什么是气候敏感性?定义和例子

气候敏感性是科学家用来表达人类导致二氧化碳（CO2）排放和其他温室气体之间关系的术语，以及如何影响地球温度变化。该地区专注于地球的温度随着温室气体的加倍增加了多少，在各种行星力量对那些增加并沉淀到“新正常”中的温室气体之后增加了多少。气候敏感度是由此使用的术语政府间气候变化专门委员会（IPCC），联合国机构任务为“关于气候变化的定期科学评估，其影响和潜在的未来风险。”它将这个星球范围内的变化置于一个简单的短语中，因此研究人员可以使用它 - 以及其所有含义，反馈和变量 - 作为更大的想法的速记。

由于前工业时间，二氧化碳从280百份（PPM）的水平增加到今天414 ppm。研究人员认为，在我们开始在行业的开始之前，人类对大气中的碳或其他温室气体的数量并不负责，这被认为是历史性的基准。自20世纪50年代以来，CO2测量来自Moana LoA火山天文台;在此之前，通过在冰芯中测量捕获的气体来发现它们。投影放排放560 ppm.大约2060年 - 这是双重工业水平。

气候敏感度可以表示为表明地球表面温度的平均变化的等式，占同兴和输出能量之间的差异。使用该方程式，气候敏感度可以计算为3摄氏度 - 不确定度为2至4.5度，这意味着如果CO2双打，则表示最强大的模型将是温度变化的。

什么是气候敏感性参数？

气候敏感性参数是用于显示该术语的特定数字和预测的等式。由于全球气候系统的复杂性，科学家不能只预测未来的变暖及其基于过去发生的影响。这些复杂性包括一旦某些基准通过，将加速变暖的反馈循环;土地利用变化;气候污染/颗粒物质的影响可能对气候变化的短期变化。

如果科学家想要弄清楚可以归咎于CO2水平的变暖程度，他们需要一个等式，该等式考虑了尽可能多的变量，而同时保持计算相对简单。有几个不同的方程可以解决这个问题。

这一方程是一个简单的等式，它不包括任何反馈。

在戴夫·伯顿的方程，S等于气候敏感度，我们正在解决的数量。a是对人造的二氧化碳的归因，其在等式中为50％所以.5。T1是您选择的时间段的初始全局平均气温，T2是最终的全局平均气温。C1是初始CO2值，C2是最终值。

例如，让我们看看1960年(二氧化碳浓度317 ppm)到2014年(二氧化碳浓度399 ppm)这段时间。在这段时间里，最低温度上升了0.5°C，最高温度上升了0.75°C，所以取这两个数字的中点，使用0.625°C。

所以T1为0，T2为0.625

C1为317(1960年)，C2为399(2015年)，A为50%，则:

S = 0.5×(0.625 0)/((日志(399)日志(317))/日志(2))
我们可以使用谷歌作为计算器找到:
S = 0.94°C /倍

这意味着每加倍CO2将导致.94°C变暖。即近1度的变暖是大多数科学家在地球的系统静态并且没有反馈的情况下会发生这种情况。

考虑这些反馈(如下面列出的，包括x、y和z)对理解气候敏感性很重要。这些反馈的影响有多大——以及如何权衡它们以纳入气候敏感性方程——是气候科学家们不同意的问题。

例如，这是另一个令人侵略性强制的气候敏感性方程。

在这种等式中，气候敏感性是平均温度的变化乘以由二氧化碳加倍除以辐射强制的变化而导致的辐射强制。

估计气候敏感性的不同方法

上面的公式不是唯一的气候敏感性公式。Nicholas Lewis和Judith Curry的一篇着名的纸张包括辐射迫使和行星热吸收的估计。其他科学家的论文对这个等式的不同方面的权重略有不同，结果也不尽相同。

尽管所有的公式都在问和回答同一个问题，但它们都考虑了不同的变量。气候科学家使用的还有几十个其他类似的方程，随着更多信息的了解，输入变量的数字会定期更新。

重要的是，即使使用所有这些不同的变量，气候科学家们对各种方程的答案通常均落入作为IPCC编号中提到的范围：在大气中有一倍的二氧化碳，平均值的变化为2.5至4度预期约3度。

辐射强迫

辐射强迫是描述辐射之间的不平衡的科学方式，在最高水平的大气中进入地球。

当辐射强制变化时，它会影响地球的温度。反过来，这影响了气候敏感性方程 - 这就是为什么它是理解气候敏感性的重要因素。

辐射强迫受几种因素的影响。一个是太阳辐射的自然变化，例如依赖地球在太阳轨道的轨道上的波动，以及太阳耀斑和太阳输出的其他变化。

温室效果，这会产生增加辐射到大气中的辐射和气溶胶的条件，这可能导致云覆盖（然后可以增加或减少辐射）的变化也会影响辐射强制。

最后，土地使用变化，如冰川融化的冰雪;永久冻土;森林砍伐也会影响辐射强迫的侵略性。

气候反馈

气候反馈是气候敏感性难题的一个非常重要的部分。反馈意味着当有一件事发生变化时，它会影响另一件事，然后以某种方式改变第一件事。这些是该过程的内部部分（与辐射强制不同，主要来自系统外部）。

这些反馈中的一些可能是对科学家撤出或孤立的挑战，因为它们如此紧密地绑定到整个气候系统如何运作，而其他反馈是足够的，而且考虑到他们的变化如何影响整体气候是相当简单的。

失控的反馈循环具有如​​此强大的力，即第一件事更改的效果会从其他类型的反馈循环循环发生得更快速和强烈的反馈。

一旦开始，有许多过程可以加剧（这里称为正反馈，因为它们加速了该过程），或者做相反，冷却气候（原因是它们正在减慢它）。以下是正反馈的例子。

永久冻土熔化

多年冻土是土壤或岩石层，主要是北极地点，保持冻结。一些永久冻土在表面级别，而其他永久冻土低于一层冻结和透气冻解的层。

当永久性的气候变化引起的温度越来越多的温度 - 这是在极地地区发生的，这种情况正在加热两倍的地球的其他区域） - Pubafrost可以释放二氧化碳和甲烷。当冰冻的泥炭沼泽融化时，就会发生这种情况西伯利亚西部，这是11,000年前的。甲烷是一种温室气体，导致比二氧化碳高25倍的温度，因此如果泥炭沼泽所含的甲烷被释放，则有助于进一步变暖，这将融化更多的永久冻土，并且循环亮起。

来自国家海洋和大气管理局的2019年报告报告称，北永冻地区含有几乎是目前在大气中的两倍多的碳，而这种熔化已经开始，创造了可能是一个失控的反馈回路。

分解不平衡

在中纬度地区，全球变暖趋势也将增加淡水生态系统和湿地释放的甲烷。这是由于温暖的温度，增加了住在那里的微生物群落的天然甲烷生产。预计热带地带较湿度随着气候变化进展而湿润，土壤将会更快地分解，限制其储存碳的能力。像土壤一样的碳水槽，对保持CO2锁定的是重要的，保护被释放到大气中。

全球变暖导致的地下水位下降意味着泥炭沼泽将会干涸。一些会燃烧，释放甲烷，而另一些会干涸，释放二氧化碳。更干燥的泥炭将来储存碳的能力也会降低。

干燥雨林

由于自然平衡很容易被抛弃，雨林非常容易受到气候变化的影响。因此，虽然一些热带雨林生态系统将在显着的变暖下崩溃，但它不仅仅是令人担忧的森林损失 - 雨林中的树木和其他植被也是一个重要的碳汇。当他们死了时，将释放碳，以及在雨林死亡时长大的植物类型将来将来不会储存多余的碳。研究人员称，那些确实生存的雨林也能不能持有碳。

森林火灾

中纬度地区的森林通常会在夏季获得较少的雨水和更严重，频繁的干旱，正如在美国西部和西北部都记录在美国西北部。这些条件使得森林火灾在土地上蔓延得更快，也更常见、更热(这意味着它们燃烧时更具破坏性)。当森林燃烧时，它会释放大部分储存在树木和植被中的碳，所以森林火灾是大气碳增加的正反馈循环的一部分。

亚马逊雨林中的计划（耕种土地）和偶然的射击有类似的积极反馈，因为干燥森林所做的。

荒漠化

在干燥的地方，由于更热的气候条件，之前森林或植被覆盖的景观已经转换为或将成为沙漠。超过非洲大陆的一半土地是荒漠化的危险，但它会影响每个大陆的土地。沙漠土壤支持较少的植物，饲养和使用碳，并且具有较少的腐殖质，捕获更多碳的土壤的一部分。

冰

冰，尤其是冰川冰，反映了大量的太阳能。因此，当它熔化时，它下面的陆地或水透露，两者都越来越暗。较暗的颜色吸收，而不是反射太阳能，导致变暖。变暖导致在本地和整个气候系统中更熔化。

其他反馈循环在该系统中进行，如冰融化促成海平面上升，这反过来又融化了更多的冰，因此这种熔化是加速的。相反的事情发生在全球冷却发作期间，随着反向系统加强本身，冰相对快速地建设。

水蒸气

水蒸气是最丰富的温室气体。空气中含有多少水蒸气是由温度决定的。温度越高，由于水分子的化学性质，更多的水能够被举起来。所以气温越高，空气中的水蒸气就越多，这就进一步加剧了气候变暖。

以下是负反馈的示例。

云

期望改变温度会改变云盖，型和分布。由于云具有负面和积极的反馈效果，因此它们可以包含在两个类别中，并且不同的科学研究指向云的不同影响。但总的来说，由于云覆盖将阳光反射到空间，产生冷却效果，因此它们的影响可能是负面的，因为云盖反射到空间中，产生冷却效果。有些研究表明，如果二氧化碳水平三倍，则所有低位划分的划分云都会分散，导致显着的额外变暖。

然而，由于云还在它们下方捕获热量，因此它们有多负面反馈取决于云的高度和种类。

从近年来看卫星数据并不是一个可靠的指标，因为数据对地区的快照更有用 - 当推断到行星云覆盖时，系统中的噪声使信息变得不太有用。由于涉及复杂的物理，建模也是云彩的挑战。

黑体辐射(普朗克反馈)

这普拉克反馈是气候反馈模型的一个非常基本的部分，并在写入气候敏感性反馈方程时考虑。当行星表面上的特征吸收太阳的能量时，它们的温度会增加并增加它们周围的表面和空气的温度 - 是正反馈。然而，并非所有吸收的能量都保留在地球表面上;在这种情况下，它具有增加热量的效果最终使其回到太空中的热量。从技术上讲，这是一个负面反馈。

植物和树木增长

随着地球在许多地方温暖并越来越湿，更多的植物将增加并更快地增长。虽然他们这样做，但他们会把CO2拉出大气;其中一些二氧化碳随着时间的推移，其中一些二氧化碳将被埋葬并储存在土壤中。但是，这个想法有一个限制;植物生长受其他化学品的限制，特别是氮气，以及气候变化的整体影响（其中干旱和热应力）意味着植物在许多地方，在历史上的地区将无法生存或茁壮成长。

地质风化

作为地球碳循环的基本部分，岩石的化学风化从大气中去除二氧化碳。它是较温暖的，下雨越多，这个周期就越越快。总的来说，这是一个相对缓慢的过程，与冰和水蒸气阳性反馈相比，但可以帮助减轻人类释放到大气中的一些额外二氧化碳。

气候敏感性的主要措施

气候科学家有三种主要方法可以测量气候敏感性，因此如果您正在分析方程，阅读期刊文章，或者听到气候科学家Deactus气候敏感度，您将听到以下术语：

平衡气候敏感性

当CO2水平变化时，它不会立即影响全球气候。由于各种反馈循环和竞争因素，气候需要适应二氧化碳 - 或达到均衡的升高，因此均衡气候敏感度（ECS）。

要了解这一点，请考虑碳储存在剪切树中的碳需要多长时间：如果树被切碎并用于木柴，它会释放碳，但可能需要3 - 4年那木头被烧毁了。另一个例子是海洋：太平洋最深处的最深处需要多年的时间来温暖 - 即使变暖会发生变暖，时间尺度很长。

瞬态气候响应

瞬态气候响应（TCR）是在二氧化碳双打时发生的更直接的变暖。这发生在ECS之前，并且是一种临时措施，因为已知额外的变暖即将到来。

地球系统敏感性

地球系统敏感性看起来比ECS更长的变化。此措施考虑到多十年或更长时间的规模的变化，如冰川移动或消失，森林覆盖的运动或消失，或荒漠化的影响。

如果不减少二氧化碳排放会发生什么?

如果没有减少二氧化碳排放，则气候敏感性计算表明温度将在全球范围内增加。平均气温的变化不会均匀地分布在全球范围内。在某些地方，如北极地区，温度以其他区域的速率增加了两倍。随着温度持续上升，更多的冰川，冰和永久冻土将融化，加速和加强与气候变化的积极反馈。

我们已经看到了气候变化对我们世界的影响：更频繁，更具破坏性的飓风和其他风暴，更干燥的条件为更热和更具破坏性的野火，洪水增加，包括与海平面上升相关的洪水沿海地区的水桌和许多其他影响。我们今天看到的这些效果都在20世纪90年代预测。

对环境造成的影响

气候变化的环境影响是多元化和复杂的。虽然仍有许多未知数，但我们已经遇到了许多最常见的预测影响：更极端的风暴，更频繁，更激烈的洪水事件，海平面上升，燃烧热的野火，加速荒漠化。

但气候变化除了对环境造成更大范围的影响外，对环境的直接破坏性和明显影响较小。

动物

由于气候变化，具有特定生态利基的动物将努力迅速变化或移动。这将影响一系列动物，包括但不限于：

• 那些依赖雪或冰盖的人，如北极熊或加拿大Lynx;
• 那些只能在特定水温下生存的生物，比如珊瑚和鱼类;
• 那些依赖季节性水的人，称为短暂池，包括一系列昆虫和两栖动物。

其他动物将受到他们的食物来源的影响或消失，这对生存产生了深远的影响。在某些情况下，歌手已经调整了他们的迁移路线来处理气候变化的景观，以进一步用于食品或水，以及更多极端天气事件和野火，这被认为是最近的背后前所未有的大规模毁灭事件。

植物

植物的分布和丰度将受到多个水平的气候变化的影响。在受干旱影响的地区，一些植物不会有足够的水来生长和再现。其他人像标志性的Joshua树一样，将无法快速适应改变条件。

人类的影响

一种更挥发和破坏性的天气系统对人类的生命和活动产生了巨大影响。搬家或重建资源较少的人将比富裕国家或有个人财富的人遭受更大的速度。这意味着大多数气候变化的负面影响 - 生命丧失，以及家庭，企业和基本资源，如清洁水 - 已经并将继续被那些最少的人承担。

即使在具有更高的人均收入的国家内，这也存在真实。例如，第四次国家气候评估，由包括Noaa在内的各种美国机构的联合出版物，发现美国的较贫穷的人民和社区将受到气候变化影响的不成比例。

经济学

气候变化效应也将昂贵。对气候变化成本的估计取决于包括的内容：一些研究看出单独灾害增加灾害的成本，而其他研究则看看“自由”生态系统服务 - 湿地所做的工作过滤水，或

气候敏感性目前具有广泛的范围：预测的2至4.5度的全球温度升高将带来一倍的二氧化碳水平。根据剑桥大学的一项研究，据剑桥大学的一项研究，据估计，温度上涨的严重增长率的不确定性仅为10万亿美元。

人类生活

由于气候变化效应，人们会比他们更早死亡。土着社区将不太能够追捕，聚集，并从事无法支持传统上发现的植物和动物的生态系统中的传统实践。

我们已经错过了通过大幅减少二氧化碳来避免显著变暖的时机。