气候临界点——风险太大，不容打赌

政治家、经济学家，甚至一些自然科学家都倾向于假设这些临界点¹例如亚马逊雨林或南极西部冰盖的消失，这些都是低概率的，人们对它们的了解也很少。然而，越来越多的证据表明，这些事件可能比想象的更有可能发生，具有重大影响，并在不同的生物物理系统之间相互关联，可能会使世界陷入长期的不可逆转的变化。

在这里，我们总结了关于超过临界点威胁的证据，确定了知识缺口，并提出了应该如何填补这些缺口的建议。我们探讨了这种大规模变化的影响，它们可能以多快的速度展开，以及我们是否仍然可以控制它们。

我们认为，考虑临界点有助于确定我们正处于气候紧急状态，并加强了今年从学生到科学家、城市和国家的紧急气候行动呼吁。

政府间气候变化专门委员会(IPCC)在20年前提出了临界点的概念。当时，只有在全球变暖超过工业化前水平5°C的情况下，气候系统中这种“大规模不连续”才被认为是可能的。IPCC最近两份特别报告(2018年和今年9月发表)中总结的信息^2，3.表明即使在升温1到2°C之间，临界点也可能被超过(见“太近了，不舒服”)。

如果目前各国减少温室气体排放的承诺得以实施——这是一个很大的“如果”——它们可能会导致全球变暖至少3°C。尽管2015年巴黎协议的目标是将升温限制在远低于2摄氏度的范围内。一些经济学家认为，气候临界点的可能性非常低(即使是灾难性的)，他们认为，从成本效益的角度来看，3°C的升温是最优的。然而，如果临界点看起来更有可能，那么简单的成本效益气候经济模型的“最优政策”建议⁴与政府间气候变化专门委员会最近的报告一致²。换句话说，全球变暖必须控制在1.5摄氏度以内。这需要紧急响应。

冰崩溃

我们认为几个冰冻圈的临界点已经危险地接近了，但是减少温室气体排放仍然可以减缓不可避免的影响积累，并帮助我们适应。

过去十年的研究表明，南极洲西部的阿蒙森海海湾可能已经超过了一个临界点^3.冰层、海洋和基岩交汇处的“接地线”正在不可逆转地后退。一项模型研究表明⁵当这部分崩塌时，它可能会像推倒多米诺骨牌一样破坏南极西部冰盖的其余部分的稳定——导致海平面在几个世纪到几千年的时间尺度上上升约3米。古证据表明，南极西部冰盖的这种大范围崩塌在过去曾多次发生。

最新的数据显示，南极东部冰盖的一部分——威尔克斯盆地——可能同样不稳定^3.。模拟工作表明，在一个世纪之后，海平面可能会再上升3-4米。

格陵兰冰盖正在加速融化^3.。如果它超过了一个特定的阈值，它可能会在数千年里使海平面进一步上升7米。除此之外，随着冰盖海拔的降低，它会进一步融化，使地表暴露在越来越温暖的空气中。模型显示，格陵兰冰盖在升温1.5°C时可能会灭亡^3.这最早可能在2030年实现。

因此，我们可能已经让子孙后代在数千年的时间里生活在海平面上升约10米的环境中^3.。但时间尺度仍在我们的控制之下。融化的速度取决于超过临界点的升温程度。在1.5°C的温度下，它可能需要1万年才能展开^3.；超过2°C可能需要不到1000年的时间⁶。研究人员需要更多的观测数据来确定冰盖是否正在达到一个临界点，并需要更好的模型来确定冰盖崩塌的时间和速度。

无论这些数据显示什么，必须采取行动减缓海平面上升。这将有助于适应气候变化，包括最终重新安置大型低洼人口中心。

将升温限制在1.5°C的另一个关键动力是，在全球变暖较低水平时，可能会触发其他临界点。IPCC最新的模型预测了一系列突变⁷在1.5°C到2°C之间，其中几个涉及海冰。北极的冰层已经在迅速萎缩，这表明，在升温2°C的情况下，该地区有10-35%的可能性^3.夏天基本不结冰。

生物圈的界限

气候变化和其他人类活动有可能在一系列生态系统和规模上触发生物圈临界点(见“拉响警报”)。

海洋热浪导致了大规模的珊瑚白化，并导致澳大利亚大堡礁一半的浅水珊瑚死亡。令人震惊的是，99%的热带珊瑚预计将被砍伐²由于气候变暖、海洋酸化和污染之间的相互作用，如果全球平均气温上升2摄氏度，就会损失。这将意味着海洋生物多样性和人类生计的严重损失。

生物圈临界点不仅会破坏我们的生命维持系统，还会引发碳突然释放回大气。这可以放大气候变化，并减少剩余的排放预算。

砍伐森林和气候变化正在破坏亚马逊雨林的稳定。亚马逊是世界上最大的雨林，有十分之一的已知物种生活在这里。据估计，亚马逊的临界点可能在40%的森林砍伐到20%的森林覆盖损失之间⁸。自1970年以来，已经减少了约17%。森林砍伐的速度随着政策的变化而变化。要找到临界点，需要将森林砍伐和气候变化作为相互作用的驱动因素，并将火灾和气候反馈作为跨尺度的相互作用的引爆机制。

随着北极变暖的速度至少是全球平均速度的两倍，亚北极地区的北方森林越来越脆弱。气候变暖已经引发了大规模的昆虫干扰和火灾的增加，导致北美北方森林的枯死，可能会使一些地区从碳汇变成碳源⁹。北极地区的永久冻土开始不可逆转地融化，并释放出二氧化碳和甲烷——这是一种比CO强30倍左右的温室气体₂超过100年的时间。

研究人员需要提高他们对主要生态系统中这些已观察到的变化的理解，以及未来的临界点可能在哪里。现有的碳储存和潜在的CO释放₂甲烷需要更好的量化。

如果全球将升温幅度控制在1.5°C以内的几率为50:50，那么全球剩余的排放预算仅为约5000亿吨(Gt)二氧化碳₂。永久冻土排放估计占20% (100 Gt CO .)₂)超出预算¹⁰这还不包括来自深层永久冻土或海底水合物的甲烷。如果森林接近临界点，亚马逊枯死病可能会再释放90亿吨二氧化碳₂和北方森林，进一步110 Gt CO .₂¹¹。全球CO总量₂如果全球温室气体排放量仍在每年40亿吨以上，那么剩下的预算几乎已经被抹去了。

全球级联

在我们看来，最明显的紧急情况是，我们正在接近一系列全球临界点，导致一种新的、更不适合居住的“温室”气候状态¹¹。相互作用可以通过海洋和大气环流发生，也可以通过增加温室气体水平和全球温度的反馈发生。或者，强烈的云反馈可能会导致全球临界点^12，13。

我们认为级联效应可能是普遍的。去年的研究¹⁴分析了横跨物理气候和生态系统的30种类型的政权转移，从南极西部冰盖的崩溃到雨林到稀树草原的转变。这表明，在一个系统中超过临界点会增加在其他系统中越过临界点的风险。在45%的可能的相互作用中发现了这种联系¹⁴。

我们认为，已经开始观察到一些例子。例如，北极海冰的消失正在加剧区域变暖，北极变暖和格陵兰岛融化正在推动淡水流入北大西洋。这可能导致了15%的放缓¹⁵自20世纪中叶以来，大西洋经向翻转环流(AMOC)——海洋全球热量和盐运输的关键部分——的影响^3.。格陵兰冰盖的快速融化和AMOC的进一步放缓可能会破坏西非季风的稳定，引发非洲萨赫勒地区的干旱。AMOC的放缓也可能会使亚马逊河干涸，扰乱东亚季风，并导致南大洋的热量积聚，这可能会加速南极冰的流失。

古记录显示了全球倾倒，例如260万年前进入冰川期的周期，以及大约100万年前它们的振幅和频率的转换，这些模型只能模拟。在8万到1万年前的最后一个冰河期内和末期，区域倾倒反复发生(Dansgaard-Oeschger和Heinrich事件)。尽管这并不能直接适用于目前的间冰期，但它突出表明，在地球轨道变化造成的相对较弱的强迫下，地球系统在多个时间尺度上都是不稳定的。现在我们用大气中的CO强烈地强迫这个系统₂浓度和全球温度上升的速度比最近一次冰川消退期间高一个数量级。

大气有限公司₂已经达到了大约400万年前上新世的水平。气温正迅速接近5000万年前始新世的水平，当时的气温比前工业时代高出14摄氏度。对气候模型来说，模拟过去的“温室”地球状态是一项挑战。一种可能的解释是，这些模型忽略了一个关键的临界点:今年发布的一种云解析模型表明，在CO含量超过1200ppm时，层积云会突然破裂₂可能导致全球变暖约8°C¹²。

IPCC将于2021年发布第六次评估报告，最新气候模型的一些早期结果表明，气候敏感性要大得多(定义为对大气CO翻倍的温度响应)₂)比以前的模型。更多的结果还在等待中，需要进一步的调查，但对我们来说，这些初步结果暗示了全球临界点是可能的。

为了解决这些问题，我们需要在地球系统中捕捉更丰富的耦合和反馈的模型，我们需要更多的数据——现在和过去的数据——以及更好的使用它们的方法。提高模式捕捉已知的过去突然气候变化和“温室”气候状态的能力，应能增强人们对其预测这些变化能力的信心。

一些科学家反驳说，全球倾倒的可能性仍然是高度推测的。我们的立场是，鉴于其巨大的影响和不可逆转的性质，任何认真的风险评估都必须考虑到证据，无论我们的理解可能仍然有限。宁可铤而走险不是负责任的选择。

如果破坏性的引爆级联能够发生，并且不能排除全球引爆点的可能性，那么这就是对文明的生存威胁。再多的经济成本效益分析也帮不了我们。我们需要改变我们处理气候问题的方法。

现在就行动

在我们看来，仅从临界点得出的证据就表明，我们正处于全球紧急状态:情况的风险和紧迫性都非常严重(见“紧急情况:算算”)。

我们认为，防止倾倒的干预时间可能已经缩短至零，而实现净零排放的反应时间最多为30年。因此，我们可能已经失去了对小费是否发生的控制。值得庆幸的是，倾倒造成损害的累积速度——以及由此带来的风险——在某种程度上仍在我们的控制之下。

我们星球的稳定性和恢复力岌岌可危。国际行动——而不仅仅是言语——必须反映这一点。