研究突發性氣候變遷趨勢　IMPACTS科學團隊成軍 - 颱風討論

新聞來源: http://e-info.org.tw/node/37778

研究突發性氣候變遷趨勢　IMPACTS科學團隊成軍
摘譯自2008年9月22日
ENS美國加州柏克萊報導
王牧農編譯/蔡麗伶審校

美國聯邦政府已決定正視突發性氣候變遷所構成之威脅。由6個國家級實驗室科學家分派
所組成的新計畫案，將試圖界定突發性氣候變遷之可能機制，以建立綜合性電腦模型，並
在突發性氣候變遷現象發生前，作精準的預測。


多數人均認為氣候變遷是逐漸發生的現象，主要源自化石燃料的燃燒造成大氣中二氧化碳
的累積，或是普遍性的土地使用變化所形成的作用力等，造成一百年來甚至更久以來平均
溫度上升攝氏1-2度。不過科學家警告，全球溫度上升攝氏10度，也不是不可能。

服務於勞倫斯柏克萊國家實驗室（The Lawrence Berkeley National Lab）地球科學部門
，並將帶領此計劃案的克林斯（William Collins）表示，「突發性氣候變遷有許多別名
，如惡作劇、鬼牌、臨界點等。」


克林斯將協調來自6個實驗室所組成的「IMPACTS科學研究團隊」（突發性氣候轉變之量值
與或然性調查，Investigation of the Magnitudes and Probabilities of Abrupt
Climate Transitions）。此計劃案將聯合各領域專家，包含鑽研氣候過程之物理、化學
、生物地質化學層面的專家，以及建構整個地球系統的電腦模型專家。「當國家實驗室參
與者首度會面，在決定對突發性氣候變遷之最重要潛在資源時，釐清定義為首當之要。」
克林斯表示。


所謂「突發性氣候變遷」，科學家普遍同意的定義為：「比作用機制（forcing
mechanisms）所帶來的效應還快速產生的大幅度變遷，以數年到數十年，而非百年為尺度
，並長久持續發生。」

身為勞倫斯柏克萊國家實驗室氣候科學部門領導的克林斯，曾協調「社群氣候系統模型」
（Community Climate System Model）最新版本之發展──2007年與美國前副總統高爾（
Al Gore）同獲諾貝爾和平獎的「政府間氣候變遷委員會」（IPCC），就使用了這套重要
模型，作為其評估氣候變遷的物理學基礎之一。


「IMPACTS」計劃將以此電腦模型為基礎，增加新的性能和診斷，來偵測可能啟動突發性
氣候變遷的進程。參與此計劃的國家實驗室，包括了阿岡（Argonne）、洛斯阿拉莫（
Los Alamos）、勞倫斯柏克萊（Lawrence Berkeley）、勞倫斯利物慕（Lawrence
Livermore）、橡樹嶺（Oak Ridge）與西北太平洋（Pacific Northwest）等實驗室。

克林斯表示：「IMPACTS為研究突發性氣候變遷兩端途徑之一，研究途徑分別為大學和國
家實驗室，兩者將會分享一個中樞入網口，而所有參與者則會每年度集會一次。」


IMPACTS 團隊將聚焦於四種突發性氣候變遷型態。克林斯半開玩笑地稱呼這些為「啟示錄
的四騎士。」（編註：四騎士為：瘟疫、戰爭、飢荒和死亡。）這死種型態分別是：

型態一：海洋大冰原，特別是西南極大冰原的不穩定。

近40年來，科學家一直擔心全球暖化終究造成西南極大冰原近380萬立方公里的冰之斷裂
、滑落入海洋之後果。

在2006年1月，由英國政府所委任的調查報告中，英國南極勘測（The British
Antarctic Survey）負責人瑞柏利（Chris Rapley）曾指出，幅員廣大的西南極大冰原可
能開始瓦解。美國國家太空暨航空總署（NASA）資深科學家漢森（James Hansen）表示，
瑞伯利的研究報告令人憂心，「一旦一片冰原開始瓦解，可在到達一個臨界點後猛爆性地
急速斷裂。」

若此型態發生，海平面會上升6公尺，世界各地海港設施將被淹沒，環礁島嶼和島嶼群島
將會消失；部分孟加拉，緬甸，美國南方靠海灣的州（註：德州、密西西比、路易斯安那
、阿拉巴馬及佛羅里達州），及其他低漥地帶可能淹沒；威尼斯、紐奧良和許多其他城市
將會沉沒。

很明顯地，這些事件並不是「最終結果」。突發性氣候變遷可導致冰山急速融化，以及隨
後海平面以每世紀幾公尺而非幾公分的上升。

型態二：亞北極森林和南極生態系統的「正反饋機制」，造成甲烷迅速排出或地表能量平
衡大幅度改變。

地球陸地1/3以上的有機碳集中於緯線45度以北的生態系統內，大多存在土壤、泥炭地盆
地和永凍帶。生態系統和陸地生態系統、氣候、洋流中的「正反饋」（positive
feedback）機制，將快速釋放大量儲存的碳進入大氣中。

因為冰山融化帶來的「正反饋」，已加速了極北地區的全球暖化步伐。現在看來，原本僅
可在20到30年間發生的陸地生態系統變遷，可能變本加厲在北極甚至是全球地區加速發生
，變遷速度可能是原本預測的2到3倍。 （編註：正反饋，增強大氣因二氧化碳濃度增加
而產生的暖化效應。）


型態三：甲烷水合物（大量儲存在水冰中的甲烷氣體）趨於不穩定，尤其是在北極海域。


地球上極大量的碳，儲存在海底冰凍的甲烷水合物裡──很可能還超過所有可開採的化石
燃料。甲烷氣體分子以高濃縮形式被鎖在水冰裡，其濃縮量高到當冰溶化時，氣體的體積
可擴張到冰凍時固體體積的164倍高。

一般來說，即便大氣明顯暖化，高壓及低溫環境仍可確保大多數深海甲烷的穩定性。然而
在北極，甲烷水合物儲存環境的氣溫與壓力，已接近安全邊緣，在這些地點，甲烷可能突
發性釋放，造成氣後急速暖化；暖化再進一步引發更多甲烷釋放，結果會是：永凍帶融化
，深海成死亡地帶，南極的臭氧層破洞會擴大並更常發生。

型態四：生物圈和大氣間的反饋，可能導致北美洲大乾旱。

由「政府間氣候變遷委員會」（IPCC）所預測的溫室效應，將會造成墨西哥及美國西南部
等亞熱帶地區更炎熱、更乾燥的環境狀態。除了空氣和海平面溫度上升之外，還有其他效
應：風暴路徑可能往北轉移，噴射氣流將有可能穩定成新的結構。乾掉的土壤和乾熱的大
氣互動，可能啟動突發性氣候變遷。

如果乾掉的土壤和乾熱的大氣互動，並在西南部導致突發性氣候變遷，一百年前侵害北美
洲的大乾旱可能再復出。

此外，如同1930年代美國中部所發生的塵暴也會復出，並持續個十來年──1930年代的塵
暴，將曾經肥沃多產的土地和畜牧地轉變成移動的沙丘。那之前曾經更慘烈，有龐大沙堆
游移橫跨高原。

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因為有更進步的科學、更精密的模型、以及效力更強大的電腦──像能源部國家能源研究
科學計算中心（National Energy Research Scientific Computing Center）的電腦，直
到最近，科學家才有辦法建立綜合性的氣候模型。


克林斯認為，IMPACTS計畫最大的益處之一，在於結合往常相互溝通匱乏的氣候研究社群
。他說，對於關注氣候變遷以及氣候模擬的科學家們，「工作關係尚未出現。全球暖化對
人類健康最嚴重的威脅中，最糟的是營養不足，但是次要糟的是極端氣候！」

克林斯說，針對一個特定地區和特定的情況環境做預報，以高分辨率來為往後幾十年作紮
實的預測，這比上預報整個地球往後一百年的發展難度高很多。他表示：「關注氣候變遷
效應對人類之影響的人，從未邀請模擬專家來做這件事，我們希望IMPACTS將可證明這跨
領域合作的可行性。」


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