By Paul Voosen
这似乎是一个很简单的问题: 地球会变得多热？然而40年来，气候科学家们一直在重复同样的不令人满意的答案: 如果人类将大气中的二氧化碳(CO2)含量从工业革命前的水平提高一倍，那么地球最终将升温1.5℃至4.5℃，这个温度范围涵盖了从仅仅令人不安的上升到灾难性上升的所有。
现在，在一个具有里程碑意义的努力中，一个由25名科学家组成的团队已经显著地缩小了这一关键因素的范围，即所谓的气候敏感性。这项评估由世界气候研究计划(WCRP)进行，并于本周在《地球物理学评论》(Reviews of Geophysics)上发表。评估依据三个方面的证据: 当代气候变暖所显示的趋势、对可以减缓或加速气候变化的反馈效应的最新理解，以及来自古代气。研究的主要作者之一，新南威尔士大学的气候科学家史蒂文 · 舍伍德说: 他们支持可能的升温范围在2.6 ℃到3.9 ℃之间。"这个数字真正控制着全球变暖的严重程度。"
这项新的研究是数十年来气候科学进步的结果，詹姆斯 · 汉森说，他是美国宇航局退休的著名气候科学家，在1979年帮助制造了第一个灵敏度范围。"这是一项令人印象深刻的全面研究，我之所以这么说，并不仅仅是因为我同意研究结果。无论是谁引导了这一切，都值得我们感激。"
人类已经排放了足够的二氧化碳，达到了百万分之560的倍增点的一半，而且许多排放情景都预示着地球将在2060年达到这个阈值。这份报告强调了这一过程的风险: 它排除了那些避免减排的人有时会引发的较温和的气候变暖水平。加州大学圣地亚哥分校(University of California，San Diego)气候政策研究员大卫•维克托(David Victor)表示: "对于那些希望得到更好结果的人来说，这些希望没有那么扎根于现实。"维克托并未参与这项研究。
世界气候研究方案的敏感性估计是为了供联合国政府间气候变化专门委员会气候变化专门委员会(IPCC)在2021年或2022年发布下一份重要报告时使用。这一估计还将为海平面上升、经济损失以及其他方面的预测提供信息。屯特大学的气候规划专家 Diana Reckien 说，对这些后果有一个更清晰的认识可以促使地方政府减少温室气体排放，适应气候变暖。"不确定性的降低可能会促使更多的司法管辖区采取行动。"
这项研究消除了最新气候模型引入的不确定性。从1979年开始，世界上第一次对二氧化碳引起的气候变化进行全面评估，历史上一直使用模型来估计敏感性。那年夏天，在马萨诸塞州伍兹霍尔由朱尔 · 查尼领导的一次会议上，科学家们发表了一篇论文，这篇论文被称为查尼报告，预测二氧化碳增加一倍，气温将升高1.5摄氏度到4.5摄氏度。这些数字(部分基于汉森开发的模型)比任何人想象的都要长: IPCC 2013年的最新报告给出了同样的范围。
最近的模型显示，这个范围可能还会更大。它们变热了，一些人预测气温会升高5 ° c，二氧化碳会翻倍，显然是因为它们渲染云层的方式，尤其是在南大洋上空。然而，这些高端模型很难准确地再现20世纪的气候，这损害了它们的可信度。这样的模型在新的评估中只起到了辅助作用，Robert Kopp 说，他是新不伦瑞克罗格斯大学的气候科学家，并没有参与这项工作。"我们现在有了足够多的独立证据，我们不需要把气候模型作为自己的线索。"
世界宗教研究计划的研究起源于2015年在巴伐利亚阿尔卑斯山脉城堡林堡的一个研讨会。许多与会者对气专委的进程不满意，希望研究物理机制如何设定敏感范围的界限。马克斯普朗克气象研究所的云科学家 Bjorn Stevens 说，他与皮埃尔-西蒙·拉普拉斯的 Sandrine Bony 共同编辑了 WCRP 的报告。舍伍德和英国气象局的气候科学家马克 · 韦伯同意领导这项工作。
他们考虑的第一个证据是现代气候变暖。自19世纪开始记录以来，地表平均温度上升了1.1摄氏度。在未来继续保持这种趋势将会导致气候变暖范围的低端。但是最近的观测表明，地球并不是一成不变地变暖; 特别是，变暖几乎没有影响到东太平洋和南大洋的部分地区，那里寒冷的深海水域涌出并吸收热量。最终，模型和古气候记录表明，这些海水将会变暖ーー不仅消除了热沉，而且还会促使其上方形成云层，从而吸收更多的热量。美国国家航空和宇宙航行局戈达德太空研究所空间站的气候科学家 Kate Marvel 说，根据这个事实调整温度预测排除了低灵敏度的估计。
第二，研究小组探讨了个别气候反馈。其中一些，如水蒸气的变暖效应，是众所周知的。但是云，它可以根据反射阳光和捕捉热量的方式来使地球变冷或变暖，长期以来一直是一个未知数。特别是，气候科学家希望了解层积云的甲板上形成的海岸线。如果它们像一些人猜测的那样，在变暖的作用下生长得更加广泛，它们可能会产生冷却效应。
几年前，一组高分辨率的云模型发现了两种反馈，它们会产生相反的效果，即云层变薄和气候变暖加剧。在这些模型中，较高的温度允许更多的干燥空气从上方穿透薄云层，防止云层变厚。与此同时，较高的二氧化碳水平在云顶附近捕获了热量，从而抑制了导致更多云层形成的湍流。从那时起，卫星就在大气层温度高于平均值的地方观测到了这种动态。斯德哥尔摩大学的气候科学家 Thorsten Mauritsen 说: "越来越多的人认为云的反馈是积极的，但不是超大的。"。
最后，研究小组查看了过去两个气候的记录，一个是20000年前最后一次冰河时期的高峰期，另一个是300万年前温暖时期的记录，最后一次大气中的二氧化碳水平与今天相似。最近的研究表明，气候敏感性不是地球的固定属性，而是随着时间的推移而变化的。例如，在温暖时期，没有冰盖可能会提高敏感度。对古代温度和二氧化碳浓度的记录使研究小组能够确定对寒冷和温暖时期的敏感度分别为2.5 ℃和3.2 ℃"这真的很全面，"亚利桑那大学的古气候学家杰西卡 · 蒂尔尼(Jessica Tierney)说，她没有参与这份报告。她说，即使是在最冷的气候状态下，气候敏感度低于2摄氏度的可能性似乎也微不足道。
收集这三条证据是一项艰巨的任务。但是将它们连接起来做出一个统一的预测就更加困难了，惊奇公司说。研究团队使用贝叶斯统计数据库来大量收集数据，这使得研究人员能够测试他们的假设是如何影响结果的。Tierney 说，贝叶斯统计的"真正优势"在于，它如何允许每个阶段的不确定性反馈到最终结果中。惊奇娱乐表示，合著者常常意见相左。"这是一个漫长而痛苦的过程。"最终的范围代表了66% 的置信区间，与 IPCC 传统的"可能"范围相匹配。世界气候研究项目小组还计算出了90% 的置信区间，温度范围在2.3℃"到4.7 ℃"之间，气温升高5℃" 以上的可能性很小。
不管怎样，这份报告有一个简单的要点，舍伍德说: 二氧化碳增加一倍几乎可以保证全球变暖超过2摄氏度。"三条主要的证据都很难与气候敏感性的低端相一致。"
近年来，气候未来的另一个不确定因素也有所减少: 全球排放量似乎不太可能达到 IPCC 15年前帮助制造的最坏情况，排除了一些极端变暖的预测。苏黎世联邦理工学院的合著者和气候科学家 Reto Knutti 说: "我们比1979年领先了数光年。"。
不幸的是，为了获得这种确定性，多年的努力付出了代价: 40年的额外排放和全球变暖，有增无减。
