作者:刘栋 来源:澎湃新闻 发布时间:2023/2/8 16:11:36
选择字号:
气候临界点间的多米诺效应:亚马孙雨林被毁致青藏高原升温

 

当巴西亚马孙雨林的一棵树木被砍倒,万里之外青藏高原的一片积雪可能就会因此消融。

地球的生态系统是一张精致的生命之网,每个部分都互相影响着并将之反映到整体层面,共同创造出一曲相互依存的“交响乐”。世界因相互联系而蓬勃发展。然而,这些联系也可能带来危险的变化——尤其是在一个人为活动导致气候变暖的世界中。

近日,一项发布在国际顶级学术期刊《自然气候变化》上的研究首次确定并以量化的证据表明,全球最重要的一些气候临界点并非孤立运作,而是令人惊讶和担忧地具有长距离“远程连接影响”的特征——这意味着如果一个临界点被突破,另一个很可能也会。

这项由中国科学家主要参与的研究提出了一个全新的研究全球气候临界点的方法。该研究的主要作者之一、北京师范大学系统科学学院樊京芳教授告诉澎湃新闻(www.thehpaper.cn),这项研究“意外”地发现,南美亚马孙热带雨林的砍伐与毁坏正在影响15000多公里外的青藏高原的气候。两个地区的各种极端天气在气候变化影响下同步发生,并且从2008年开始,青藏高原积雪覆盖范围已逐渐失去稳定性。

从巴西到青藏高原

气候临界点(climate tipping point)这一概念最早于2008年在气候学界被提出。通俗地说,临界点就是量变引起质变的关键节点。

南美亚马孙热带雨林是全球备受关注的主要气候临界点之一。多年来,亚马孙雨林持续遭到人为砍伐与破坏,变得越来越“支离破碎”,生物多样性不断丧失,许多科学家指出“地球之肺”越来越接近(甚至有可能已经越过)不可恢复的临界点——它将从一个收集二氧化碳的“碳汇”转变为主要碳排放源。

樊京芳向澎湃新闻指出,这项研究的一个主要创新点是开创性地使用了一种被称之为“复杂网络”的理论搭建了一个气候网络,将全球分为 65000多个子区域的网格节点,用过去40年(亚马孙雨林大量砍伐发生的时间)的全球气候数据分析了这些节点之间的变化和相互影响。

“通过这种方法,我们可以了解到任意一个节点的临界要素对另一个节点的影响,尤其是,我们会关注到一些临界点要素跟其他的临界点要素之间的关联性。”樊京芳说。

在众多的临界点中,研究团队选择了亚马孙雨林为起点,最终辨认出一条横跨15000多公里的气候传播路径——从南美洲的亚马孙雨林经南部非洲再到北非与西亚,最后到达青藏高原。樊京芳表示,这条路径的形成可以用全球主要的大气和海洋环流模式来解释。 

“我们惊讶地发现亚马孙与西藏两地的极端天气气候事件有如此密切的联系。当亚马孙变暖时,西藏也会变暖。倘若亚马孙地区降水更多,西藏的降雪量就会减少。”樊京芳说。

这一发现表明,如果亚马孙达到一个临界点,它可能会导致西藏的温度和降雨量受到永久影响,甚至也达到一个临界点。之前的研究已经表明,作为“地球第三极”,西藏和南北极地区一样,对气候变化更为敏感,变暖速度比全球平均水平更快。

青藏高原积雪2008年已失稳

2008年,英国埃克塞特大学全球系统研究所所长提摩西·莱顿(Timothy Lenton)教授提出气候临界点这一概念时,指出了全球可能存在至少15个主要气候临界点。2019年,他又发表了一篇文章,提供了大量的数据,表示至少有9个主要临界点已经处于“激活状态”。莱顿教授在接受澎湃新闻采访时坦言,这些临界点之间可能不会是独立存在的,而是有着关联的。

樊京芳团队的研究首次确认了上述猜测,此外还发现了一个长久以来被国际科学界忽视的重要临界点——青藏高原,并且发现青藏高原与已知的临界点亚马孙雨林之间存在着稳定的联系。

“之前没有任何一个文章或者模型提到这一点,我们发现这个结果后也很吃惊。研究显示,亚马孙雨林影响的区域跟青藏高原整个边界是非常吻合的。我们用了很多的气候数据去验证,发现结果都非常稳定,以至于我们相信这个联系的结果是可靠的。”樊京芳说。

研究还发现,青藏高原的积雪自 2008 年来一直在失去稳定性,正在迅速减少,假使这一临界点已被突破,意味着该地区的积雪将很难再恢复过来。

“我猜测,这一现象发生的可能性是因为气温升高,高原上一些比较 ‘老’的冰雪在融化。我们知道每年都会有新的冰雪降下,所以这个融化问题不大,但是如果常年存在的冰雪或冰川融化比较严重的话,那带来的后果是比较严峻的,这是很难再恢复过来的。”樊京芳说。

开辟新的研究方向

上述研究的参与作者之一,瑞典皇家科学院院士陈德亮告诉澎湃新闻,气候临界点的研究是目前气候科学领域的一个重要关注点,此前临界点的理论和发现多由西方科学家提出,关注也主要聚焦在北半球地区。这次由中国科学家为主的团队提出了在亚洲的一个临界点,这是此前不多见的。

“我们都知道青藏高原是一个对气候变化非常敏感的地区,但我们以前没有证据。这是这次研究的一个重要意义。”陈德亮说。

青藏高原作为地球“第三极”,是仅次于两极地区的全球最大的冰水储存地,为近20亿人口提供了可靠的水源。显著的大气变暖已经改变了这个所谓的“亚洲水塔”的平衡,并且改变了下游国家的水资源分布。

长期关注这一议题的陈德亮在一篇对该问题的分析文章中指出,综合观测证据和模型预测,由于该地区的冰雪加速转化为液态水,将会出现水资源的不平衡,表现在内陆或外陆盆地淡水资源的改变上。预计全球变暖将加剧这种不平衡,这在短期内可以缓解一些亚洲主要河流的水资源短缺,但同时也会加剧另一些河流的水资源短缺。然而,“亚洲水塔”的未来仍然非常不确定。要准确预测未来的供水量,就需要在数据稀缺的地区建立综合监测站,为制定可持续水资源管理的可行政策提供信息。

陈德亮还指出,另一个值得关注的较新的现象是,在青藏高原地区近年来频繁发生的“冰川突然崩溃”事件。

2月7日发表在《自然通讯》上的一篇文章指出,由于气候变化的影响,全球多达 1500 万人面临着冰川湖发生灾难性洪水的风险。中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室副主任王飞腾告诉澎湃新闻,随着气候变暖,冰川消融严重,融水聚集形成湖泊,冰湖面积不断增大。而冰湖的坝体是由松散的冰碛物组成的,很容易发生溃决。上述研究中指出可能受这些冰川湖影响的潜在人群有一半以上生活在四个国家:印度、巴基斯坦、秘鲁和中国。

没有参与这项研究的英国国家物理实验室的瓦莱丽·利维纳 (Valerie Livina)在一篇评论文章中指出这项研究的另外一个重要意义:这项研究在全球范围内开辟了一个临界点分析的新领域, 建立了一个新的研究方向,在未来地球物理学中有着广阔的应用前景。

“未来会有更多科学家使用这个框架和方法,去研究他们关注的区域的问题,如降雨、季风、寒流等。”陈德亮说。

气候临界点对于地球气候环境的影响,以及彼此之间是否会互相影响并加速临界点的到来,将是未来气候变化研究的重要关注点之一。正是基于这种认识,联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)正在计划编写一份关于“气候临界点及其对宜居性和资源的影响”的特别报告,该报告将于2023年开始的第七个评估周期的框架内编写。

然而,临界点的快速发展可能已经超出了我们的想象,并可能在未来带来越来越多超出我们过往认知范围内的事件。

“人类生存很多的技巧都是建立在我们以前知道的事情基础之上。如果经常发生我们从未见过的事情,那是很可怕的。”陈德亮说。

 
 打印  发E-mail给: 
    
 
相关新闻 相关论文

图片新闻
冰表面长啥样?原子级分辨图像揭晓答案 北方中纬高频雷达网发布首批科学探测结果
“双星计划”:开启中国空间科学新纪元 河西走廊内陆河出山径流研究揭示新趋势
>>更多
 
一周新闻排行
 
编辑部推荐博文