全球持续变暖,海平面上升不可逆转 ——《气候变化2021:自然科学基础》解读

信息来源:自然资源报第875期 8月24日刊 作者:王慧 发布时间:2021-09-06

2021年8月9日,政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布第六次评估周期第一工作组报告《气候变化2021:自然科学基础》及决策者摘要。

报告以2013年IPCC5第一工作组报告《气候变化2013:自然科学基础》和2018年以来IPCC第六次评估周期三个特别报告《全球1.5℃》《气候变化中的海洋冰冻圈》《气候变化与陆地》为基础,提供了对全球气候系统科学认知的全面更新,由234名作者完成,并获得了195个国家政府的通过。报告全面评估了当前气候系统(尤其是区域气候系统)的状态,预估了未来气候的变化及可能的风险,以及限制人为因素引起的气候变化等内容。

人为影响下全球变暖提速

从全球气候变化看,自1750年以来,由人类活动造成的全球温室气体浓度增加导致大气圈、海洋圈、冰冻圈和生物圈均发生了广泛而迅速的变化,其规模及现状是过去几个世纪甚至几万年来所未有的。  

具体而言,当前全球大气中二氧化碳平均浓度(为410ppm达到过去200万年来的最高位;全球表面温度升温速率(近50年)为过去2000年中最快,其中陆地增温幅度高于海洋,全球大部分陆地区域的极端高温(包括热浪)频率和强度增加,而极端低温(包括寒潮)频率和强度减弱;全球陆地平均降水量(近40年)增加速率加快,强降水事件的频率和强度都有所增加;中纬度风暴路径向极移动,趋势具明显的季节性。

全球海洋持续变暖,自1980年代以来,海洋热浪的频率几乎翻了一倍,开阔海洋表层pH呈持续下降趋势;北极海冰面积在所有月份均下降,其中夏季下降幅度最大,近10年北极夏季海冰面积可能处于过去1000年最低位。

全球几乎所有冰川均在退缩,从19921999年到20102019年,冰盖消失的速度增加了4倍。气候变暖下的海洋热膨胀和冰川冰盖融化导致全球海平面上升,自1900年以来,海平面上升速率超过3000年内的任何一个世纪。

陆地生物圈的变化与全球变暖一致,自20世纪中叶以来,南北半球的气候区均向极地移动,北半球温带地区的生长季节平均每十年延长2。土地蒸散发的增加也加剧了一些地区的农业生态干旱。人类活动是这些变化的主要驱动力,并可能增加了复合型极端事件发生的概率。

百年至千年时间尺度海平面上升不可逆转

二氧化碳排放量不断增加的情况下,陆地和海洋在减缓大气中二氧化碳积累方面的效果会降低。

中等排放情景下,全球陆地和海洋吸收二氧化碳的速率将在本世纪后半叶出现下降趋势。在所有排放情景下,全球表面温度至少到本世纪中叶都将持续升高,除非在未来几十年内大幅减少温室气体排放,否则21世纪末全球变暖均将超过1.5ºC2ºC

随着全球变暖的加剧,极端高温、海洋热浪、强降水的频率和强度,以及强热带气旋的比例均增加,北极海冰、积雪和永久冻土减少。一些中纬度和半干旱地区,以及南美季风区,极端高温升幅大约是全球升温速度的1.5~2倍;北极极端低温升幅约为全球变暖速度的3倍。

热带海洋和北极海洋热浪的频率增加更为显著。预计全球每升温1℃,极端日降水事件将增加约7%。强热带气旋(4~5类)的比例和超强热带气旋的最大风速预计将在全球范围内增加。所有情景下,北极在2050年之前可能至少出现一次无(海冰面积低于100万平方千米)。

21世纪末,海洋层化、酸化和脱氧将继续增加,由于海洋持续变暖和冰川冰盖加速融化,海平面将持续上升,这些变化在百年至千年时间尺度上不可逆转。与19952014年相比,2100年全球平均海平面在中排放情景和高排放情景(SSP5-8.5)下分别上升0.44~0.76米、0.63~1.01米;2150年,在中和高排放情景下分别上升0.66~1.33米、0.98~1.88米;考虑到冰盖过程的不确定性,高排放情景下,2100年和2150年全球海平面上升幅度甚至可能达到2米和5米。

气候系统内部变异引发巨大风险

除人为因素对长期变化的影响,自然驱动因子及其内部变异对气候系统产生持续影响,如全球温度年代际变异,降水和季风异常等。

随着全球变暖,气候系统平均状态、气候事件和极端事件都将发生多种变化,包括平均表面温度、相对海平面等35个气候影响驱动因子(其中30个与陆地和海岸带相关,5个与开阔大洋相关)的变化,且在高升温情景下更为显著。热相关气候影响驱动因子将增多,相关气候影响驱动因子将减少,尤其是在永久冻土、积雪、冰川冰盖、湖泊和北极海冰区域。极端高温出现频率将增加,影响农业生产和人类健康;热带气旋、温带气旋和区域强降雨强度增加,河流洪水、干旱、野火频率增加,上述变化在2℃升温情景下比1.5℃升温情景下更为显著,且范围更大。

21世纪,全球绝大部分区域的平均海平面将持续上升,极端海平面事件概率将增加,到2100年,超过50%验潮站百年一遇极端海平面事件将变为一年一遇甚至更为频繁。海平面上升导致低海拔沿海地区洪涝和海岸侵蚀的强度和频率将普遍增加。随着城市化进程加剧,城市热浪、降雨径流强度将进一步增加。冰盖崩塌、洋流奔溃、复合极端事件、超过预期的升温等可能性事件风险仍然存在,应引起足够重视。即使全球升温在不超过预测的可能性区间,发生气候系统突变的可能性仍然存在,如南极冰盖快速融化、森林大面积死亡等。同时,随着全球变暖,过去鲜有发生的复合型极端事件在未来将变得强度更大且更为频繁,如极端海平面事件、强降雨和径流引发的复合滨海城市洪涝等。

减排除减缓未来气候变化

累积的人为二氧化碳排放量与全球变暖之间存在近乎线性的关系。估算显示,每1000 Gt的累积二氧化碳排放量将导致全球表面温度上升0.45℃(0.27~0.63℃),要将人为引起的全球变暖限制在特定的水平,必须进行碳收支管理,控制累积二氧化碳排放量,实现净零排放,并减少其他温室气体的排放。

18502019年,全球人为二氧化碳排放量为(2390±240)×109吨,预测显示,从2020年起,为实现升温1.5℃和2.0℃(相对于工业化前水平)目标,全球碳收支余量分别为500300~900)×109吨和1350900~2300)×109吨。

人工除碳具有从大气中清除二氧化碳并将其长期存储的潜力,该方法可对生物地球化学循环和气候系统产生广泛影响,也可能影响水资源质量、粮食生产和生物多样性。通过人工除碳,人为二氧化碳浓度将降低,碳中和的目标并非遥不可及。若实现并维持全球二氧化碳负排放,其引起的全球表面升温、海洋表层酸化的趋势也将逆转,但其他气候系统变化仍将沿着目前的方向持续数十年至数千年。

例如,即使是在大量净负二氧化碳排放情形下,全球平均海平面上升趋势也需要几个世纪到几千年的时间才能逆转。相对于高温室气体排放情景(SSP3-7.0 SSP5-8.5),在低温室气体排放情景(SSP1-1.9SSP1-2.6)下,全球温室气体和气溶胶浓度以及空气质量将显著改善。在上述高排放或低排放情景下,全球表面升温趋势的差异将会在大约20年内逐渐显现,其他相关的气候驱动因子将在更长时间内出现明显差异。

2020年,各国为控制新型冠状病毒传播采取了一系列措施,排放暂时减少,对改善空气污染产生了明显但短暂的影响,人类活动减少和气溶胶减排也使得辐射强迫短暂增加。然而,这种短暂的扰动对于全球和区域气候系统的变化几乎无法察觉。

温室气体减排将有助于空气环境改善,然而在2040年以前,即使在低排放情景下,许多区域的空气改善也无法达到世界健康组织规定的标准。低温室气体排放情景下,本世纪末极端海平面事件、强降水、洪水和高温等极端事件的发生频率和范围将显著降低。(国家海洋信息中心海平面中心主任 王慧)