温室气体排放量的增加只是我们继续生存在地球上的几个严重的全球威胁之一 ， 减少它们是《巴黎协定》和联合国可持续发展目标等国际协议的核心 。 IIASA的研究人员与乌克兰的同事一起 ， 采取了一种新颖的方法来进一步了解人类活动排放造成的行星负担及其动态 。
为了更好地了解人类活动的负担及其在地球上的动态 ， 特别是因为它涉及温室气体（GHG）排放持续增加和全球变暖的影响 ， 来自IIASA和乌克兰利沃夫理工大学的研究人员从\"压力 - 应变\"的角度解决了这个问题 。 除了传统的教科书知识之外 ， 该团队在其模型中引入了三个表征系统的参数：延迟时间 ， 记忆和持久性 。
系统建立内存的能力可以被理解为它在其自然机制内做出反应的能力 ， 或者 ， 如果内存的积累是有限的 ， 可以理解为对未来全球系统故障的衡量标准 。 随着内存达到高度利用 ， 这种能力会大大下降 。 在这方面 ， 作者指出 ， 大约60%的地球记忆在1959年之前已经被利用了 。 持久性是指行星过程的锁定程度 ， 使得放松系统变得越来越困难 。
这三个参数在所有条件相同的情况下 ， 完全取决于地球系统的特征流变（粘弹性）行为 ， 并允许对该系统进行更深入和更新颖的见解 。 研究人员观察了向大气中排放的人造温室气体 ， 特别是二氧化碳（CO2） ， 作为地球系统的压力源 ， 并根据应力 - 应变单位调查地球的状况 。 这种观点超越了碳社区通常应用的全球碳质量平衡观点 ， 后者被广泛认为是评估地球未来是否仍将适合生命的黄金标准 。
研究人员从一氧化碳引起的压力开始21959 年至 2015 年间化石燃料燃烧和土地利用产生的排放 ， 证实了从全球观察家的角度来看 ， CO2在此期间 ， 大气中的浓度增加得相当快 。 与此同时 ， 据报道 ， 自1990年以来 ， 大气层每十年在对流层中变暖和膨胀约15至20米 ， 而部分碳已被锁定（相当缓慢）在陆地和海洋中 。 总之 ， 大气的膨胀和所谓的碳汇中碳的吸收被称为大气 - 陆地和海洋碳系统的整体应变反应 。
根据作者的说法 ， 目前尚不清楚较慢的过程（碳被汇吸收）与较快的过程（大气膨胀）相比有多可逆和发散 。 然而 ， 已知的是 ， 前一个进程记住了后者的影响 ， 后者的影响是向前发展的 。 这导致研究人员提出了三个问题 ， 即：这种全球规模的记忆 - 地球的记忆 - 可以被量化吗？耗竭的程度是多少？而且 ， 地球的记忆是否允许其持久性被量化 ， 推测两者不是相互独立的？
为了回答这些问题 ， 作者让\"记忆\"追溯到1850年 ， 假设在该日期之前人类活动的压力为零 。 他们发现 ， 自1850年以来 ， 大气 ， 陆地和海洋系统在持久性方面逐渐被困住（即 ， 放松系统将变得越来越困难） ， 而其建立记忆的能力却降低了 。 与记忆的利用同时 ， 研究发现 ， 自1850年以来 ， 持久性所针对的极限值增加了大约两到三倍 ， 如果一氧化碳的释放 ， 可以预期会进一步增加 。 2全球排放一如既往地持续 。
\"大气 ， 陆地和海洋碳系统比人们普遍认为的要脆弱得多 。 根据我们研究中的压力 - 应变见解 ， 我们预计 ， 如果不立即和可持续地扭转当前的排放趋势 ， 大气 ， 土地和海洋碳系统可能会在2050年之前被迫脱离其自然状态 。 这些见解独立于任何外部目标值 ， 例如通过全球变化研究证明的温度目标 ， 并表明对策（包括缓解和适应）的时间窗口比我们想象的要短得多 ， \"该研究的主要作者Matthias Jonas说 ， 他是IIASA探索建模的高级研究员 。
作者指出 ， 尽管他们的研究重点是大气 ， 陆地和海洋碳系统 ， 但他们遵循的压力 - 应变方法不应被视为基于质量平衡的碳循环模型的附录 。 相反 ， 它应该被视为一个独立的模型 ， 属于一套简化但仍然富有洞察力的模型 ， 这些模型在保护复杂的三维气候和全球变化模型方面提供了巨大的好处 ， 其中目前还没有应力 - 应变模型 。
这项研究刚刚发表在《地球系统动力学》杂志上 。
【应对全球气候变化的时间已经不多了】
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