到这一目标。到2030年,中国非化石能源消耗将大概占到一次能源消耗的20%。
 

  ►NSR:中国是典型的“富煤、贫油、少气”国家,而且一次能源的需求量高,如何才能有效减排?
 

  秦:从能源结构来看,我国一次能源消耗中煤炭约占三分之二,是少数几个以燃煤为主的国家之一,因此要减少碳排放仅仅依赖煤炭的清洁利用是不够的,还需要控制能源消耗总量,大力发展非化石能源。具体来说,我们可以充分利用气候资源,开发利用风能、太阳能等气象能源、充分发展特色农业和现代农业、提高新能源和可再生能源在能源结构中的比例。
 

  ►NSR:一方面是减排,另外一方面也要保持经济的持续增长,如何更好地协调这两者之间的关系?
 

  :我认为新常态下,中国的GDP年增长率维持在6.5%到7%之间,对减排是有利的,是可以协调经济增长与减排的。另外,我们正处在转型升级的关键阶段,科技创新不仅能够促进节能减排,还能培养出新的经济增长点。
 

  坦白地讲,我们确实还需要更加重视工程技术人才和科学管理,评价指标不能“一刀切”,也不能唯论文、唯项目来评价。德国和日本对工程技术人才的重视程度,绝不亚于对科学家的重视程度,也只有这样才能真正提升整个国家的产业实力。
 

  ►NSR:全球变暖也是全世界需要共同面对的问题,需要全球共同行动起来,但这并不会一帆风顺,会在一些局部受阻。您认为全球变暖是否会得到根本性的遏制?
 

  秦:我认为是可能的,但必须是全球共同采取积极有效的策略,需要能源供应部门进行重大变革,有效利用减缓全球变暖所必须的一些关键技术(如生物质能、碳捕获碳封存、核能、风能和太阳能利用技术等),并及早实施系统的、跨部门的减排战略下的全球长期减排路径。2015年12月达成的“巴黎协议”需要各国政府尽快批准,日前中国、美国、印度等国已向联合国递交了批准书,体现了国际联合共同应对气候变化的决心。
 

  致谢

  周波涛(中国气象局国家气候中心气候变化室主任,博士、研究员)帮助校核了全文,特此致谢。
 

英文原文链接:http://m.nsr.oxfordjournals.org/content/3/1/144.full

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