全球升温超过2℃后，一个气候临界点触发地球气候系统中其他临界过程的风险就会大幅增加。这是由荷兰乌得勒支大学和德国波茨坦气候影响研究所(PIK)作者牵头的一个国际团队开展的一项新研究的结果。2024年1月26日发表于《地球系统动力学》的该研究，阐释了最近发布的《全球临界点报告》第 1.5 章（https://global-tipping-points.org/section1/1-earth-system-tipping-points/1-5-climate-tipping-point-interactions-and-cascades/）的科学背景。这个多人作者团队梳理了目前有关临界元素之间相互作用的文献，发现其中大多数元素都是不稳定的，进一步削弱了气候系统。
世界地图上临界元素之间的相互作用。（Wunderling et al.《地球系统动力学》2024）
气候变化可能导致突然且不可逆转的环境和社会变化。有几个气候子系统已被确定在全球变暖的临界阈值被超过时，面临发生质变且往往是不可逆转的变化的风险。这些子系统被称为临界元素(TEs)，例子包括大西洋经向翻转环流（AMOC）、极地冰盖、热带雨林、永久冻土区和海洋生物圈。非线性变化可能发生在临界点(TPs)，其中参数的轻微变化或系统状态的微小扰动可能导致系统发生巨大变化，使其转变到完全不同的（通常是不希望的）状态。
在空间和时间尺度上临界元素之间的相互作用。（Wunderling et al.《地球系统动力学》2024）
虽然近期的研究加深了人们对临界元素的了解，但对它们之间的相互作用却不甚清楚。然而，大多数临界元素都是通过海洋和大气的循环系统与其他临界元素相关联的，意味着一个元素的临界可能引发另一个元素的临界，类似于多米诺骨牌效应。各种临界元素在空间和时间尺度上相互作用，从次大陆到近行星的空间尺度，从次年到千年的时间尺度。
随着人为全球变暖的持续，临界元素面临着越过临界阈值的风险（https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn7950）。这项新研究概述了目前关于临界元素相互作用，以及多米诺效应或临界级联可能性的知识。其作者团队从模型模拟、观测和概念理解以及古气候重建实例中收集了证据。“虽然不确定性很大，但我们发现有迹象显示临界元素之间的许多相互作用是不稳定的，”他们写道。
阈值最低的核心临界元素是格陵兰和西南极的巨大冰盖。它们被认为是临界级联的始发者（https://doi.org/10.5194/esd-12-601-2021）。但这些也是临界时间最长（几个世纪到几千年）的临界元素。因此，如果其临界点只在有限的时间内被越过（超调），则级联临界风险也会降低（https://doi.org/10.1038/s41558-022-01545-9）。
该团队指出，然而，如果全球温度达到全球升温水平超过2℃（或在百年时间尺度上保持在1.5℃和2℃之间），则越来越多的快速临界元素如AMOC或亚马逊雨林，也将面临临界的风险，并可能在更快的时间尺度上引发级联转变。
临界元素和其他非线性组成部分之间的相互作用。（Wunderling et al.《地球系统动力学》2024）
“尽管许多相互作用还未被详细研究，但我们发现不同的临界元素之间存在着许多潜在的关联，”共同首席作者、乌得勒支大学复杂系统科学家Anna von der Heydt解释说。“更重要的是，我们的评估表明，临界点之间的九种相互作用具有不稳定的性质，两种是稳定的，三种相互作用的性质尚不清楚。”该团队还探讨了从机器学习和地球观测中新产生方法的价值，并提出了四种方法来进一步降低临界元素之间许多关联的存在和强度的不确定性。
作者们总结指出，评估和量化临界元素的相互作用，对于推进气候临界事件和级联的适当风险分析方法具有巨大潜力，特别是因为临界元素显然不是孤立的系统，适当的风险评估工具尚待开发。为了改进风险评估，临界点研究必须更加重视潜在的相互作用。
（文/牛静美，
地球 Nuance
）
【参考来源：】
Wunderling
et al.《气候临界点的相互作用和级联：研究评述》《地球系统动力学》2024（开放获取）
https://doi.org/10.5194/esd-15-41-2024
《全球临界点报告》
https://global-tipping-points.org/
https://www.uu.nl/en/news/destabilising-interactions-in-the-climate-system-how-tipping-elements-interact
https://www.pik-potsdam.de/en/news/latest-news/destabilising-interactions-in-the-earth-system-how-climate-tipping-elements-interact
声明：
欢迎转载、转发。气象学家公众号转载信息旨在传播交流，其内容由作者负责，不代表本号观点。文中部分图片来源于网络，如涉及内容、版权和其他问题，请联系小编
(微信：qxxjgzh)
处理。
