“如果地球系統(tǒng)演變成混亂行為區(qū)域，我們將失去解決問(wèn)題的所有希望。”

一項(xiàng)全新的研究表明，人類(lèi)不僅使地球變暖，而且使氣候變得混亂。

這項(xiàng)新研究于 4 月 21 日發(fā)布到數(shù)據(jù)庫(kù)arXiv，描繪了人類(lèi)活動(dòng)對(duì)氣候的全部潛在影響，以及潛在影響導(dǎo)致的未來(lái)片段。

根據(jù)研究作者和科學(xué)家的說(shuō)法，雖然這項(xiàng)研究沒(méi)有對(duì)氣候模型進(jìn)行完整的模擬，但它確實(shí)描繪了如果人類(lèi)不遏制氣候變化和限制使用化石燃料，人類(lèi)將走向何方。

“氣候變化的影響是眾所周知的（干旱、熱浪、極端現(xiàn)象等）。”，研究員 Orfeu Bertolami 在一封電子郵件中告知，“如果地球系統(tǒng)進(jìn)入混亂行為區(qū)域，我們將失去解決問(wèn)題的所有希望?！?/p>

氣候變化

地球周期性地經(jīng)歷氣候模式的巨大變化，從一個(gè)穩(wěn)定的平衡轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)。這些變化通常是由外部因素驅(qū)動(dòng)的，例如地球軌道的變化或火山活動(dòng)的大規(guī)模激增。但過(guò)去的研究表明，我們現(xiàn)在正在進(jìn)入一個(gè)由人類(lèi)活動(dòng)驅(qū)動(dòng)的新階段。隨著人類(lèi)將更多的碳排放到大氣中，我們正在創(chuàng)造一個(gè)新的人類(lèi)時(shí)代，一個(gè)受人類(lèi)影響的氣候系統(tǒng)時(shí)代，這是地球從未經(jīng)歷過(guò)的。

在這項(xiàng)新研究中，研究人員將人類(lèi)時(shí)代的引入模擬為相變。大多數(shù)人都熟悉材料中的相變，例如當(dāng)冰塊通過(guò)融化成水而從固體變?yōu)橐后w時(shí)，或者當(dāng)水蒸發(fā)成氣體時(shí)。但相變也發(fā)生在其他系統(tǒng)中。給定的氣候提供了規(guī)律的和可預(yù)測(cè)的季節(jié)和天氣，氣候的相變導(dǎo)致了新的季節(jié)和天氣模式。當(dāng)氣候經(jīng)歷相變時(shí)，這意味著地球正在經(jīng)歷一場(chǎng)突然而迅速的變化。

物流問(wèn)題

如果人類(lèi)活動(dòng)正在推動(dòng)地球氣候的相變，那意味著我們正在使地球發(fā)展出一套新的天氣模式。預(yù)測(cè)這些模式的演化是氣候科學(xué)最緊迫的問(wèn)題之一。

地球氣候?qū)⒆呦蚝畏剑窟@在很大程度上取決于我們未來(lái)幾十年的活動(dòng)。研究人員在研究中寫(xiě)道，例如，大幅減少碳排放會(huì)導(dǎo)致與完全不改變不同的結(jié)果。

為了解釋人類(lèi)可以做出的不同軌跡和選擇，研究人員使用了一種稱(chēng)為邏輯圖的數(shù)學(xué)工具。邏輯圖非常適合描述某些變量（例如大氣中的碳含量）可以增長(zhǎng)但自然達(dá)到極限的情況。例如，科學(xué)家經(jīng)常使用邏輯圖來(lái)描述動(dòng)物種群：動(dòng)物可以繼續(xù)生育，增加數(shù)量，但是當(dāng)它們消耗環(huán)境中的所有食物時(shí)（或者受到捕食者捕獵），動(dòng)物的數(shù)量就會(huì)達(dá)到極限。

我們對(duì)環(huán)境的影響肯定在增長(zhǎng)，而且已經(jīng)持續(xù)了一個(gè)多世紀(jì)。但據(jù)研究人員稱(chēng)，它自然會(huì)達(dá)到一個(gè)極限。例如，人口只能增長(zhǎng)這么多，只能進(jìn)行這么多的碳排放活動(dòng)；污染最終會(huì)破壞環(huán)境。在未來(lái)的某個(gè)時(shí)刻，碳輸出將達(dá)到最大極限，研究人員發(fā)現(xiàn)，邏輯圖可以很好地捕捉到該碳輸出的未來(lái)軌跡。

一切都是混亂

研究人員探索了人類(lèi)邏輯地圖可能演變的不同方式，這取決于各種因素，如我們的人口、碳減排戰(zhàn)略以及更好、更有效的技術(shù)。一旦他們發(fā)現(xiàn)人類(lèi)的碳輸出將如何隨時(shí)間演變，他們就會(huì)用它來(lái)檢查地球氣候?qū)⑷绾瓮ㄟ^(guò)人類(lèi)驅(qū)動(dòng)的相變而演變。

在最好的情況下，一旦人類(lèi)達(dá)到碳排放的極限，地球的氣候就會(huì)穩(wěn)定在一個(gè)新的、更高的平均溫度上。這種更高的溫度總體上對(duì)人類(lèi)不利，因?yàn)樗匀粫?huì)導(dǎo)致更高的海平面和更多的極端天氣事件。但至少它是穩(wěn)定的：人類(lèi)時(shí)代看起來(lái)像以前的氣候時(shí)代，只是更溫暖，它仍然會(huì)有規(guī)律和可重復(fù)的天氣模式。

但在最壞的情況下，研究人員發(fā)現(xiàn)地球的氣候會(huì)導(dǎo)致混亂。在混亂的系統(tǒng)中，既沒(méi)有平衡，也沒(méi)有可重復(fù)的模式。一個(gè)混亂的氣候會(huì)有一個(gè)十年到十年（甚至一年到一年）劇烈變化的季節(jié)。有些年份會(huì)突然出現(xiàn)極端天氣，而有些年份會(huì)完全安靜。甚至地球的平均溫度也可能劇烈波動(dòng)，在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)從較冷的時(shí)期變?yōu)檩^熱的時(shí)期。完全不可能確定地球氣候的走向。

“混亂的行為意味著即使我們非常確定地知道地球系統(tǒng)的現(xiàn)狀，也無(wú)法預(yù)測(cè)未來(lái)地球系統(tǒng)的行為，”貝托拉米說(shuō)?！斑@將意味著任何控制和推動(dòng)地球系統(tǒng)走向有利于生物圈宜居性的平衡狀態(tài)的能力都將喪失?！?/p>

最令人擔(dān)憂(yōu)的是，研究人員發(fā)現(xiàn)，在地球大氣層的某個(gè)臨界閾值溫度之上，一個(gè)反饋循環(huán)可能會(huì)啟動(dòng)，此時(shí)混亂的結(jié)果將變得不可避免。有一些跡象表明我們可能已經(jīng)過(guò)了那個(gè)臨界點(diǎn)，但現(xiàn)在避免氣候?yàn)?zāi)難還為時(shí)不晚。