这个夏天，地球遭遇了非同寻常的极端天气。我们最直观的感受无疑是持续的高温：包括中国在内，北半球大片区域经历了历史级别的高温天气，山火也因此而更加频繁；而在另一些地区，罕见的极端降雨导致洪灾，例如淹没了巴基斯坦全国三分之一的土地……

极端天气出现的原因是复杂的，但在这些事件背后，全球气温上升对气候系统的扰动是一项重要原因。一项近期发表于《科学》杂志的研究告诉我们，随着全球气温的持续上升，更多灾难性的气候变化将陆续出现： 在今天的温度条件下，5个危险的气候临界点可能随时被触发；而随着变暖的持续，更多临界点将面临失守的风险。

2008年，一项发表于《美国科学院院刊》的研究提出了地球气候系统的 临界要素 （tipping element）概念。达到临界点意味着气候系统的反馈增强，即使变暖停止，冰川、海洋或雨林等气候系统也会持续变化、进入新的状态。

14年后，一支国际研究团队通过对2008年至今超过200篇论文的回溯分析，结合古生物学证据、今天的观测结果、气候模型对未来的展望，最终在此前9个临界要素的基础上进行调整，提出了16个调节地球气候的临界要素（如下图所示）。尽管转变的时间尺度从数十年到数千年不等，但这些临界要素都存在超越临界点的风险。

▲调节气候变化的16个临界要素 （图片来源：参考资料[1]）

这些临界要素分别作用于生物圈、冰冻圈以及海洋/大气系统，其中9个临界要素（例如南极洲的冰川崩塌、亚马孙雨林的萎缩）会影响全球气候系统，另外7个（例如西非季风受到的扰动、热带珊瑚礁的大量死亡）则会导致区域性的后果。

这16个临界点中，有5个可能在今天的温度条件下触发，分别是： 格陵兰岛的冰川崩塌、西南极冰川崩塌、广泛的多年冻土融化、拉布拉多海对流崩溃、热带珊瑚礁大量死亡。

“我们已经观察到西南极洲与格陵兰岛的冰川、多年冻土地区、亚马孙雨林出现不稳定的迹象，大西洋翻转环流同样可能已经上演，” 论文第一作者David Armstrong McKay博士介绍道，“地球已经面临其中一些临界点的风险。随着全球气温持续升高，更多的临界点可能到来。”

▲临界要素分别对全球和区域气候的影响 （图片来源：参考资料[1]）

作为这两项研究的领导者，英国埃克塞特大学的Tim Lenton教授指出，跨越西南极洲与格陵兰岛冰川的临界点“最终将导致全球海平面额外上升10米”，尽管这样的变化需要数百年才能完全显现。

而在其他临界要素中，今天的热带珊瑚礁已经因为高温导致的漂白而大批死亡，但至少仍保留了部分恢复的机会。随着海洋温度持续上升，跨越临界点的珊瑚将不可能得到恢复。

此外，拉布拉多海对流的扰动将导致更极端的寒冬，甚至可能出现类似于14世纪至19世纪小冰期的灾难；而出现在北半球高纬度地区的多年冻土融化会加剧全球碳排放，同时改变当地的地貌……

需要指出的是，这项研究也有不完善之处。地球系统中的大量临界要素是相互联系的，这种关联将导致临界因素的气温阈值更容易达到，而目前的研究尚未考虑这一因素。目前，一个名为“临界点模型相互比较项目”的计划正试图解决这一问题。

这些结果也让我们对巴黎协定中1.5℃的升温目标产生了新的见解。根据这项研究，即使能将全球变暖控制在1.5℃以内，也无法完全避免危险的气候变化。 研究人员表示，地球正朝着2~3℃ 的升温场景前进，这使得地球将跨越大量危险的临界点，造成灾难性的后果。 为了维持适宜生存的环境，需要尽可能避免抵达这些临界点，即使是将升温减少0.1℃也十分重要。

参考资料：

[1] David I. Armstrong McKay et al, Exceeding 1.5°C global warming could trigger multiple climate tipping points, Science (2022). DOI: 10.1126/science.abn7950

[2] Risk of multiple climate tipping points escalates above 1.5°C global warming. Retrieved Sept 8th, 2022 from https://www.eurekalert.org/news-releases/963785

[3] Earth Is Teetering on The Edge of Five Disastrous Climate Tipping Points, Study Finds. Retrieved Sept 9th, 2022 from https://www.sciencealert.com/earth-is-teetering-on-the-edge-of-five-disastrous-climate-tipping-points-study-finds