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保护海滩不受海平面上升影响的沙袋,伯利兹
保护海滩不受海平面上升影响的沙袋,伯利兹。 信贷:全球Vibes/Alamy股票照片。
2021年5月5日16:02

到2100年,将变暖限制在1.5摄氏度将使陆地冰对海平面上升的贡献“减半”

艾伊莎·坦登

2021年5月5日下午4:02
到2100年,将变暖限制在1.5摄氏度将使陆地冰对海平面上升的贡献“减半”

最新研究表明,将全球气温上升控制在不超过1.5摄氏度——而不是遵守目前的排放承诺——可以在2100年前将陆地冰层融化导致的海平面上升减少一半。

这个自然界这项研究汇集了来自62个机构的84位作者,使用最新的模型和未来的路径来预测未来的海平面上升。据估计,如果目前的减排承诺得以实现,到2100年,陆地冰的流失将导致海平面上升约25厘米。然而,如果升温限制在1.5摄氏度以上,这个数字就会下降到13厘米前工业化水平.

作者指出,山地冰川以及格陵兰和南极洲的冰原将以不同的方式对较低的变暖水平作出反应。格陵兰冰原的质量损失将减少70%,而南极洲的贡献在所有变暖水平上相对一致,这是由于“竞争过程”融化的冰和增加的降雪。

作者还调查了南极融化的“悲观但似乎合理”情景,发现——如果假设最极端的冰盖行为——南极的冰损失可能高出五倍。根据目前的排放承诺,这将推动2100年由陆冰驱动的海平面从25厘米上升到42厘米。

然而,第二项研究也发表在自然界–警告说,南极洲的冰损失可能更大。作者认为,如果全球变暖不限于2摄氏度,一种称为“海洋冰崖不稳定”的过程可能会起作用,这可能导致南极冰层流失率的“突然跃升”。

陆地冰融化

这项新研究的重点是“陆地冰”,其中包括山地冰冰川巨大的冰盖覆盖着格陵兰岛南极洲. 根据2019年的报告关于气候变化中的海洋和冰层的特别报告政府间气候变化专门委员会自1993年以来,融化的陆地冰已经导致海平面上升了一半。

作者调查了未来六种气候变暖和气候变暖情景下陆地冰融化的可能性社会经济发展. 这些情景从低排放、高平等SSP1-19情景(与2100年将变暖保持在1.5摄氏度以下一致)到高排放、低平等SSP1-19情景SSP5-85情景. 作者还包括一个“国家数据中心情景”,其中所有国家都满足其“国家数据中心”的要求国家决定的捐款“–承诺根据《气候变化框架协议》减少排放巴黎协定.

作者建立了一个统计模型,称为“仿真器”,将来自冰盖模型相互比较项目(ISMIP6)和冰川模型相互比较项目(冰川图)用于第六耦合模型比对项目(CMIP6)。其中,参与这些全球建模项目的小组提供了256个格陵兰冰盖模拟、344个南极冰盖模拟和288个全球冰川对气候变化的响应模拟。

下图显示了到2100年,不同陆地冰成分的海平面预计上升。左边是未来最低变暖情景,右边是最高变暖情景。冰川的贡献以深蓝色显示,格陵兰冰盖以中蓝色显示,南极冰盖以浅蓝色显示。

格陵兰冰盖和南极冰盖冰川预计海平面上升
预计到2100年,在六种未来变暖情景下,冰川(深蓝色)、格陵兰冰盖(中蓝色)和南极冰盖(浅蓝色)的海平面将上升(2021);使用碳纤维制成的图表乐动体育下载app海图.

乔纳森·班伯教授,一位来自美国的冰川学家布里斯托大学,告诉《碳简报》乐动体育下载app,由于冰川和冰原的质量不同,它们对变暖的反应通常不同:

“因为冰盖比冰川大几个数量级,它们在不同的时间尺度上以不同的方式作出反应。例如,在南极洲,由于表面融化,几乎所有的冰都直接流失到海洋中,而对大多数冰川来说,冰几乎完全从表面流失。”

该图显示,从目前的排放承诺(NDC)到1.5摄氏度的变暖情景(SSP1-19),预计格陵兰冰盖的质量损失将减少70%,冰川的质量损失将减半。

然而,根据这项研究,南极冰盖对变暖的反应更为“复杂”。气温升高使大气变暖保持更多水分,导致降雪量增加,并使冰盖增加质量。

对于东南极洲来说,它的巨大规模——足以支撑它足够的冰使海平面上升与南极洲西部的4.3米相比,南极洲西部的降雪量增加了53.3米,这意味着降雪量的增加超过了其边缘融化造成的质量损失的增加。

作者解释说,因此,地球变暖意味着,在模拟的情景中,南极东部冰盖对海平面上升的影响较小。

然而,该研究称,南极洲西部对变暖的反应是复杂的。一些南极洲西部的模拟预测,变暖速度越快,融化速度越快,而其他人则认为南极洲西部对变暖的反应与南极洲东部相同。

由于这些融化和降雪的“竞争过程”,该研究得出结论,南极对海平面上升的贡献在不同的情景中是相当一致的——到2100年约为4厘米。然而,Tamsin Edwards博士——一位来自英国的气候科学家伦敦国王学院该研究的主要作者——周二在伦敦的新闻发布会上强调,这并不意味着南极洲对气候变化没有反应:

“我们并不是说我们不认为南极洲会对气候变化做出反应。我们想说的是,当你观察许多不同的气候模型和冰盖模型时,南极洲对气候变化的反应差异非常大。因此,因为我们在这么多模型中进行综合,你最终得到的是许多不同模型的平均值。”

“悲观但貌似有理”的南极融化

除了上面所示的标准预测之外,作者还对南极洲进行了一系列“悲观但在物理上似乎合理”的预测。在悲观的情景中,作者结合了一系列导致南极冰盖海平面升高的假设。

例如,悲观的预测包括“冰架坍塌”。这一过程发生在冰层表面形成水池时冰架–永久附着在陆地上的漂浮冰层。如果水池足够大,它们会导致冰架“坍塌”,使大块冰脱离主冰层。

作者预测,在这些“悲观”预测中,南极冰盖的海平面上升是标准预测的五倍,在所有情景下,到2100年,海平面上升的贡献从4厘米上升到21厘米。

下图显示了在六种不同的未来变暖情景下,预计到2100年,海平面将从陆地冰上升。使用“标准”南极融化情景的预测显示为深蓝色,使用“悲观”情景的预测显示为中蓝色。

在六种不同的未来变暖情景下,预计到2100年陆地冰导致海平面上升
根据标准(深蓝色)和悲观(中蓝色)南极冰盖融化预测,预计到2100年,在六种不同的未来变暖情景下,陆地冰导致海平面上升。来自Edwards等人的数据(2021);使用碳纤维制成的图表乐动体育下载app海图.

爱德华兹在记者招待会上表示,悲观的预测可能对拥有海岸资产的利益相关者有用,他们希望保护:

“我们已经与决策者和利益相关者举行了很多会议。有些人希望我们利用所有数据——全范围数据——做出最佳估计,这是我们的主要基线预测。但如果你在海岸拥有一座核电站,或者如果你在保卫伦敦或纽约,那么你可能会担心并有预算来保护一座核电站抵御更高级别的风险。”

南极不确定性

作者还指出,南极冰盖对变暖的反应是“复杂的,只有部分理解,并且涉及到增加质量损失和增加的补偿因素,这导致了一种我们尚不确信的平衡”。

因此,南极对气候变暖的反应具有高度的“不确定性”——这意味着当运行多个模型时,结果会有很大的差异。

还有一些物理过程可能发生在南极冰盖上,但这些物理过程并未包含在模型中。其中之一是"海洋冰崖不稳定性”(MICI)。这描述了一个过程,即冰川表面高耸的冰崖可能在自身重量的作用下坍塌到海洋中,从而引发进一步的坍塌。

Bamber告诉Carbo乐动体育下载appn Brief,由于MICI不包括在内,该研究“仅捕获了由于陆冰融化导致的海平面上升预测的部分完全不确定性:“已知的不确定性”。

苏菲Nowicki教授布法罗大学该论文的一位合著者在记者招待会上说,很难对MICI过程建模,并补充说“我们需要更多的观察才能真正正确地表达它”。

罗伯特·德克托教授他是美国大学地球科学系的教授乐动体育 英超麻州大学Amherst分校他没有参与这项研究,但是《自然》杂志同时发表的第二项研究的主要作者,该研究的重点是南极洲对海平面上升的潜在贡献。(DeConto和他的合著者撰写了一份碳简报。)乐动体育下载app客栈关于他们的研究。)

他告诉《碳简报》说乐动体育下载app,当冰架变薄并破裂时,MICI可能发生,从而消除了它们阻止冰川流入的“支撑”作用。这将使巨大的冰川冰崖暴露在外,导致它们“因为没有结构支撑而崩塌”。他补充道“这些过程实际上是被观察到的——它们确实是不可否认的”。

DeConto说,他的团队将MICI过程纳入了他们的南极冰盖模型中。因此,他的研究结果开始与Edwards等人在更高温度下的研究结果不同,他解释道:

“根本不同的是,爱德华兹研究中使用的模型没有包括一些我们认为在未来可能变得非常重要的冰川过程。这就是为什么一旦我们达到3C+左右,我们的结果开始与她的研究产生分歧的最终原因。在排放量非常低的情况下,这是一个非常重要的问题类似的图片——实际上只有几厘米——只是一旦你进入一个更温暖的世界,我们真的开始分化,因为这些过程开始了。”

然而,爱德华兹在新闻发布会上表示,尽管DeConto的数字更高,但仍与她的研究中的预测一致:

“我想说,一些冰盖模型对另一篇论文中的DeConto模型同样敏感,该模型探讨了风险规避[悲观]预测——但出于不同的原因。如果海洋变暖,它们会大量融化,或者未来流动更快的冰。因此,事实上,尽管他的数字可能更接近我们预测的上半部分,特别是高变暖情景,但它肯定是一致的,而且还有其他模型得到了f航空公司提供了相似的数据,但原因不同,所以你肯定知道这是一个活跃的研究领域。”

有趣的是,作者们发现,在他们的模型中,“打开”冰架崩塌只会使南极对海平面上升的贡献增加约1厘米,“因为直到本世纪下半叶,地表融水预计还不足以导致崩塌,即使到那时,也只会使少数冰架崩塌。”

然而艾拉吉尔伯特博士雷丁大学–他没有参与这项研究,但最近写了一篇乐动体育下载app她在南极洲冰架研究中的客座帖子——告诉《碳简报》,由于使用的融化阈值和气候模型的低分辨率,她预计“崩塌的可能性实际上可能更高”。乐动体育下载app

此外杰夫·雷德利博士英国气象局《碳简报》说乐动体育下载app,这项研究只着眼于2100年,但“冰盖在这样的时间尺度上变化不大”。他补充说,如果“扩展情景”可以持续到2300年,“所有反馈”都会开始生效。

科学家的反应

科学界对这项研究的反应好坏参半。

约翰·丘奇博士他是IPCC会议的共同召集人第五次评估报告(AR5)告诉《碳简报》,乐动体育下载app该文件“很重要”,并且“汇集了大量的工作,并将其纳入了一个非常与政策相关的框架”。他补充说,结果“证实了AR5中的大部分论点”。

安德拉·加纳博士,一位美国大学的助理教授罗文大学世卫组织没有参与这项研究,他补充说,这项工作“非常有趣,可能对该领域产生重大影响”。

她还指出,陆冰融化是未来海平面上升的最大不确定性:

“我们对未来海平面上升预测的最大不确定性与陆冰贡献有关。因此,通过模拟一系列不同的模型来估计未来陆冰对海平面上升贡献的不确定性,这项创新性工作是朝着更好地理解最大、最不确定的海平面上升方向迈出的重要一步e“海平面上升之谜”。

Martin Siegert教授-联合主任伦敦帝国理工学院格兰瑟姆学院他告诉《碳简报》说,制定21世纪海平面上升预测是“我们这个时代的一大挑战”,而这项研究“乐动体育下载app可能是我们在这方面的最佳尝试”。

然而,他表示,本文所取得的进展是“渐进的”:

“人们意识到IPCC低估了最坏情况的预测。而这篇论文所做的只是说‘我们仍在这样做,我们也意识到我们正在这样做’。但它实际上没有采取任何措施,也没有提出任何改进的方法。”

他补充道,“塔姆辛·爱德华兹(Tamsin Edwards)非常出色——我们有一些出色的模特,他们做得非常好”,但他指出“我们需要在未来五到十年内共同努力,做得更好,以便理清本文中提到的所有注意事项,并将其适当纳入模型中。”他补充道:

“这应该是一个呼吁社区解决这一问题的呼吁——不要写更多的海平面增量评估,并警告说,‘实际上,这可能是一个完全低估的预测’。包括这些真正重要的过程可能会带来所有不同。我们需要真正开始了解这些过程和分类把他们弄出来。”

他补充说:

“对我来说,他们从格陵兰岛和世界各地的高山冰川得到的数据是最先进的。我只是担心,如果这些易碎的冰过程真的像我的团队认为的那样重要,那么南极部分就少了一些东西。”

尽管如此,吉尔伯特告诉《碳简报》,这项研究“使我们对未乐动体育下载app来冰盖对海平面的影响的理解向前迈进了一步”,并且“这篇论文的标题信息非常重要”。

她补充说,这项研究“强调了随着气候变暖,我们在理解南极洲不同地区过程之间复杂的相互作用方面必须走多远”。

Edwards,T.L.等人(2021年)预测了陆地冰对二十一世纪海平面上升的贡献,《自然》,内政部:10.1038/s41586-021-03302-y

更新:这篇文章于2021年5月6日更新,以修正南极东部和西部冰原中所含冰量的数值(海平面上升)。

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