什么是气候敏感性?

什么是气候敏感性? 二氧化碳和温升之间有什么关系? Werner Wittersheim

人类正在排放一氧化碳2 和其他温室气体排入大气。 随着这些气体的积累,它们会积聚更多的热量,并使气候变暖。 但是温暖多少?

科学家早就了解到2 大气中的浓度有助于地球的自然温室效应。 这种理解可以追溯到20世纪,并且是基于1800年代的辐射基础科学。

对地质记录的快速研究证实了这一联系。 过去二氧化碳含量高的环境2 在最近的地质记录中,浓度一直较高。

随着我们对温室效应的增强以及人类对气候的影响的了解增加,弄清二氧化碳与变暖之间的关系已成为科学上的当务之急。 每个二氧化碳单位的保暖量2 让我们?

CO之间的这种关系2 而变暖被称为气候对一氧化碳的“敏感性”2.

确定气候敏感性有助于我们了解未来的风险并为未来的气候变化做出计划。

两种灵敏度

气候系统极其复杂,人类影响气候的方式也是如此。 为了理解基本过程,我们简化了系统并考虑了两种不同的灵敏度度量。

这些措施称为“瞬态气候响应”和“平衡气候敏感性”。

“瞬态气候响应”是当人类活动仍在推动气候时,气候将变暖多少的度量。

平衡响应表明最终结果是数百年后的事情。

瞬态气候响应

瞬态气候响应的定义是,如果我们升高二氧化碳,全球平均温度将上升多少2 从工业化前的水平(百万分之1)增加到每年翻一番。 以这种速度增长,将需要280年。

这种灵敏度的度量告诉我们在这种情况下大气将变暖多少。

重要的是要注意对一氧化碳的敏感性2 这不是气候变化的“预测”:科学家并不是说这种加倍实际上将以这种方式发生。 相反,它是科学家用来了解温度如何的简化技术。 可能 应对不断上升的二氧化碳2 水平。

因此,瞬态气候响应与IPCC或其他机构发布的气候预测不具有直接可比性。

有人会想到对一氧化碳的敏感性2 类似于人类对特定药物的标准测量剂量的敏感性。 一旦我们知道我们对一种剂量的反应,我们就可以推断出我们可能对同一剂量的反应。

平衡气候敏感性

短暂的气候响应仅告诉我们部分图片,即瞬间CO变暖的量2 浓度增加了一倍。

但是,气候系统的不同部分以不同的速度变暖。 例如,大气的升温速度比海洋快得多。

海洋平均深度近四公里,覆盖地球表面的四分之三以上。 这是巨大的水量(1.3亿立方公里, 大多数估计); 因此,需要很长时间才能预热。

气候模型和现实世界向我们展示的是,随着二氧化碳含量的升高,更深的海洋才开始变暖2 (见 选购选购),但将持续数百年。

换句话说,海洋与大气不平衡。

因此,瞬态气候响应就是一氧化碳使地球经历的变暖2 水位已经翻了一番,但是在海洋与大气之间达到温度平衡之前很久。

平衡气候敏感性询问如果一氧化碳会变暖多少2 保持初始水平的两倍,我们等到大气和海洋达到温度平衡。

回到我们的医学类比,平衡反应等同于治疗整个过程后的感觉。

在气候系统中,这可能需要数百年,甚至数千年。

平衡气候敏感性应大于瞬态气候响应,因为变暖发生的时间要长得多,而且气候有时间完全应对增加的CO2.

估计气候敏感性

有几种估算气候敏感性的方法。 我们可以用:

  • 气候模型。 这些是基于物理和化学定律的气候系统的数学表示。 它们包含我们对在大气,海洋,陆地表面和冰冻圈(雪和冰)中运行的物理过程的最佳理解。

  • 来自遥远的过去气候(例如上一个冰河时代)的信息。 古气候重建可以揭示地球气候如何对自然“冲动”作出反应,例如行星的变化。 轨道,以及相关的CO变化2.

  • 关于地球如何应对短时剧烈气候变化的数据 大型火山。 例如,1991年,皮纳图博火山(Mt Pinatubo)向大气中喷出了数百万吨的颗粒,反射了一些入射的阳光,导致地球温度下降了两到三年

  • 最近的气候趋势。 这有助于我们评估过去50年中气候对CO变暖的程度2 我们已经发出了。

把它放在一起

每六年左右 政府间气候变化委员会(IPCC) 详尽地检查所有证据,并将它们放在一起,以最好地估计我们的气候对大气中不断增加的温室气体含量的敏感程度。

IPCC在1990、1992、1995、2001和 2013年的最新报告,所有人都估计平衡气候敏感性的可能范围为1.5C至4.5C(尽管2007年的报告将其略微修改为2.0C至4.5C)。 这显示了20多年来的卓越一致性。

这意味着如果我们保留CO2 在最初水平的两倍,然后等待数百年的大气和海洋中的热量达到平衡,整体变暖将在1.5C和4.5C之间。

瞬态气候响应估计在1.0C至2.5C左右。 这意味着,如果我们每年将工业前水平的大气二氧化碳增加1%,直到将其增加一倍(这将需要70年),那么我们可以预期气候会变暖1C至2.5C。

这对全球变暖意味着什么?

通过测量气候敏感性,科学家可以轻松地将气候模型彼此之间以及观察到的变化进行比较。 而且由于平衡气候敏感性已经使用了30多年,因此可以帮助我们跟踪估计值随时间的变化。

但是气候敏感性并不能直接告诉我们下个世纪我们可能期望的温度变化。

当前一代气候模型的预测提供了未来变暖的最佳指南。 他们表示,变暖将在很大程度上取决于未来的排放水平-“情景”。

对于高排放情景,CO2 到900年,该水平已提高到每百万分之2100以上,而工业化之前的水平是每百万分之280。 对于这种情况,模型预测了世纪末从3.2 – 5.4年基线升高1850C至1900C。

对于低排放情景,CO2 最高水平则下降到百万分之420,模型预测到0.9年温度将上升2.3C到2100C。谈话

关于作者

气候变化流程小组负责人Robert Colman, 澳大利亚气象局 和气候监测部经理Karl Braganza 澳大利亚气象局

本文重新发表 谈话 根据知识共享许可。 阅读 原创文章.

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