為什麼時間是遏制氣候變化的本質

: By Timothy H. Dixon，南佛羅里達大學

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為什麼時間是遏制氣候變化的本質
3月為科學，華盛頓特區，4月29，2017。

今年夏天，我參與了格陵蘭冰蓋研究，這是研究地表融化及其對格陵蘭加速冰損失的貢獻的科學實驗的一部分。憑藉其大小，海拔和目前的凍結狀態，格陵蘭島有可能在融化時導致海平面大幅度快速增加。

當我回來時，一位非科學家的朋友問我研究表明未來海平面上升的原因。他很失望，我不能說清楚，因為分析數據需要幾年的時間。這種時間滯後在科學中很常見，但它可以使問題的溝通變得困難。對於氣候變化來說尤其如此，因為氣候變化可能需要數十年的數據收集才能看到趨勢。

最近的草案關於氣候變化的報告聯邦科學家利用數十年來捕獲的數據來評估最近的變化，如果我們不改變我們的方式，就會警告可怕的未來。然而，很少有國家以科學家認為需要的方式積極減少排放，以避免氣候變化的危險。

雖然缺乏進步令人不安，但實際上這是可以理解的。人類已經發展到專注於直接威脅。我們很難處理有時間滯後數十年甚至數百年的風險。作為一名地球科學家，我習慣於在更長的時間尺度上思考，但我認識到大多數人都沒有。我看到幾種與氣候變化爭論相關的時間滯後。如果我們希望取得進展，了解這些時間滯後以及它們如何相互作用非常重要。

同意目標

改變工業經濟的基本能源基礎並不容易或便宜，需要廣泛的公眾支持。今天，近一半的美國人 - 可能包括特朗普總統，基於他的公眾意見 - 不相信人類是現代氣候快速變化的主要原因。其他人承認人類已做出貢獻，但可能不支持嚴格的法規或大量投資回應。

在某種程度上，這些觀點反映了特殊利益集團的影響力誰受益於我們的高碳“一切照舊”的經濟體系。但它們也反映了問題的複雜性，以及科學家解釋問題的難度。正如我指出的那樣最近的書關於我們如何看待災害，1980s，1990s和2000早期關於全球變暖的科學家所作的關於全球變暖的聲明往往含糊不清，充滿了警告，這使得氣候變化懷疑論者可以通過強調圖片的不確定性來預防行動。

幸運的是，科學家們正在改善溝通。該沿海洪水，夏季熱浪和乾旱的頻率增加也可能有助於改變思想，但可能需要幾十年才能讓絕大多數美國人支持高層次的行動。

在過去的一個世紀裡，地球的平均溫度已經超過了華氏1華氏度。預計在接下來的3年中，10°F將增加100°F至XNUMX°F。

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設計更清潔的技術

技術發展也需要時間來支持我們向低碳能源未來的過渡。至少在這裡，有理由感到樂觀。幾十年前，風能和太陽能等可再生能源似乎不可能取代相當大比例的碳基能源。同樣，電動汽車似乎不太可能滿足我們運輸需求的很大一部分。今天兩者都是現實的選擇。

今年風和太陽能發電達到10美國發電量的百分比首次。電動汽車和混合動力汽車也是變得更加普遍。最近LED照明的出現和迅速採用可能會對我們的電力消耗產生影響。

由於這些發展，人類的碳足跡將在幾十年內看起來完全不同。是否足夠快以避免2攝氏度的變暖尚不清楚。

資助過渡

一旦我們最終決定進行低碳轉型並找出如何做到這一點，就會花費成本數万億美元。資本市場無法立即提供這種資金。

考慮升級美國住房市場的成本。美國有大約125百萬個家庭，其中約60百分比（75百萬）擁有自己的住房。其中大多數是單戶住宅.

如果我們假設這些住宅中至少有60百萬是單戶住宅，雙層住宅或聯排別墅，居民可以升級到太陽能光伏發電，那麼只需要一半（30百萬家庭）配備標準太陽能電池組和電池以每戶約25,000美元為代價的存儲將花費近萬億美元。我們的經濟可以在一二十年內支持這種水平的資本投資，但對於世界上大多數國家而言，它需要更長的時間。

伊利諾伊州法蘭克福菲利普斯雪佛蘭電動車太陽能充電站。新能源技術需要基礎設施來支持它們。 Phillipschevy, CC BY-SA

自然碳循環

我們向大氣中添加二氧化碳的能力大大超過了大自然去除二氧化碳的能力。碳排放和碳去除之間存在時間滯後。這個過程很複雜，有多種途徑，其中一些途徑可以運行幾個世紀。

例如，海洋表面的一些大氣二氧化碳溶解到海水中，形成碳酸根離子。與此同時，降雨在陸地上堆積岩石，慢慢將它們分開，將鈣和鎂離子洗入河流和溪流，進入海洋。這些材料結合成礦物質，如文石，方解石或白雲石，最終下沉並埋入海底沉積層。

但是，由於這個過程已經持續了許多世紀，我們今天投入大氣的大部分二氧化碳將繼續為世界加熱數百到數千年.

今天，大氣中的二氧化碳濃度剛剛超過百萬分之一的400，上升了每年約3 ppm。鑑於我們所面臨的政治，技術和經濟時間滯後，我們可能會在嚴重限制碳排放之前至少達到450-500 ppm。地球大氣層最後一次含有這麼多的二氧化碳是在幾百萬年前的上新世時期。全球氣溫是比今天的平均值高出2°C，全球海平面至少6米（接近20英尺）更高.

到目前為止，我們還沒有看到可比的溫度或海平面上升時間滯後於地球的氣候響應。我們提高的二氧化碳水平需要一段時間來觸發這種規模的影響。考慮到各種時間滯後現象，很可能我們已經超過了工業化前溫度的2°C上升 - 大多數科學家認為我們應該避免這個閾值 - 但它尚未出現在溫度計上。

我們可能無法準確預測未來的溫度或海平面將會上升多少，但我們知道，除非我們遏制碳排放，否則我們的星球將成為我們的孫子孫女及其孫子的一個非常不舒服的地方。大規模的社會變革需要時間：它們是態度和行為中許多個體變化的總和。為了盡量減少時間延遲，我們需要立即開始行動。