未来几十年内,由于温室气体排放的累积效应,全球和地区海平面上升的长期趋势

《Nature Climate Change》:Multi-century global and regional sea-level rise commitments from cumulative greenhouse gas emissions in the coming decades

【字体: 时间:2025年10月25日 来源:Nature Climate Change 27.1

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  海平面上升由历史及近端碳排放锁定,需考虑长期影响及区域差异。研究通过MAGICC模型量化不同排放情景下2300年全球及区域海平面锁定效应,显示当前政策下至2050年累积排放将锁定0.58米全球海平面上升,较严格减排情景高0.17米。区域层面,太平洋地区因南极冰盖消融贡献额外10%上升,而北欧等地因地壳调整呈现负增长。研究强调减排决策对千年尺度海平面升高的决定性作用,需结合多世纪模拟评估政策效果。

  全球海平面变化是气候变化的重要指标之一,它不仅影响自然生态系统,还对人类社会和经济产生深远影响。近年来,随着温室气体(GHG)排放量的增加,全球海平面持续上升,而这一过程并非一蹴而就,而是受到多种因素的长期影响,包括海洋热膨胀、冰川和冰盖的融化、陆地水储量变化以及地球重力、旋转和变形(GRD)效应等。本文旨在通过建立专门的海平面变化承诺情景和建模框架,量化21世纪累积排放对全球和区域海平面变化的长期影响,并探讨未来几十年的减缓措施如何影响未来几个世纪的海平面变化。

海平面变化的承诺是指当前和未来几十年的温室气体排放对未来的海平面变化所产生的不可逆影响。这种影响即使在温室气体排放停止后,仍会持续数百年。因此,理解海平面变化的承诺对于制定有效的适应策略至关重要。例如,沿海地区的风险管理、基础设施规划以及生态适应措施都依赖于对长期海平面变化趋势的准确预测。然而,大多数现有的海平面变化预测仅覆盖21世纪,这主要是由于对冰盖稳定性等关键过程的理解存在不足,以及使用复杂的耦合气候、海洋和冰盖模型进行多世纪模拟的计算成本较高。

为了更全面地评估不同排放情景下的长期海平面变化,本文设计了一组专门的海平面变化承诺情景。这些情景假设在不同时间点停止温室气体排放,并通过简单的气候和碳循环模型(MAGICC)来生成海平面变化的预测。MAGICC模型已被广泛用于评估不同温室气体排放路径下的全球平均海平面变化(GMSLR)和温度变化。本文还结合了其他模型,如P20海平面变化模拟器,以验证MAGICC模型的适用性和可靠性。

研究结果显示,当前的气候政策下,到2050年的温室气体排放将导致到2300年比历史排放到2020年多0.3米(可能范围为0.2至0.5米)的全球平均海平面变化。如果采取更严格的减缓措施,这一额外的承诺可能减少至0.6米(0.4至1.1米)的范围。而到2090年的排放承诺则可能达到0.8米(0.5至1.4米),其中0.6米(0.4至1.1米)可以通过严格的减缓措施避免。此外,某些地区,如太平洋岛国,由于南极冰盖的相对贡献较高,其区域海平面变化可能比全球平均水平高出约10%。

海平面变化的承诺不仅与排放路径有关,还受到多种物理过程的影响。例如,海洋热膨胀、冰川和冰盖的融化以及陆地水储量变化都会对海平面变化产生长期影响。此外,地球的重力、旋转和变形效应(GRD)在冰川和冰盖融化后也会对海平面变化产生显著影响。因此,研究海平面变化的承诺需要综合考虑这些复杂的物理过程。

在分析海平面变化的承诺时,本文采用了两种主要方法:一是使用MAGICC模型进行全球平均海平面变化的预测,二是通过区域化方法来分析不同地区的海平面变化。MAGICC模型能够将温室气体排放路径转化为全球平均海平面变化和温度变化的预测,而区域化方法则考虑了海洋动态变化、GRD效应以及当前冰川回弹(GIA)对区域海平面变化的影响。这些方法结合了多种研究结果,包括最新的冰盖稳定性评估和海洋热膨胀的观测数据。

研究结果表明,不同排放路径下的海平面变化承诺存在显著差异。例如,在SSP1-1.9(与《巴黎协定》一致的减排路径)下,到2300年的海平面变化承诺可能较低,而在SSP5-8.5(高排放路径)下,这一承诺可能高达7米。此外,区域海平面变化的承诺因地理位置和物理过程的不同而有所差异。例如,纽约、奥斯陆、钻石港和帕果帕果等地区的海平面变化承诺可能高于全球平均水平,而某些高纬度地区则可能因陆地抬升而出现海平面下降的情况。

海平面变化的承诺研究对于评估沿海地区的风险和制定适应措施具有重要意义。特别是在小岛屿发展中国家,海平面变化可能对生态系统、基础设施和居民生活产生重大影响。因此,本文的研究结果可以为这些地区提供重要的科学依据,帮助他们更好地理解和应对未来的海平面变化。同时,研究也强调了未来几十年的减缓措施对于长期海平面变化的重要性,指出即使在排放停止后,当前的排放仍会通过各种物理过程对未来的海平面变化产生影响。

尽管本文的研究方法和模型在一定程度上能够提供有价值的预测,但仍存在一些局限性。例如,模型的预测结果可能受到冰盖稳定性、海洋动态变化和陆地水储量变化等关键过程的不确定性影响。此外,区域海平面变化的预测需要考虑更多复杂的本地因素,如河流入海口的水文变化和地壳运动等,这些因素在本文的研究中未能完全涵盖。因此,未来的研究需要进一步完善模型,提高预测的准确性,并探索更多的本地化数据。

总的来说,本文的研究为理解海平面变化的承诺提供了新的视角,并强调了未来几十年的减缓措施对长期海平面变化的重要性。研究结果表明,即使在排放停止后,当前的排放仍会对未来的海平面变化产生深远影响。因此,采取严格的减缓措施,将温室气体排放控制在较低水平,是减少未来海平面变化承诺的关键。此外,研究还指出,区域海平面变化的承诺因地理位置和物理过程的不同而存在显著差异,这需要更细致的分析和更精确的模型来准确预测。最后,本文呼吁未来的研究应进一步完善海平面变化的预测模型,以更好地支持适应和减缓政策的制定。
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