文摘
地球的气候正在迅速变暖,主要是因为人类活动释放的温室气体。地球的未来取决于我们的行动,一窥未来可以帮助我们做出明智的决定。气候模型是一个基于计算机的孪生地球的气候系统,和许多不同的气候模型存在因为有很多方法来描述我们生活在复杂的行星。科学家试验未来会是什么样子的通过改变大量的温室气体和粒子(污染)在气候模型在计算机气氛。通过这种方式,我们可以找出我们可以安全地排放的温室气体量,以避免危险的气候变化。目前,气候模型估计,我们最终会变暖的3°C到2100年,但这仍然可以改变取决于我们的行动。
气候模型是什么,我们为什么要使用它们?
地球的气候已经改变了很多在过去的100年里,尤其是最近。的一些变化,如冰川的融化,肉眼可见。其他人,像下雨的频率的变化,不容易看到。幸运的是,我们不能仅仅依靠我们的眼睛记录变化。科学家们已经安装仪器的所有世界各地不断测量温度的变化,雨,风,和阳光。我们甚至在空间卫星仪器,记录不仅天气与气候相关的属性的海洋,冰川,土地所有的显示地球气候的状态。
为了更好地理解观察到的气候变化背后的原因,科学家们需要做的实验。假设气候科学家想知道将会发生什么如果太平洋突然多了一倍的海盐现在。如果科学家测试了这个通过释放吨海盐到海洋中,其后果可能是灾难性的。相反,科学家们创造了一个地球的数字拷贝在电脑上。这个副本由电脑大气、海洋电脑,和电脑的土地,几乎像一个游戏1]。这台电脑复制地球的叫气候模型。在气候模型中,做实验是安全的。科学家可以添加一些海盐到海洋或删除所有的云,如果他们的愿望。科学家们用气候模型做现实的和不现实的实验,加深他们对地球气候的理解。
相信气候模型之前,科学家想检查模型正常工作,所以他们最近的过去和比较模型模拟结果与实际观测。这种被称为历史模拟实验。可以通过在1850年开始气候模型并添加污染(包括大气中的温室气体和微粒)每年,今天停止实验。增加污染是代表人类活动以来工业革命,始于1850年。使用这一历史模型,我们可以比较气候变化对我们的电脑版的地球气候变化对真正的地球,以我们的仪器在地球和空间。如果改变是相似的,我们知道我们的气候模型是正常工作,我们已经创建了一个良好的地球的气候模型。有许多气候模型,因为有多种方法来描述地球上复杂的过程。
当我们看从历史的模拟结果,我们常常平均的结果许多模型和呈现数据。例如,红色的线图1基于48气候模型!图1从气候模型显示温度变化数据,与真正的温度变化,通过测量仪器,从工业革命到2014年。这些模型的数据匹配实际的数据和说明温度升高全球变暖。红线非常接近黑色的线,所以我们可以看到,该模型做一份好工作的代表地球的温度的演化。我们还可以看到,温度增加随着时间的推移,慢慢地和更迅速。这是所谓的全球变暖。
- 图1 -历史发展的全球平均温度从48气候模型(红色)和观察(黑)从1850年到2014年。
- 光红色阴影显示了气候模型的不确定性,或者换句话说:多少模型是不同的,因为所有48人没有显示相同的温度变化。
准确的气候模型不仅可以使用估计未来,还指导未来的人类活动。气候,我们的未来取决于我们的未来行为,科学家们用气候模型来帮助我们避免危险的气候变化的发生。
我们如何评估未来气候模型?
气候变化主要是由增加引起的发射的温室气体,特别是二氧化碳(有限公司2)。一个气候模型是一个很好的工具来评估未来气候变化,因为我们可以用它来试验不同程度的污染,在未来可能发生。是不可能确切地知道有多少污染人类将来会发出,但我们可以创建不同的未来会是什么样子的故事。我们称这些故事场景。一个场景可能是整个世界合作大力减少温室气体排放,甚至捕捉有限公司2从空气中。这个场景非常希望,我们可以叫它最好的情况,或者是许多科学家,说,低排放的场景。最坏的情况是,人类继续排放越来越多的公司2将来进入大气层,就像从1850年直到今天我们所做的。
实验用气候模型通过改变执行计算机大气污染的数量每年都在未来,减少污染水平检查最好的情况或增加检查最坏的。一个气候建模和之间的区别历史模拟前面提到的是,历史模拟开始,1850年结束在今天,而建模未来从现在开始,可能会在2100年。因为我们没有任何真实的测量仪器在未来,这意味着我们不能把我们的地球模型真实地当我们看未来,这就是为什么只有一个场景是不够的。我们需要大量的气候模型,以便我们能理解最好的情况,最坏的情况,和场景。根据这些信息,我们可以做出最好的选择将塑造未来。
对未来气候模型告诉我们吗?
我们的地球的计算机模型告诉我们,地球将继续变暖在即将到来的几十年。然而,地球有多热会将直接取决于我们如何生活,我们所吃的食物,有多少我们将继续污染我们的星球。
我们所有的模型告诉我们的一件事是,我们需要减少污染迅速(图2)。如果全世界所有的国家开始减少他们的公司2今天排放,地球只会温暖了1.8°C到本世纪末。在这种乐观情况下,我们将阻止海平面上升太快,所以我们的沿海城市会不会被淹。温度不会太热种植我们的食物,并且我们还将限制热浪和干旱等极端天气事件。然而,这种乐观如果人类最好的情况只能实现减排到非常低的水平,和理想情况下为零。
- 图2——全球变暖的地球将经历在未来(2100)取决于人类温室气体的排放。
- 1.5°C的变暖是“安全”的变暖商定的政客们在2016年的巴黎。“低”是指较低的温室气体的排放,我们最终将变暖为1.8°C。在另一端,我们发现“极端”,指的是一个场景,我们极端大量排放温室气体,和世界将在2100年温暖了4.4°C。
如果我们继续污染多几十年我们停止之前,地球一定会开发一个高烧。在这些中期和高排量的故事我们的未来,地球模型将温暖了2.7°C或3.6°C。就像人体发热,温度升高几度使地球的斗争。山和在北极的冰川会完全融化。许多植物、树木和动物和人类,也会努力适应这个炎热的世界。我们当然应该努力避免这样的故事,我们的未来。
在最坏的情况下,我们不会简单地继续污染我们的星球在今天是速度,但是我们会增加我们的排放。在这样一个极端的情况下,地球会开发一个大规模的发烧和变得非常热。我们的模型地球温暖了4.4°C,这将给人类和动物带来灾难性的后果。
好消息是,一些国家已经开始减少排放,所以我们可能不会遵循这样一个极端的情况。坏消息是,我们的模型和观察低排放的故事告诉我们,最好的情况是越来越不可能,。目前我们最好的估计是,我们正走向大致3°C (2在2100年的变暖。3°C度温暖地球就会高于1.5°C的安全阈值的变暖,政治家们来自世界各地已经同意。然而,我们的模型也告诉我们,我们仍有可能保持低于1.5°C的变暖!
结论
气候模型可用于实验,在现实生活中不可能。这些模型可以用来预测未来和过去,但是我们的未来故事取决于人类将排放污染。研究者已经创建了一些未来排放的场景。气候模型表明,全球变暖可能会增加从1.8到4.4°C到2100年。目前,气候科学家估计,我们最终将全球变暖的大约3°C (2),这样的世界将与当今世界看起来很不同。非常重要的是要记住,这估计变暖并没有发生。还有时间来做出改变,将限制气候变化,甚至低排放1.8°C的变暖的场景。如果我们都一起工作为强大而快速地减少温室气体的排放,我们可以保持地球的健康和居住。
术语表
气候模型:↑气候模型是一个模型建立在计算机世界。有些气候模型比其他人更复杂。
工业革命:↑周期从1850年开始,当生产过程开始释放温室气体和微粒进入地球大气层。
全球变暖:↑测量温度增加在过去的150年里,由于增加了温室气体的排放。
发射:↑的释放,在这种情况下,进入大气。
温室气体:↑温室气体排放(温室气体)的行为温暖的空气,导致全球变暖。最著名的一个是二氧化碳。
场景:↑一个潜在的未来的样子。有很多场景为我们的未来取决于我们排放了多少污染。
历史模拟:↑气候模型实验开始,1850年结束在今天,包括排放的污染。历史模拟比较观察。
的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
引用
[1]↑威廉姆斯,j . 2020。计算气候:构建一个世界模型。前面。年轻人8:161。doi: 10.3389 / frym.2019.00161
[2]↑Hausfather, Z。彼得斯,g . p . 2020。排放一如往常的故事是误导。自然577:618 - 620。doi: 10.1038 / d41586 - 020 - 00177 - 33所示