什么是气候敏感性?定义和例子

气候敏感性是科学家用来表达人类造成的二氧化碳(CO2)排放和其他温室气体之间的关系，以及这将如何影响地球上的温度变化的术语。这一领域特别关注的是，在各种行星力量对温室气体增加作出反应并进入“新常态”后，随着温室气体增加一倍，地球温度将上升多少。气候敏感性是由政府间气候变化专门委员会该机构的任务是“定期对气候变化及其影响和潜在未来风险进行科学评估”。它把这种全球性的变化用一个简单的短语表达出来，这样研究人员就可以使用它——以及它的所有含义、反馈和变化——作为更大的思想集合的简写。

自前工业时代以来，二氧化碳已从280 ppm (ppm)的水平增加到2019年为409.8 PPM．研究人员确定地知道，在我们开始燃烧被认为是历史基准的碳或其他温室气体之前，人类对大气中的碳或其他温室气体的数量没有责任。自20世纪50年代以来，二氧化碳的测量数据来自莫阿纳罗阿火山观测站;在此之前，它们是通过测量冰芯中被困气体发现的。预计排放量为560 ppm到2060年左右，是工业化前水平的两倍。

气候敏感性可以用一个方程表示，该方程考虑到地球表面温度的平均变化，考虑到输入和输出能量之间的差异。使用这个方程，气候敏感性可以计算为3摄氏度，不确定性范围为2到4.5摄氏度，这意味着如果二氧化碳翻倍，这是最可靠的模型所预测的温度变化。

What是气候敏感性参数吗?

气候敏感性参数是一个方程，用于显示该术语的具体数字和预测来自何处。由于全球气候系统的复杂性，科学家不能仅仅根据过去发生的事情来预测未来的变暖及其影响。这些复杂性包括反馈循环，一旦超过某些基准，就会加速变暖;土地利用变化;空气污染/颗粒物可能对气候的短期变化产生影响。

如果科学家们想弄清楚有多少变暖是由二氧化碳水平造成的，他们需要一个尽可能多地考虑变量的方程，同时保持计算相对简单。有几个不同的方程可以解决这个问题。

第一个方程很简单，不包含任何反馈。

在戴夫·伯顿的方程， S等于气候敏感性，我们正在求解的数字。A是人为造成的二氧化碳，占50%所以等式中的。5。T1是你所选时间段的初始全球平均温度，T2是最终全球平均温度。C1为CO2初始值，C2为最终值。

例如，让我们看看1960年(二氧化碳浓度为317 ppm)到2014年(二氧化碳浓度为399 ppm)这段时间。在这段时间里，气温在低端上升了0.5摄氏度，在高端上升了0.75摄氏度，所以取这两个数字的中点，用0.625摄氏度。

T1 = 0 T2 = 0.625

C1为317(1960年)，C2为399(2015年)，A为50%，则:

S = 0.5×(0.625 0)/((日志(399)日志(317))/日志(2))
我们可以用谷歌作为计算器找到:
S = 0.94°C /加倍

这意味着二氧化碳每增加一倍就会导致0.94°C的升温。大多数科学家认为，如果地球系统是静止的，没有反馈，就会发生近1度的升温。

考虑这些反馈对理解气候敏感性很重要。这些反馈的影响有多大——以及如何将它们纳入气候敏感性方程的权重——是气候科学家们存在分歧的地方。

例如，这是另一个解释辐射强迫的气候敏感性方程。

在这个方程中，气候敏感性是平均温度的变化乘以二氧化碳倍增所产生的辐射强迫除以辐射强迫的变化。

气候敏感性的不同估算方法

上述公式并不是唯一的气候敏感性公式。尼古拉斯·刘易斯和朱迪思·库里在一篇著名的论文中估算了辐射强迫和行星吸热。科学家们的其他论文对等式不同方面的权重略有不同，得出了不同的结果。

虽然所有的公式都在问和回答同一个问题，但它们都考虑了不同的变量。气候科学家使用的类似方程还有几十个，随着了解更多信息，输入变量的数字会定期更新。

重要的是，即使有所有这些不同的变量，气候科学家对各种方程的答案通常都落在IPCC数字提到的范围内:随着大气中的二氧化碳增加一倍，气温将变化2.5到4度，平均约3度。

辐射强迫

辐射强迫是一种科学的方法，用来描述在大气的最高水平，释放出的辐射和进入地球的辐射之间的不平衡。

当辐射强迫发生变化时，它会影响地球的温度。这反过来又影响了气候敏感性方程——这就是为什么它是理解气候敏感性的一个重要因素。

辐射强迫受几个因素的影响。一是太阳辐射的自然变化，比如取决于地球绕太阳轨道位置的波动，以及太阳耀斑和太阳输出的其他变化。

温室效应创造了条件，增加了进入大气的辐射量;气溶胶会引起云层覆盖的变化(从而增加或减少辐射)，也会影响辐射强迫。

最后，土地使用的变化，比如冰川的冰雪融化;永冻层;砍伐森林也会影响辐射强迫发生的程度。

气候反馈

气候反馈是气候敏感性难题中非常重要的一部分。反馈仅仅意味着当一件事发生改变时，它会影响到另一件事，从而在某种程度上改变第一件事。这些是过程的内部部分(不像辐射强迫，它主要来自系统外部)。

其中一些反馈对科学家来说很难提取或分离，因为它们与整个气候系统的工作方式密切相关，而另一些反馈则足够独立，因此解释它们的变化如何影响整体气候是相当简单的。

失控的反馈循环具有如此强大的力量，以至于第一件事的改变会引发快速而强烈的反馈，比其他类型的反馈循环发生得更快。

一旦气候变暖开始，有许多过程要么加剧(这里称为正反馈，因为它们加速了这一过程)，要么起到相反的作用，使气候变冷(负反馈，因为它们减缓了气候变暖)。下面是积极反馈的例子。

永久冻土融化

永久冻土是大部分北极地区常年冰冻的土壤或岩石层。一些永久冻土层位于地表，而另一些永久冻土层位于季节性冻融层以下。

当永冻层因气候变化导致的温度升高而融化时——这发生在极地地区，其升温速度是地球其他地区的两倍)，永冻层会释放出二氧化碳和甲烷。当冰冻的泥炭沼泽融化时，就会发生这种情况西伯利亚西部它形成于11000年前。甲烷是一种温室气体，其造成的变暖程度是二氧化碳的25倍，因此，如果泥炭沼泽中的甲烷被释放出来，它将导致进一步的变暖，这将融化更多的永久冻土，如此循环往复。

美国国家海洋和大气管理局2019年的一份报告称，北部永久冻土地区的碳含量几乎是目前大气中碳含量的两倍，而且这种融化已经开始，形成了可能失控的反馈循环。

分解失衡

在中纬度地区，全球变暖趋势还将增加淡水生态系统和湿地释放的甲烷。这是由于温度升高增加了生活在那里的微生物群落的天然甲烷产量。据预测，随着气候变化的进展，热带地区将变得更潮湿，那里的土壤将更快分解，限制了它们储存碳的能力。碳汇和土壤一样，对锁住二氧化碳、防止其释放到大气中很重要。

暖化导致的地下水位下降意味着泥炭沼泽将会干涸。一些会燃烧，释放出甲烷，而另一些会干燥，释放出二氧化碳。干燥的泥炭在未来储存碳的能力也会下降。

干燥的热带雨林

热带雨林很容易受到气候变化的影响，因为它们的自然平衡很容易被打破。因此，虽然一些雨林生态系统将在显著变暖的情况下崩溃，但令人担忧的不仅仅是森林的损失——雨林中的树木和其他植被也扮演着重要的碳汇的角色。当雨林消亡时，这些碳会被释放出来，而在雨林消亡时生长的植物在未来将无法储存那么多的碳。据研究人员称，那些幸存下来的热带雨林也会更难以留住碳。

森林火灾

中纬度地区的森林在夏季通常会遭遇更少的雨水和更严重、更频繁的干旱，正如美国西部和西北部已经有记录的那样。这些条件使得森林火灾在一片土地上蔓延得更快，也更常见、更热(这意味着它们在燃烧时更具破坏性)。当森林燃烧时，它会释放出储存在树木和植被中的大部分碳，所以森林火灾是大气碳增加的正反馈循环的一部分。

亚马逊雨林中规划的(开垦耕地)和意外火灾对气候变化有着类似于干燥森林的正反馈作用。

沙漠化

在干旱的地方，由于更热、更干燥的气候条件的影响，以前被森林或植被覆盖的景观已经变成或将成为沙漠。在非洲大陆一半的土地正面临着沙漠化的危险，但它影响着每一个大陆的土地。沙漠土壤支持的植物更少，这些植物保存和利用碳，腐殖质也更少，腐殖质是土壤中吸收更多碳的部分。

冰

冰，尤其是冰川冰，反射了大量的太阳能。因此，当它融化时，它下面的土地或水就会显露出来，两者都是深色的。深色会吸收而不是反射太阳能，导致气候变暖。这种变暖导致了更多的融化，无论是局部的还是整个气候系统的。

在这个系统中还发生了其他的反馈循环，比如导致海平面上升的冰融化，海平面上升导致更多的冰更快地融化，从而加速了融化。相反的情况发生在全球变冷期间，当反向系统加强自身时，冰会相对快速地积聚起来。

水蒸气

水蒸气是最丰富的温室气体。空气中能容纳多少水蒸气是由温度决定的。温度越高，由于水分子的化学性质，就能将更多的水保持在空中。因此，气温越高，空气中的水蒸气就越多，进而导致进一步变暖。

下面是负面反馈的例子。

云

温度的变化预计将改变云的覆盖、类型和分布。由于云既有负反馈效应，也有正反馈效应，所以它们可以归为两类，不同的科学研究指出了云的不同影响。但总的来说，它们的影响可能是负面的，因为云层覆盖会将阳光反射回太空，产生冷却效应。一些研究表明，如果二氧化碳浓度增加两倍，所有低洼的层积云将会分散，导致明显的额外变暖。

然而，由于云层也会在云层下方吸收热量，云层的负反馈程度取决于云层的高度和种类。

观察近年来的卫星数据并不是一个可靠的指标，因为这些数据对地区的快照更有用——当推断到行星云量时，系统中的噪声使信息变得不那么有用。由于涉及到复杂的物理，对云进行建模也是一个挑战。

黑体辐射(普朗克反馈)

的普朗克的反馈是气候反馈模型的一个非常基础的部分，在编写气候敏感性反馈方程时要考虑到这一点。当行星表面的特征吸收了太阳的能量，它们的温度就会升高，从而使周围表面和空气的温度升高——这是一个正反馈。然而，并不是所有吸收的能量都保留在地球表面;在这种情况下，它有增加热量最终返回到太空的效果。严格来说，这是一个负反馈。

植物和树木生长

随着地球变暖，许多地方越来越潮湿，更多的植物将生长得更快。当它们这样做的时候，它们会从大气中吸收二氧化碳;随着时间的推移，其中一些二氧化碳会通过植物呼吸排出，而另一些会被埋在土壤中储存。然而，这一想法也有局限性;植物生长受到其他化学物质的限制特别是氮，以及气候变化的整体影响(其中包括干旱和热应激)意味着，在许多地方，植物将无法在它们曾经生长过的地方生存或茁壮成长。

地质风化

作为地球碳循环的基本组成部分，岩石的化学风化作用可以从大气中去除二氧化碳。天气越暖和，雨水越多，这个循环就发生得越快。总的来说，与冰和水蒸气的正反馈相比，这是一个相对缓慢的过程，但可以帮助减少一些人类释放到大气中的额外二氧化碳。

气候敏感性的主要措施

气候科学家有三种主要的方法来测量气候敏感性，所以如果你在分析方程，阅读期刊文章，或者听气候科学家讨论气候敏感性，你会听到以下术语:

平衡气候敏感性

当二氧化碳水平发生变化时，它不会立即影响全球气候。由于各种各样的反馈循环和相互竞争的因素，气候需要时间来适应二氧化碳的上升——或达到平衡，因此被称为平衡气候敏感性(ECS)。

要理解这一点，想想一棵被砍倒的树中存储的碳需要多长时间才能释放:如果树被砍倒用作柴火，它会释放碳，但可能需要3-4年才能将所有的木材燃烧掉。另一个例子是海洋:太平洋最深处需要很多年才能变暖1度——即使变暖会发生，但时间尺度是非常长的。

瞬态气候响应

瞬时气候反应(TCR)是指当二氧化碳浓度翻倍时发生的更直接的变暖。这发生在ECS之前，是一种临时措施，因为额外的变暖将会到来。

地球系统的灵敏度

地球系统敏感度比ECS更能观察到更长期的变化。这一措施考虑了几十年或更长时间内的变化，如冰川移动或消失，森林覆盖移动或消失，或沙漠化的影响。

如果二氧化碳排放不减少会发生什么?

如果二氧化碳排放不减少，气候敏感性计算表明，全球气温将上升。这种平均温度的变化不会均匀分布在全球各地。在一些地方，比如北极地区，气温上升的速度是其他地区的两倍。随着气温继续上升，更多的冰川、冰和永久冻土将融化，加速并加强它们与气候变化的正反馈。

我们已经看到了气候变化对世界的影响:更频繁和更具破坏性的飓风和其他风暴，更干燥的条件为更热和更具破坏性的野火提供了条件，洪水增加，包括与海平面上升有关的洪水，影响沿海地区的地下水位和许多其他影响。我们今天看到的这些影响都是在20世纪90年代预测到的。

beplay体育官网电脑环境影响

气候变化beplay体育官网电脑对环境的影响是多样和复杂的。虽然仍有许多未知因素，但我们已经经历了许多最常见的预测效应:更多的极端风暴、更频繁和更强烈的洪水事件、海平面上升、燃烧温度更高的野火以及沙漠化加速。

但是，除了更大规模的影响之外，气候变化对环境的直接破坏性和明显影响较少。beplay体育官网电脑

动物

拥有特定生态位的动物会因气候变化而挣扎，因为这些生态位会迅速变化或移动。这将影响一系列动物，包括但不限于:

• 那些依赖冰雪覆盖的动物，如北极熊或加拿大猞猁;
• 那些只能在特定水温下生存的生物，如珊瑚和鱼类;
• 以及那些依赖季节性水的动物，也就是所谓的“短暂池”，包括一系列昆虫和两栖动物。

其他动物也会受到食物来源转移或消失的影响，这对它们的生存有着深远的影响。鸣禽已经在调整它们的迁徙路线，以应对气候变化的地形，在某些情况下，为了获取食物或水，它们不得不飞得更远，同时还要应对更多的极端天气事件和野火，据推测，这些都是最近发生的前所未有的大规模死亡事件．

植物

植物的分布和数量将受到气候变化的多层面影响。在受干旱影响的地区，一些植物将没有足够的水来生长和繁殖。其他的树，比如标志性的约书亚树，无法迅速适应不断变化的环境。

人类的影响

一个更不稳定和更具破坏性的天气系统对人类的生活和活动有巨大的影响。那些没有足够资源搬迁或重建的人将比那些生活在富裕国家或拥有个人财富的人遭受更大的痛苦。这意味着气候变化的大部分负面影响——生命的损失，以及房屋、企业和清洁水等基本资源的损失——已经并将继续由那些损失最少的人承担。

即使在人均收入较高的国家，情况也是如此。例如，由美国国家海洋和大气管理局(NOAA)等多个美国机构联合发布的《第四次国家气候评估》(Fourth National Climate Assessment)发现，美国的贫困人口和社区将受到气候变化影响的不成比例的影响。

经济学

气候变化的影响也将是昂贵的。对气候变化成本的估计取决于所包含的内容:一些研究只关注全球贸易中不断增加的灾害的成本，而另一些研究则关注破坏“免费”生态系统服务的成本——例如湿地过滤水的工作。

目前，气候敏感性的范围很广:据预测，全球气温将上升2至4.5度，二氧化碳水平将翻倍。根据剑桥大学(University of Cambridge)的一项研究，仅是气温上升程度的不确定性估计就高达10万亿美元。

人类生活

由于气候变化的影响，人们将比原本早死。在生态系统中，土著社区狩猎、采集和从事传统活动的能力将下降，而生态系统无法支持当地传统的动植物。

我们已经经过了大幅减少二氧化碳排放就能避免明显变暖的时期。