世界新資訊：氣候臨界點(diǎn)間的多米諾效應(yīng)：亞馬孫雨林被毀致青藏高原升溫

當(dāng)巴西亞馬孫雨林的一棵樹木被砍倒，萬(wàn)里之外青藏高原的一片積雪可能就會(huì)因此消融。

地球的生態(tài)系統(tǒng)是一張精致的生命之網(wǎng)，每個(gè)部分都互相影響著并將之反映到整體層面，共同創(chuàng)造出一曲相互依存的“交響樂(lè)”。世界因相互聯(lián)系而蓬勃發(fā)展。然而，這些聯(lián)系也可能帶來(lái)危險(xiǎn)的變化——尤其是在一個(gè)人為活動(dòng)導(dǎo)致氣候變暖的世界中。

(相關(guān)資料圖)

近日，一項(xiàng)發(fā)布在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然氣候變化》上的研究首次確定并以量化的證據(jù)表明，全球最重要的一些氣候臨界點(diǎn)并非孤立運(yùn)作，而是令人驚訝和擔(dān)憂地具有長(zhǎng)距離“遠(yuǎn)程連接影響”的特征——這意味著如果一個(gè)臨界點(diǎn)被突破，另一個(gè)很可能也會(huì)。

這項(xiàng)由中國(guó)科學(xué)家主要參與的研究提出了一個(gè)全新的研究全球氣候臨界點(diǎn)的方法。該研究的主要作者之一、北京師范大學(xué)系統(tǒng)科學(xué)學(xué)院樊京芳教授告訴澎湃新聞，這項(xiàng)研究“意外”地發(fā)現(xiàn)，南美亞馬孫熱帶雨林的砍伐與毀壞正在影響15000多公里外的青藏高原的氣候。兩個(gè)地區(qū)的各種極端天氣在氣候變化影響下同步發(fā)生，并且從2008年開始，青藏高原積雪覆蓋范圍已逐漸失去穩(wěn)定性。

地球氣候系統(tǒng)關(guān)鍵要素及其連通性和相互關(guān)系的示意圖。黃色虛線表示這些臨界元素之間可能存在的聯(lián)系，而紅色實(shí)線表示本文發(fā)現(xiàn)的遙相關(guān)。箭頭表示影響的方向。

從巴西到青藏高原

氣候臨界點(diǎn)（climate tipping point）這一概念最早于2008年在氣候?qū)W界被提出。通俗地說(shuō)，臨界點(diǎn)就是量變引起質(zhì)變的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

南美亞馬孫熱帶雨林是全球備受關(guān)注的主要?dú)夂蚺R界點(diǎn)之一。多年來(lái)，亞馬孫雨林持續(xù)遭到人為砍伐與破壞，變得越來(lái)越“支離破碎”，生物多樣性不斷喪失，許多科學(xué)家指出“地球之肺”越來(lái)越接近（甚至有可能已經(jīng)越過(guò)）不可恢復(fù)的臨界點(diǎn)——它將從一個(gè)收集二氧化碳的“碳匯”轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕寂欧旁础?/p>

樊京芳向澎湃新聞指出，這項(xiàng)研究的一個(gè)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)是開創(chuàng)性地使用了一種被稱之為“復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)”的理論搭建了一個(gè)氣候網(wǎng)絡(luò)，將全球分為 65000多個(gè)子區(qū)域的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)，用過(guò)去40年（亞馬孫雨林大量砍伐發(fā)生的時(shí)間）的全球氣候數(shù)據(jù)分析了這些節(jié)點(diǎn)之間的變化和相互影響。

“通過(guò)這種方法，我們可以了解到任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)的臨界要素對(duì)另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的影響，尤其是，我們會(huì)關(guān)注到一些臨界點(diǎn)要素跟其他的臨界點(diǎn)要素之間的關(guān)聯(lián)性。”樊京芳說(shuō)。

在眾多的臨界點(diǎn)中，研究團(tuán)隊(duì)選擇了亞馬孫雨林為起點(diǎn)，最終辨認(rèn)出一條橫跨15000多公里的氣候傳播路徑——從南美洲的亞馬孫雨林經(jīng)南部非洲再到北非與西亞，最后到達(dá)青藏高原。樊京芳表示，這條路徑的形成可以用全球主要的大氣和海洋環(huán)流模式來(lái)解釋。 

“我們驚訝地發(fā)現(xiàn)亞馬孫與西藏兩地的極端天氣氣候事件有如此密切的聯(lián)系。當(dāng)亞馬孫變暖時(shí)，西藏也會(huì)變暖。倘若亞馬孫地區(qū)降水更多，西藏的降雪量就會(huì)減少。”樊京芳說(shuō)。

這一發(fā)現(xiàn)表明，如果亞馬孫達(dá)到一個(gè)臨界點(diǎn)，它可能會(huì)導(dǎo)致西藏的溫度和降雨量受到永久影響，甚至也達(dá)到一個(gè)臨界點(diǎn)。之前的研究已經(jīng)表明，作為“地球第三極”，西藏和南北極地區(qū)一樣，對(duì)氣候變化更為敏感，變暖速度比全球平均水平更快。

青藏高原積雪2008年已失穩(wěn)

2008年，英國(guó)埃克塞特大學(xué)全球系統(tǒng)研究所所長(zhǎng)提摩西·萊頓（Timothy Lenton）教授提出氣候臨界點(diǎn)這一概念時(shí)，指出了全球可能存在至少15個(gè)主要?dú)夂蚺R界點(diǎn)。2019年，他又發(fā)表了一篇文章，提供了大量的數(shù)據(jù)，表示至少有9個(gè)主要臨界點(diǎn)已經(jīng)處于“激活狀態(tài)”。萊頓教授在接受澎湃新聞采訪時(shí)坦言，這些臨界點(diǎn)之間可能不會(huì)是獨(dú)立存在的，而是有著關(guān)聯(lián)的。

樊京芳團(tuán)隊(duì)的研究首次確認(rèn)了上述猜測(cè)，此外還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)長(zhǎng)久以來(lái)被國(guó)際科學(xué)界忽視的重要臨界點(diǎn)——青藏高原，并且發(fā)現(xiàn)青藏高原與已知的臨界點(diǎn)亞馬孫雨林之間存在著穩(wěn)定的聯(lián)系。

“之前沒有任何一個(gè)文章或者模型提到這一點(diǎn)，我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)結(jié)果后也很吃驚。研究顯示，亞馬孫雨林影響的區(qū)域跟青藏高原整個(gè)邊界是非常吻合的。我們用了很多的氣候數(shù)據(jù)去驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)結(jié)果都非常穩(wěn)定，以至于我們相信這個(gè)聯(lián)系的結(jié)果是可靠的。”樊京芳說(shuō)。

研究還發(fā)現(xiàn)，青藏高原的積雪自 2008 年來(lái)一直在失去穩(wěn)定性，正在迅速減少，假使這一臨界點(diǎn)已被突破，意味著該地區(qū)的積雪將很難再恢復(fù)過(guò)來(lái)。

“我猜測(cè)，這一現(xiàn)象發(fā)生的可能性是因?yàn)闅鉁厣?，高原上一些比較 ‘老’的冰雪在融化。我們知道每年都會(huì)有新的冰雪降下，所以這個(gè)融化問(wèn)題不大，但是如果常年存在的冰雪或冰川融化比較嚴(yán)重的話，那帶來(lái)的后果是比較嚴(yán)峻的，這是很難再恢復(fù)過(guò)來(lái)的。”樊京芳說(shuō)。

被砍伐的亞馬孫雨林

開辟新的研究方向

上述研究的參與作者之一，瑞典皇家科學(xué)院院士陳德亮告訴澎湃新聞，氣候臨界點(diǎn)的研究是目前氣候科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要關(guān)注點(diǎn)，此前臨界點(diǎn)的理論和發(fā)現(xiàn)多由西方科學(xué)家提出，關(guān)注也主要聚焦在北半球地區(qū)。這次由中國(guó)科學(xué)家為主的團(tuán)隊(duì)提出了在亞洲的一個(gè)臨界點(diǎn)，這是此前不多見的。

“我們都知道青藏高原是一個(gè)對(duì)氣候變化非常敏感的地區(qū)，但我們以前沒有證據(jù)。這是這次研究的一個(gè)重要意義。”陳德亮說(shuō)。

青藏高原作為地球“第三極”，是僅次于兩極地區(qū)的全球最大的冰水儲(chǔ)存地，為近20億人口提供了可靠的水源。顯著的大氣變暖已經(jīng)改變了這個(gè)所謂的“亞洲水塔”的平衡，并且改變了下游國(guó)家的水資源分布。

長(zhǎng)期關(guān)注這一議題的陳德亮在一篇對(duì)該問(wèn)題的分析文章中指出，綜合觀測(cè)證據(jù)和模型預(yù)測(cè)，由于該地區(qū)的冰雪加速轉(zhuǎn)化為液態(tài)水，將會(huì)出現(xiàn)水資源的不平衡，表現(xiàn)在內(nèi)陸或外陸盆地淡水資源的改變上。預(yù)計(jì)全球變暖將加劇這種不平衡，這在短期內(nèi)可以緩解一些亞洲主要河流的水資源短缺，但同時(shí)也會(huì)加劇另一些河流的水資源短缺。然而，“亞洲水塔”的未來(lái)仍然非常不確定。要準(zhǔn)確預(yù)測(cè)未來(lái)的供水量，就需要在數(shù)據(jù)稀缺的地區(qū)建立綜合監(jiān)測(cè)站，為制定可持續(xù)水資源管理的可行政策提供信息。

陳德亮還指出，另一個(gè)值得關(guān)注的較新的現(xiàn)象是，在青藏高原地區(qū)近年來(lái)頻繁發(fā)生的“冰川突然崩潰”事件。

2月7日發(fā)表在《自然通訊》上的一篇文章指出，由于氣候變化的影響，全球多達(dá) 1500 萬(wàn)人面臨著冰川湖發(fā)生災(zāi)難性洪水的風(fēng)險(xiǎn)。中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院冰凍圈科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任王飛騰告訴澎湃新聞，隨著氣候變暖，冰川消融嚴(yán)重，融水聚集形成湖泊，冰湖面積不斷增大。而冰湖的壩體是由松散的冰磧物組成的，很容易發(fā)生潰決。上述研究中指出可能受這些冰川湖影響的潛在人群有一半以上生活在四個(gè)國(guó)家：印度、巴基斯坦、秘魯和中國(guó)。

沒有參與這項(xiàng)研究的英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室的瓦萊麗·利維納 (Valerie Livina)在一篇評(píng)論文章中指出這項(xiàng)研究的另外一個(gè)重要意義：這項(xiàng)研究在全球范圍內(nèi)開辟了一個(gè)臨界點(diǎn)分析的新領(lǐng)域， 建立了一個(gè)新的研究方向，在未來(lái)地球物理學(xué)中有著廣闊的應(yīng)用前景。

“未來(lái)會(huì)有更多科學(xué)家使用這個(gè)框架和方法，去研究他們關(guān)注的區(qū)域的問(wèn)題，如降雨、季風(fēng)、寒流等。”陳德亮說(shuō)。

氣候臨界點(diǎn)對(duì)于地球氣候環(huán)境的影響，以及彼此之間是否會(huì)互相影響并加速臨界點(diǎn)的到來(lái)，將是未來(lái)氣候變化研究的重要關(guān)注點(diǎn)之一。正是基于這種認(rèn)識(shí)，聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）正在計(jì)劃編寫一份關(guān)于“氣候臨界點(diǎn)及其對(duì)宜居性和資源的影響”的特別報(bào)告，該報(bào)告將于2023年開始的第七個(gè)評(píng)估周期的框架內(nèi)編寫。

然而，臨界點(diǎn)的快速發(fā)展可能已經(jīng)超出了我們的想象，并可能在未來(lái)帶來(lái)越來(lái)越多超出我們過(guò)往認(rèn)知范圍內(nèi)的事件。

“人類生存很多的技巧都是建立在我們以前知道的事情基礎(chǔ)之上。如果經(jīng)常發(fā)生我們從未見過(guò)的事情，那是很可怕的。”陳德亮說(shuō)。