新浪科技|科学好故事|等到2100年，地球将变得有多热？_

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来源：Nature
撰写：杰夫·托尔夫森（Jeff Tollefson）
翻译：叶子
最近的霸王级寒潮，和几月前我们刚刚经历过的炙热高温，在研究人员们看来都属于气候变化等因素引发的极端天气现象。就像是发烧是身体在预警和调解自身，极端天气也是地球在拉响警报，告诉生活在地球上的生物们：地球生病了。虽然很多国家都在为改善现状作出努力，也有观点认为，这只不过是在延缓地球的病症，地球的体温是会发生周期性改变的，而我们恰好处在了温度的上升曲线上。
不论人类是否愿意，时间的车轮依旧滚滚向前。或许等全世界的领导人为庆祝2050年的到来而齐聚一堂时，他们会回忆起30年前的那场冠状病毒疫情。在对抗全球变暖的征途中，这场疫情成为了重要的转折点。世界各国纷纷联起手来对抗疫情，并就此开启了合作预防气候灾难的新时代。人们对绿色能源和新技术进行了大量投资，使得碳排放迅速减少，成功将全球气温控制在了工业前水平的约1.5℃以上。

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当然，未来也可能是另外一番情景。等到2050年、人们回忆起这场疫情时，只会将其视作抗击全球变暖的漫长征途中的一段小小插曲。尽管2020年初时，全球碳排放曾短暂地减少了一段时间，但在危机过后，各国为了恢复经济，不惜使用大量价格低廉的化石能源，导致碳排放激增，全球气温也快速上涨。照这种趋势发展下去，等到本世纪末，全球气温将增长足足5℃ 。
以上是我们未来可能面临的两种不同情况。没人知道如今这场疫情最终将如何收场，也不清楚人类最终能否成功避免一场气候大灾难。但气候研究人员需要弄清的是，不同的气温上涨水平分别会导致哪些问题的出现。因此他们设计了一系列情境，代表人类可能面临的几种未来，希望能借此弄清不同政策对碳排放造成的影响、以及地球可能做出的反应。

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预测2100年的世界
【新浪科技|科学好故事|等到2100年，地球将变得有多热？】在最乐观的情况下，各国政府能够齐心协力、大力发展低碳技术，同时减少贫困和不平等现象。而在最悲观的情况下，各国将进一步增加对廉价化石能源的使用，不惜一切代价发展经济。
研究团队利用全球气候模型模拟了这些情境的最终结局，预测地球的社会经济最终会朝哪个方向发展。这些模拟结果将为未来数年的气候研究提供借鉴，并将在联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）的下一次大型全球变暖评估中发挥关键作用。在围绕2015年巴黎协定开展的一系列全新减排举措协商中，此次研究也将扮演关键角色。

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此次研究设置的情境中包含了一种极端情况。根据该情境的预测，等到2100年，全球气温将涨至工业前水平的5℃以上。该情境在过去十多年间的气候研究中一直发挥着关键作用，但也备受批评家指责，认为其预测具有误导性，因为该情境假设的煤炭使用量高得不切实际（等到2100年将涨至当前水平的5倍）。但许多研究人员并不理会这些批评的声音，认为只要人们能理解其中隐含的假设和限制条件，设置这种高排放情境就是有价值的。例如，就算煤炭使用量不会大幅增加，假如北极永久冻土层中释放出了大量甲烷，也会造成与化石燃料使用量激增类似的效果。
“我们想了解未来有哪些风险，而不是对未来进行预测。 ”美国伊利诺伊大学香槟分校大气科学家、2017年美国国家气候评估报告第一卷的主要作者唐纳德·伍布莱斯（Donald Wuebbles）表示。科学家设计这些情境，并不是为了预测未来的碳排放量，而是为了研究不同的气候变暖程度、以及对应的经济发展模式。这些情境可以为多种领域的研究人员提供帮助：气候建模人员可以借此测试自己的模型、预测不断增加的温室气体排放量可能造成哪些影响；经济学家需要用这些情境来预测特定政策可能付出的代价；生态学家则需要借此预测全球生态系统的变化。

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“这可不是科幻小说。 ”华盛顿大学环境健康研究人员克里斯蒂·艾比（Kristie Ebi）指出，她是设计这些情境的委员会的联合主席， “我们需要用这些建模结果来预测我们的选择可能造成的后果，而如今我们可以做到这一点了。 ”
不寻常的工作
1989年4月，一群背负着预测未来重任的专家在荷兰比尔特霍芬齐聚一堂，为将于次年发表的首次IPCC评估报告做好准备。他们设计了一系列不同的情境，描述了各国将在21世纪产生多少二氧化碳和甲烷等温室气体。他们预测的未来世界从极度污染到超级洁净不等。这些模拟情境为气候建模人员提供了重要的原材料，能够帮助他们预测地球未来可能会做出哪些反应。

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自此之后， IPCC曾对主要的几种排放情境做出过几次更新。但这种情况在2006年发生了改变：由于联合国等组织向IPCC施压，认为IPCC应当对科学进行评估、而非引导，因此IPCC决定退出情境开发工作。
于是在2010年，一支由气候科学家理查德·莫斯（Richard Moss）带领的团队自行承担起了这项任务。在该团队发表的新框架下，研究人员可以创造新情境，还可以利用针对IPCC上一次气候评估所设计的情境。
该团队提供了四种对未来碳污染水平的预测结果，称其为“代表性浓度路径”（RCP）。全球各地的气候建模团队都可以用它来预测地球的命运。这些代表性浓度路径反映了不同水平的辐射效应，即温室气体排放造成的额外变暖效果。代表性浓度路径的目的并不是描述特定的排放趋势、或预测经济技术的变化。这些工作有其他研究人员来负责。他们会建立一系列温室气体排放趋势模型，仿照代表性浓度路径中的温室气体浓度变化趋势。

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莫斯指出，他们设计代表性浓度路径的初衷是为了概括科学文献中对全球变暖可能性做出的各类假设。这些预测结果之间的区别要足够大，让气候建模人员能够轻松地加以区分。其中，有一种名为RCP8.5的情境假设气温将比工业前水平高出5℃ ，尽管备受批评，但它为气候建模人员提供了一个强有力的信号，因此对研究人员格外具有吸引力。 “我们只想提供足够多的细节、帮助气候建模人员更好地开展工作而已。 ”莫斯指出， “我们从未想过给各个情境赋予不同的权重。 ”
而随着时间的流逝，这些代表性浓度路径也凭借实力得到了人们的重视。许多科学家都开始用RCP8.5代表一个不采取激进气候措施的未来世界。

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“出于各种各样的原因，采用RCP8.5的确很有诱惑力。但这种假设依然相当不现实。 ”奥斯陆国际气候研究中心的气候政策研究人员格伦·彼得斯（Glen Peters）指出， “关键在于如何权衡这些问题、以及传达清楚它所代表的含义。 ”
科罗拉多大学波尔多分校科学政策研究人员小罗杰·皮尔科（Roger Pielke Jr）指出，许多人对RCP8.5的描述都有失偏颇，认为它预测了假如一切保持现状、政府未采取任何气候政策、未来世界会变成什么模样。皮尔科表示，就连美国国家气候评估报告这样的大型科研报告都犯了这种错误，将RCP8.5默认为排放量持续激增的基线情境。而这既夸大了对全球变暖效果的预测，又夸大了政府无所作为的后果。

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伍布莱斯则对在美国气候评估报告中使用RCP8.5的决定进行了辩护。该文件中仅将RCP8.5称为一种“排放量较高”的情境，并且指出全球温室气体排放量曾一度与该情境的预测相吻合，并且一直持续了15至20年，直到2014年前后的几年，排放量增长曲线才开始逐渐放平。
此外，法国国际环境与发展中心的气候变化经济学家赛琳娜·吉瓦什（Céline Guivarch）指出， RCP8.5还提供了一种高风险情境，可以帮助科学家认识到极端气候走向可能带来哪些风险。有许多科学家认为，就算煤炭的使用量不会大幅提升，其它因素也可能造成全球气温上升5℃ ，如永久冻土层融化等。

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在代表性浓度路径于2010年发表之后，科学家原计划在两年内发布一系列全新的社会经济情境假设，可为将于2013和2014年发布的IPCC评估报告提供数据支持。该报告发现， 1950年之后的全球变暖速度在此之前的几百年、乃至一千年中都从未出现过，为2015年的巴黎气候协定奠定了基础。
但这个过程比预想的困难得多、也漫长得多。这组名为“共享社会经济路径（SSPs）的新一代情境一直到2015年方才问世。并且直到现在、全球各大气候建模中心都在为2021年的IPCC评估报告开展实验，这些情境才登上了气候研究的核心舞台。

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虽然建立在旧版代表性浓度路径的基础之上，但这些新情境首次对世界今后可能的发展方向进行了完整描述。每种情境都大致描述了世界今后可能会发生哪些变化，还假设了各国的关键人口统计学发展趋势，如人口数量、经济生产力、城市化水平和教育程度等等。建模人员可以利用这些信息模拟未来的温室气体排放量、以及对地球造成的影响。
共享社会经济路径的创始团队特意没有将任何气候政策考虑在内。艾比指出，这样一来，科学家便可自由地开展实验、分析各类政府和社会决策造成的影响。有了这种灵活性，她和其他公共卫生研究人员便可将各类气候政策造成的健康影响进行比较和对比。
“我们之前是做不到这一点的。 ”艾比指出， “如今，气候研究学界可以提出许多之前不能问的问题。 ”

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道阻且长
尽管共享社会经济路径从提出到现在只过去了几年时间，但这个世界已经发生了很大变化。当时，英国还不曾发起脱欧公投，特朗普也尚未当选美国总统，他后来承诺说凡事要以美国优先、让美国退出巴黎气候协定。
但起草共享社会经济路径的团队想象的“故事线”已经与美国等大国如今的发展路线非常接近了。当前的局势刚好与“SSP3情境”相吻合，以国家主义东山再起、区域对抗不断升级为代表。各国之间的经济竞争和保障举措可能会导致贸易战争。长此以往，各国封锁能源和食品供应的做法将导致全球发展陷入僵局。对教育和技术的投资也会不断缩减。在这样一个世界中，遏制温室气体排放将变得十分困难，适应气候变化更是会难上加难。在这种情境下，全球平均气温将激增至工业前水平的4℃以上。

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在艾比看来，这是一堂教我们学会谦卑的课程。因为在刚刚提出这种情境时，所预测的这些情况都显得如此异想天开，没人能想到事情竟会真的如此发展。但这正是关键所在。
“我们刚开始研究这些时，还没有人提出‘要把美国放在第一位’ ，英国也没有脱欧，美国和中国之间也没有发生贸易战。 ”艾比指出， “这一切确实令人难受，但你要把所有发展方向都考虑在内。毕竟，没人知道未来会是什么模样。 ”