“如果地球系統(tǒng)演變成混亂行為區(qū)域，我們將失去解決問題的所有希望?！?/p>
一項全新的研究表明，人類不僅使地球變暖，而且使氣候變得混亂。
這項新研究于 4 月 21 日發(fā)布到數(shù)據(jù)庫arXiv，描繪了人類活動對氣候的全部潛在影響，以及潛在影響導(dǎo)致的未來片段。
根據(jù)研究作者和科學(xué)家的說法，雖然這項研究沒有對氣候模型進行完整的模擬，但它確實描繪了如果人類不遏制氣候變化和限制使用化石燃料，人類將走向何方。
“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)進入混亂行為區(qū)域，我們將失去解決問題的所有希望?！?/p>
氣候變化
地球周期性地經(jīng)歷氣候模式的巨大變化，從一個穩(wěn)定的平衡轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€。這些變化通常是由外部因素驅(qū)動的，例如地球軌道的變化或火山活動的大規(guī)模激增。但過去的研究表明，我們現(xiàn)在正在進入一個由人類活動驅(qū)動的新階段。隨著人類將更多的碳排放到大氣中，我們正在創(chuàng)造一個新的人類時代，一個受人類影響的氣候系統(tǒng)時代，這是地球從未經(jīng)歷過的。
在這項新研究中，研究人員將人類時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)冰塊通過融化成水而從固體變?yōu)橐后w時，或者當(dāng)水蒸發(fā)成氣體時。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，這意味著地球正在經(jīng)歷一場突然而迅速的變化。
物流問題
如果人類活動正在推動地球氣候的相變，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)測這些模式的演化是氣候科學(xué)最緊迫的問題之一。
地球氣候?qū)⒆呦蚝畏?？這在很大程度上取決于我們未來幾十年的活動。研究人員在研究中寫道，例如，大幅減少碳排放會導(dǎo)致與完全不改變不同的結(jié)果。
為了解釋人類可以做出的不同軌跡和選擇，研究人員使用了一種稱為邏輯圖的數(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）可以增長但自然達到極限的情況。例如，科學(xué)家經(jīng)常使用邏輯圖來描述動物種群：動物可以繼續(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（或者受到捕食者捕獵），動物的數(shù)量就會達到極限。
我們對環(huán)境的影響肯定在增長，而且已經(jīng)持續(xù)了一個多世紀(jì)。但據(jù)研究人員稱，它自然會達到一個極限。例如，人口只能增長這么多，只能進行這么多的碳排放活動；污染最終會破壞環(huán)境。在未來的某個時刻，碳輸出將達到最大極限，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軌跡。
一切都是混亂
研究人員探索了人類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)人類的碳輸出將如何隨時間演變，他們就會用它來檢查地球氣候?qū)⑷绾瓮ㄟ^人類驅(qū)動的相變而演變。
在最好的情況下，一旦人類達到碳排放的極限，地球的氣候就會穩(wěn)定在一個新的、更高的平均溫度上。這種更高的溫度總體上對人類不利，因為它仍然會導(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：人類時代看起來像以前的氣候時代，只是更溫暖，它仍然會有規(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)地球的氣候會導(dǎo)致混亂。在混亂的系統(tǒng)中，既沒有平衡，也沒有可重復(fù)的模式。一個混亂的氣候會有一個十年到十年（甚至一年到一年）劇烈變化的季節(jié)。有些年份會突然出現(xiàn)極端天氣，而有些年份會完全安靜。甚至地球的平均溫度也可能劇烈波動，在相對較短的時間內(nèi)從較冷的時期變?yōu)檩^熱的時期。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，也無法預(yù)測未來地球系統(tǒng)的行為，”貝托拉米說。“這將意味著任何控制和推動地球系統(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)憂的是，研究人員發(fā)現(xiàn)，在地球大氣層的某個臨界閾值溫度之上，一個反饋循環(huán)可能會啟動，此時混亂的結(jié)果將變得不可避免。有一些跡象表明我們可能已經(jīng)過了那個臨界點，但現(xiàn)在避免氣候災(zāi)難還為時不晚。
