突破危險的界限——氣候臨界點究竟是什么？

氣候臨界點是氣候變化研究的熱門領域，也是全球面臨的最大氣候風險。

關于氣候臨界點，2018年的諾貝爾經濟學獎得主威廉·諾德豪斯曾有這樣的一個比喻：一葉在水面上漂浮的獨木舟開始傾斜進水的時候，尚能保持平衡；但當傾斜角達到一定程度時，獨木舟就會傾覆——造成這個不可逆后果的傾斜角就是臨界點。同理，氣候臨界點就是氣候變化中的突變點，一旦跨過這個突變點，就會導致不可收拾的后果。

氣候臨界點的特征

聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）將氣候臨界點定義為：“全球或區域氣候從一種穩定狀態到另外一種穩定狀態的關鍵門檻。”

氣候臨界點一般有3個特點：

首先，臨界點事件一般是不可逆的，一旦突破臨界點（即被激活），系統將無法回至原來的穩定狀態。這就像往山頂推石頭，越過山頂，石頭就會急速墜落，擋都擋不住。

其次，臨界點事件難以預測，盡管人們知道有臨界點，但卻無從得知觸發的具體點。就像“泰坦尼克”號黑夜里在浮冰區航行一樣，知道有浮冰，但無法精確預測其位置，等看見浮冰的時候已經剎不住車，也拐不了彎。

最后，氣候臨界點事件一般都規模龐大，具有全球性和區域性影響，一旦觸發就會帶來毀滅性氣候影響。

由此不難看出，突破臨界點需要外部環境的驅使，比如現在人類活動引起全球變暖，是人類碳排放量不斷增加驅動的。一旦突破臨界點，僅僅憑借系統內部過程本身，就能快速產生劇烈的變化。

以高緯度永久凍土層的消融為例，俄羅斯、加拿大、北歐等地區永久凍土層內封存了大量甲烷和二氧化碳，甲烷所產生的溫室效應能力大約是二氧化碳的25倍，一旦地球溫度升高，導致寒冷地區的凍土融化，就會導致這些甲烷被釋放進入大氣，引起更強的溫室效應。

再以亞馬為例，大規模熱帶雨林的存在，本身就能夠調整濕度和降水分布，即使短暫脫離平衡，也可以通過自身的調整恢復過來，使得自身的生態系統保持平衡。然而，如果全球持續升溫，這種自我調節機制就會變弱，全球升溫一旦超過3℃，就可能使40%的亞馬孫雨林“頂梢枯死”，且這一過程一旦開始，就無法恢復，熱帶雨林會逐漸退化成稀樹草原。

毀林使得大氣低層暖干氣流上升，抑制了大氣層中水汽的向下混合，干旱加劇，使得水循環過程發生不可逆的轉變，進一步加速植被的森林退化。而在這一過程中釋放出大量的碳，又進一步加劇了溫室效應。

臨界點的觸發

臨界點的概念已提出有20年時間，20年前，聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）認為臨界點可能會在全球升溫達到5℃時才會出現。然而，IPCC2018年發布的《全球升溫1.5度特別報告》以及2019年發布的《海洋與冰凍圈特別報告》指出，一些臨界點可能在1℃到2℃升溫之間就會出現。

氣候系統是包含多個潛在臨界點元素的復雜系統，對全球具體有多少個臨界點元素的科學認知近年來不斷發展。在2008年前后，那時候學界認為可能有14個潛在成為臨界點的元素，到2018年前后認為有15個，到了2021年之后又認為有16個。今年1月，國際期刊《自然·氣候變化》（NCC）發表了北京師范大學研究人員與合作者的研究論文，指出青藏高原的冰雪可能也是一個新的臨界元素，自2008年以來，這一地區冰雪覆蓋穩定性減弱，臨界點可能已經處于激活狀態。

隨著全球溫度持續升高，氣候系統越來越逼近臨界點。2018年與2019年，澳大利亞威爾·斯特芬（Will Steffe）教授和英國蒂姆·蘭頓教授（Timothy M. Lenton）等人在《美國國家科學院院刊》（PNAS）和《自然》等期刊的文章里，梳理了地球氣候系統中的15個已知的氣候臨界點，指出其中9個關鍵系統已經處于或者即將處于臨界點狀態。

氣候系統的臨界點有高有低，按照觸發的難易程度，可以分為三個檔次：

1)  1℃~3℃，在全球增溫的這個范圍內，容易引起夏季北極海冰消融、格陵蘭島冰蓋消融、阿爾卑斯山冰川消亡、南極洲西部冰蓋消融和珊瑚礁的白化。

2)  3℃~5℃，當增溫達到這個強度時，可能會導致亞馬孫雨林向草原退化、北半球中高緯針葉林退化、季風區變化、全球海洋溫鹽環流變化。

3)  >5℃，當增溫超過5℃，極可能引起北極冬季冰雪量減少、高緯度永凍土消融釋放溫室氣體、南極洲東部冰蓋消融等。

2022年，蒂姆·蘭頓教授在《科學》期刊（Science）上刊文指出，如今全球升溫1.1℃至1.2℃，氣候臨界點的風險已經逐漸凸現，全球5個臨界點處于危險區（格陵蘭冰蓋、西南極冰蓋、低緯珊瑚礁、北半球凍土、巴倫支海海冰）。如果全球升溫達到1.5℃，可能會觸發4個臨界點，并使得另外5個臨界點進入危險區；若全球升溫達到2℃以上，將觸發更多臨界點。

臨界點間的多米諾效應

當一個臨界點被觸發之后，可能會像推倒多米諾骨牌一樣，推動地球氣候系統倒向另外一個臨界點，放大氣候變化的影響。由于這些可成為臨界點的系統自身規模宏大，要阻止整排多米諾骨牌的倒下異常困難，從而較易引起氣候、人類和生物系統發生大規模災難甚至是毀滅級的氣候破壞。

這種“多米諾”骨牌式的正反饋過程，會使得地球氣候系統突破一個個臨界點，徹底脫離過去百萬年以來的冰期-間冰期的循環，導致失控增溫（runaway warming），最終導致“熱室地球”（Hothouse Earth）時代的到來。

在“熱室地球”狀況下，全球平均氣溫較工業革命前高4℃至5℃，這將超過數百萬年間冰期的最高溫，甚至比中新世時期溫度還高，屆時，地球上許多地方的宜居性將大打折扣。洪澇地區的暴風雨強度和頻次將大大增強，全球范圍內的干旱和酷暑也會愈加劇烈。格陵蘭和南極洲的冰蓋融化，大量淡水注入海洋，海平面將會比今天高60米以上。這種結果是毀滅性的，因為全球三分之二的特大城市均處于海拔低于10米的區域，約24億人生活在距離海岸線不及100千米的沿海地區。

值得警惕的是，有些區域性氣候可能已經越過了自身的臨界點，例如北美西部過去20年的高溫和干旱幾乎是過去1200年里最為嚴重的時期，這導致區域山火頻發，大片森林消失。這些森林是在過去數百年里全球溫度比現在更低的環境里生長出來的，在現在變暖的世界里，不見得能恢復原來的物種和生態。

另外，在亞洲中部的蒙古國，持續性溫度升高和干旱，再加之過度放牧導致草原退化，已經使當地出現了大規模不可逆轉的生態變化，被不少研究人員認為已經越過了臨界點。

在希臘神話中，西西弗斯（Sisyphus）觸犯了眾神遭受懲罰，被迫推著一塊巨石上山，每次未到山頂就又滾下山坡，即使到了山頂，巨石也無法穩定存在，又滾回山腳下面。氣候臨界點就像山頂，一旦越過了這個點，全球氣候就會像滾落的巨石一樣，不可逆轉，不受控制，且加速進行，這才是全球變暖中我們得高度警惕的風險。