联合国气候小组面临令人难以置信的未来变暖预测

下个月，在因大流行病推迟一年后，联合国政府间气候变化专门委员会 (IPCC) 将开始发布自 2013 年以来对人为全球变暖的首次重大评估。该报告的第一部分将于8 月 9 日，世界将在 8 年内发生翻天覆地的变化，升温超过 0.3°C，比工业化前水平高出近 1.3°C。天气变得更加恶劣，海平面明显升高，山地冰川和极地冰层急剧缩小。经过多年的有限行动，许多国家在相关公众和企业的推动下，似乎愿意遏制其碳排放。但随着气候科学家面对这一令人震惊的现实，帮助他们预测未来的气候模型变得有点过于危言耸听了。许多世界领先的模型现在都在预测变暖速度，大多数科学家，包括模型制作者自己，都认为这种速度快得令人难以置信。在联合国报告发布之前，科学家们争先恐后地了解出了什么问题，以及如何将这些在其他方面比其前辈更强大、更值得信赖的模型转变为对决策者有用的指导。美国宇航局戈达德太空研究所所长加文施密特说：“在过去一年左右的时间里，我们无法避免这种情况变得很明显。”在 IPCC 的每份重要报告之前，世界气候建模中心都会运行一组未来情景，计算不同的全球排放路径将如何改变气候。这些原始结果在耦合模型比对项目 (CMIP) 中编译，然后直接输入 IPCC 报告。在其他科学家使用它们来评估气候变化的影响、保险公司和金融机构预测对经济和基础设施的影响以及经济学家计算碳排放的真实成本时，这些结果仍然存在，首席气候建模师 Jean-François Lamarque 说。国家大气研究中心 (NCAR) 和 CMIP 的新主任。 “这不是象牙塔式的锻炼。”过去，大多数模型预测的“气候敏感性”——当大气二氧化碳 (CO 2) 比工业化前时期翻倍时所预期的变暖——在 2°C 到 4.5°C 之间。去年，一篇具有里程碑意义的论文在很大程度上避开了模型，而是使用了包括持续变暖趋势在内的已记录因素，计算出可能的气候敏感性在 2.6°C 到 3.9°C 之间。但是来自主要中心的许多新模型显示升温超过 5°C——超出这些范围令人不舒服。这些模型也与过去的气候记录不一致。例如，科学家们使用 NCAR 的新模型来模拟 20,000 年前最近一次冰河时代的最冷点。广泛的古气候记录表明，与工业化前时代相比，地球冷却了近 6°C，但该模型在冰河时代 CO 2 水平较低的情况下，温度下降了近两倍，这表明它对 CO 的起伏过于敏感2. “这显然超出了地质数据所表明的范围，”亚利桑那大学古气候学家、该作品的合著者杰西卡蒂尔尼说，该作品发表在地球物理研究快报上。 “它完全在那里。”为了找出原因，建模人员探索了模拟的本质，重点是它们对云的表示，长期是气候变化的通配符。这些模型不能直接模拟云，因此它们依靠已知的物理学和观测来估计云的属性和行为。在之前的模型中，冰晶在南太平洋和其他地方的中纬度地区构成的低云比卫星观测似乎证明的要多。与水滴相比，冰晶反射的阳光更少，因此随着这些云被加热和冰融化，它们变得更具反射性并导致冷却。新模型从包含更多过冷水的更逼真的云开始，这允许由变暖驱动的其他动态——干燥空气从上方的渗透和湍流的抑制——使云变薄。但这一修复让科学家们发现了先前被错误的冷却趋势所抵消的另一个偏见。根据劳伦斯利弗莫尔国家实验室云科学家蒂莫西迈尔斯的一项研究，在旧的和新的气候模型中，热带地区形成的片状积云会随着变暖而变薄，从而产生比卫星观测显示的更多的热量. “尽管气候的一个特征现在更加真实，但另一个一直存在偏见的特征已经被揭示出来，”迈尔斯说。

低 中 高 到 2081–2100 (˚C) 0 1 2 3 4 5 6 7 排放情景 受限的原始 2021 模型 受限的原始 2013 模型 当建模者暴露这种偏差时，超级计算运行已经完成，IPCC 报告即将发布完成。此外，许多热模型在整体上非常好地模拟了气候，在捕捉偏远海洋盆地之间的大气联系和降雨分布方面比它们的前辈做得更好。 “你想要一种方法，你可以将这些模型用于他们所拥有的东西，而不会被他们的气候敏感性所困扰，”施密特说。因此，IPCC 团队可能会使用现实——过去几十年世界实际变暖——来限制 CMIP 的预测。几篇论文已经展示了这样做如何可以将模型预测的不确定性降低一半，并降低其最极端的预测。对于 2100 年，在最坏的情况下，这将使预计比工业化前水平升高 5°C 的原始温度降低至 4.2°C。法国国家气象研究中心的气候科学家 Aurélien Ribes 说，这对建模人员来说是个好消息，但同时也是一个明显而令人沮丧的迹象，表明全球变暖已经持续了足够长的时间，可以帮助他们绘制自己的路径。 “现在的观察结果为气候变化提供了一个清晰的视角。” IPCC 报告还可能会呈现不同升温幅度（2°C、3°C、4°C）的空间影响，而不是说明这些影响的感受速度。这种基于热量的技术在 2018 年的 IPCC 临时报告中运作良好，关于升温 1.5°C 的影响，并且会保留来自热模型的良好信息，即使他们认为这些阈值来得太早。建模者希望下次做得更好。 Lamarque 说，他们可能会在构建它们时针对最近的古气候测试新的模拟，而不仅仅是历史变暖。他还建议开发过程可以从更多的时间中受益，每十年左右更新一次，而不是每 7 年的当前报告间隔。将建模过程分为两个部分可能会有所帮助，一个方向专注于科学实验——当大量气候敏感性有帮助时——另一个方向是为政策制定者提供最佳估计。 “在一个实体下协调这两种方法并不容易，”Lamarque 说。康奈尔大学气候科学家安吉琳·彭德格拉斯 (Angeline Pendergrass) 帮助开发了一种通过模型结果的准确性和独立性对其进行加权的技术，她说，一群致力于将模型转化为有用预测任务的研究人员也可以提供帮助。 “在基础科学和我正在使用的工具之间切换是一项实际工作，”她说。太平洋西北国家实验室的气候科学家、CMIP 气候预测的负责人之一克劳迪娅·特巴尔迪 (Claudia Tebaldi) 表示，目前，政策制定者和其他研究人员需要避免对最新模型预测的无限制极端变暖投入过多的关注。将这一信息传达出去将是一个挑战。 “这些问题在实践中不能很好地转化，”她说。 “对于希望对西部水域进行一些投影的人来说，这将很难理解。”

已经出现了使用 CMIP 对 2100 年不受约束的最坏情况情景的科学论文，加剧了已经有充分理由的恐惧。但这种做法需要改变，施密特说。 “即使是近期的数字也非常可怕——而且是错误的。” *更正，7 月 30 日，上午 9 点：这个故事的先前版本错误地陈述了受观测限制的预计变暖的基线；这是前工业时代，而不是 1986—2005 年。