[论文解读] Global warming in the pipeline

James E. Hansen, Makiko Sato+15 more|arXiv (Cornell University)|Dec 8, 2022

Science and Climate Studies被引用 8

一句话总结

本文利用新生代古气候数据重新评估了平衡气候敏感度，发现快速反馈的敏感度为每平方米瓦特1.2°C。在当前温室气体强迫下，预计2100年将出现8°C的平衡变暖，2010年后由于气溶胶减少，变暖速率将加速至每年0.27°C，表明在当前政策下，2020年代将突破1.5°C，2050年前将突破2°C。

ABSTRACT

Improved knowledge of glacial-to-interglacial global temperature change implies that fast-feedback equilibrium climate sensitivity (ECS) is 1.2 +/- 0.3°C (2$σ$) per W/m$^2$. Consistent analysis of temperature over the full Cenozoic era -- including "slow" feedbacks by ice sheets and trace gases -- supports this ECS and implies that CO$_2$ was about 300 ppm in the Pliocene and 400 ppm at transition to a nearly ice-free planet, thus exposing unrealistic lethargy of ice sheet models. Equilibrium global warming including slow feedbacks for today's human-made greenhouse gas (GHG) climate forcing (4.1 W/m$^2$) is 10°C, reduced to 8°C by today's aerosols. Decline of aerosol emissions since 2010 should increase the 1970-2010 global warming rate of 0.18°C per decade to a post-2010 rate of at least 0.27°C per decade. Under the current geopolitical approach to GHG emissions, global warming will likely pierce the 1.5°C ceiling in the 2020s and 2°C before 2050. Impacts on people and nature will accelerate as global warming pumps up hydrologic extremes. The enormity of consequences demands a return to Holocene-level global temperature. Required actions include: 1) a global increasing price on GHG emissions, 2) East-West cooperation in a way that accommodates developing world needs, and 3) intervention with Earth's radiation imbalance to phase down today's massive human-made "geo-transformation" of Earth's climate. These changes will not happen with the current geopolitical approach, but current political crises present an opportunity for reset, especially if young people can grasp their situation.

研究动机与目标

• 利用冰期-间冰期全球气温变化的改进认知，重新评估平衡气候敏感度（ECS）。
• 整合新生代期间的缓慢反馈（冰盖、痕量气体）以估算辐射强迫下的长期气候响应。
• 量化由于热惯性和反馈作用，尽管当前排放仍在持续，但仍在“管道中”的延迟变暖。
• 在气溶胶排放减少和当前地缘政治温室气体轨迹下，预测未来变暖速率。
• 倡导采取紧急政策干预措施，包括碳定价、国际合作以及反照率调节，以避免灾难性变暖。

提出的方法

• 分析新生代古气候气温重建数据，估算包含快速反馈的平衡气候敏感度（ECS）。
• 利用辐射强迫数据（当前温室气体浓度导致4.1 W/m²）预测包含缓慢反馈的平衡变暖。
• 纳入气溶胶强迫（自2010年起减少）以调整瞬态变暖速率，并预测2010年后变暖加速。
• 基于历史趋势（1970–2010年为每年0.18°C）和气溶胶减少的预测，建立未来变暖速率模型。
• 利用地球辐射不平衡评估当前气候强迫的大小及已承诺变暖的程度。
• 综合政策建议，基于气候系统惯性和预测影响，强调紧迫性与全球合作。

实验结果

研究问题

• RQ1 在冰期-间冰期气温变化和快速反馈的约束下，平衡气候敏感度（ECS）是多少？
• RQ2 在新生代期间，缓慢反馈（冰盖、痕量气体）如何改变对平衡变暖的估算？
• RQ3 在气溶胶排放减少和当前辐射强迫条件下，2010年后的全球变暖速率如何预测？
• RQ4 在当前地缘政治温室气体排放轨迹下，全球气温将在何时突破1.5°C和2°C阈值？
• RQ5 需要哪些政策干预措施以避免灾难性气候影响，并使全球气温恢复至全新世水平？

主要发现

• 快速反馈的平衡气候敏感度（ECS）估计为每平方米瓦特1.2°C，95%置信区间为±0.3°C。
• 纳入缓慢反馈后，当前4.1 W/m²辐射强迫对应的平衡变暖为10°C，考虑当前气溶胶冷却后降至8°C。
• 由于气溶胶排放减少，2010年后全球变暖速率预计至少提高至每年0.27°C。
• 在当前地缘政治温室气体排放趋势下，全球变暖很可能在2020年代突破1.5°C，并在2050年前突破2°C。
• 随着全球变暖加剧，水文极端事件将加速，对生态系统和人类社会构成更高风险。
• 要实现全新世水平的全球气温，需建立全球碳定价机制、东西方合作，并可能实施反照率调节以抵消持续的气候强迫。