氣候臨界點是氣候變化研究的熱門領(lǐng)域，也是全球面臨的最大氣候風(fēng)險。關(guān)于氣候臨界點，2018年的經(jīng)濟學(xué)諾獎得主威廉·諾德豪斯曾比喻：一葉在水面上漂浮的獨木舟開始傾斜進水的時候，尚能保持平衡；但當(dāng)傾斜角達到一定程度時，獨木舟就會傾覆——造成這個不可逆后果的傾斜角就是臨界點。同理，氣候臨界點就是氣候變化中的突變點，一旦跨過這個突變點，就會導(dǎo)致不可收拾的后果。

聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）將氣候臨界點定義為：“全球或區(qū)域氣候從一種穩(wěn)定狀態(tài)到另外一種穩(wěn)定狀態(tài)的關(guān)鍵門檻”。氣候臨界點一般有3個特點:

1） 臨界點事件一般是不可逆的，一旦突破臨界點（即被激活），系統(tǒng)將無法回至原來的穩(wěn)定狀態(tài)。這就像給山頂推石頭，越過山頂，石頭就會急速墜落，擋都擋不住。

2） 臨界點事件難以預(yù)測，盡管人們知道有臨界點，但卻無從得知觸發(fā)的具體點。就像泰坦尼克號黑夜里在浮冰區(qū)航行一樣，知道有浮冰，但無法精確預(yù)測，等看見浮冰的時候剎不住車也拐不了彎。

3） 氣候臨界點事件一般都規(guī)模龐大，具有全球性和區(qū)域性影響，一旦觸發(fā)就會帶來毀滅性氣候影響。

不難看出，突破臨界點需要外部環(huán)境的驅(qū)使，比如現(xiàn)在人類活動引起全球變暖，是人類碳排放量不斷增加驅(qū)動的。一旦突破臨界點，僅僅憑借系統(tǒng)內(nèi)部過程本身，就能快速產(chǎn)生劇烈的變化。以高緯度永久凍土層的消融為例，俄羅斯、加拿大、歐洲北部等地區(qū)永久凍土層內(nèi)封存大量甲烷和二氧化碳，甲烷所產(chǎn)生的溫室效應(yīng)能力大約是二氧化碳的25倍，一旦地球溫度升高，導(dǎo)致寒冷地區(qū)的凍土融化，就會導(dǎo)致甲烷釋放，引起更強的溫室效應(yīng)。

再以亞馬孫雨林為例，大規(guī)模熱帶雨林的存在，本身能夠調(diào)整濕度和降水分布，即使短暫脫離平衡，也可以通過自身的調(diào)整恢復(fù)過來，使得自身的生態(tài)系統(tǒng)保持平衡。然而如果持續(xù)升溫，這種自我調(diào)節(jié)機制就會變?nèi)酰蛏郎匾坏┏^3℃，就可能使40%的亞馬孫雨林“頂梢枯死”，且這一過程一旦開始，就無法恢復(fù)，熱帶雨林會逐漸退化成稀樹草原(Zemp et al., 2017)。毀林使得大氣低層暖干氣流上升，抑制了大氣層中水汽的向下混合，干旱加劇，水循環(huán)過程發(fā)生不可逆的轉(zhuǎn)變，進一步加速植被的森林退化(Xu et al., 2022)。而在這一過程中釋放出大量的碳，又進一步加劇了溫室效應(yīng)。

臨界點概念已提出有20年時間，20年前，IPCC認(rèn)為臨界點可能會在全球升溫達到5℃時才會出現(xiàn)。然而IPCC 2018年發(fā)布的《全球升溫1.5度特別報告》以及2019年發(fā)布的《海洋與冰凍圈特別報告》指出，一些臨界點可能在1℃到2℃升溫之間就會出現(xiàn)。

氣候系統(tǒng)是包含多個潛在臨界點元素的復(fù)雜系統(tǒng)，對具體有多少個臨界點元素的科學(xué)認(rèn)知不斷發(fā)展。在2008年前后，那時候認(rèn)為可能有14個潛在成為臨界點的元素，到2018年前后認(rèn)為有15個，到了2021之后認(rèn)為有16個。最近NCC發(fā)表了北京師范大學(xué)研究人員與合作者的研究論文(Liu et al., 2023)，指出青藏高原的冰雪可能也是一個新的臨界元素，這一地區(qū)冰雪覆蓋自2008年以來穩(wěn)定性減弱，可能已經(jīng)處于激活狀態(tài)。

隨著全球溫度持續(xù)升高，氣候系統(tǒng)越來越逼近臨界點。2018和2019年澳大利亞威爾·斯特芬（Will Steffe）教授和英國蒂姆·蘭頓教授（Timothy M. Lenton）等人在PNAS(Steffen et al., 2018)和Nature (Lenton et al., 2019)等文章里，梳理了地球氣候系統(tǒng)中的15個已知的氣候臨界點，指出其中9個關(guān)鍵系統(tǒng)已經(jīng)處于或者即將處于臨界點狀態(tài)。

氣候系統(tǒng)的臨界點有高有地，按照觸發(fā)的難易程度，可以分為三個檔次：

1) 1℃~3℃，在全球增溫的這個范圍內(nèi)，容易引起夏季北極海冰消融、格陵蘭島冰蓋消融、阿爾卑斯山冰川消亡、南極洲西部冰蓋消融和珊瑚礁的白化。

2) 3℃~5℃，當(dāng)增溫達到這個強度時，可能會導(dǎo)致亞馬孫雨林向草原退化、北半球中高緯針葉林退化、季風(fēng)區(qū)變化、全球海洋溫鹽環(huán)流變化。

3) >5℃，當(dāng)增溫超過5℃，極可能引起北極冬季冰雪量減少、高緯度永凍土消融釋放溫室氣體、南極洲東部冰蓋消融等。

2022年，蒂姆·蘭頓教授在Science上的文章(Armstrong McKay et al., 2022)指出，在如今升溫1.1-1.2°C時，氣候臨界點風(fēng)險已經(jīng)逐漸凸現(xiàn)，全球5個臨界點處于危險區(qū)（格陵蘭冰蓋、西南極冰蓋、低緯珊瑚礁、北半球凍土、巴倫之海海冰）。如果全球升溫達到1.5攝氏度，可能會觸發(fā)4個臨界點，并使得另外5個臨界點進入危險區(qū)；若全球升溫達到2攝氏度以上，將觸發(fā)更多臨界點。

當(dāng)一個臨界點被觸發(fā)之后，可能會像推倒多米諾骨牌一樣，推動地球系統(tǒng)倒向另外一張牌，放大氣候變化的影響。由于這些能成為臨界點的系統(tǒng)自身規(guī)模宏大，要阻止整排多米諾骨牌的倒下異常困難，從而較易引起氣候、人類和生物系統(tǒng)發(fā)生大規(guī)模災(zāi)難甚至是毀滅級的氣候破壞。

這種“多米諾”骨牌式的正反饋過程，會使得地球氣候系統(tǒng)突破一個個臨界點，徹底脫離過去百萬年以來的冰期-間冰期的循環(huán)，導(dǎo)致失控增溫（runaway warming），最終導(dǎo)致“熱室地球”（Hothouse Earth）時代的到來。在“熱室地球”狀況下，全球平均氣溫較工業(yè)革命前高4-5℃以上，這將超過數(shù)百萬年間冰期的最高溫，甚至比中新世時期溫度還高，屆時，地球上許多地方的宜居性將大打折扣。洪澇地區(qū)的暴風(fēng)雨強度和頻次將大大增強，全球范圍內(nèi)的干旱和酷暑也會愈加劇烈。西南極洲、格陵蘭和東南極洲的冰蓋融化，大量淡水注入海洋，海平面將會比今天高60米以上。這種結(jié)果是毀滅性的，因為全球三分之二的特大城市均處于海拔低于10米的區(qū)域，約24億人生活在距離海岸線不及100千米的沿海地區(qū)。

值得警惕的是，有些區(qū)域性氣候可能已經(jīng)越過了自身的臨界點，例如北美西部的過去20年的高溫和干旱幾乎是過去1200年里最為嚴(yán)重的時期(Williams et al., 2022)，這導(dǎo)致區(qū)域山火，大片森林消失。這些森林是過去數(shù)百年里全球溫度比現(xiàn)在更低的環(huán)境里生長出來的，在現(xiàn)在變暖的世界里，不見得能恢復(fù)回原來的物種和生態(tài)。另外亞洲中部蒙古國地區(qū)，持續(xù)性溫度升高和干旱，再加之過度放牧導(dǎo)致草原退化，已經(jīng)出現(xiàn)了大規(guī)模不可逆轉(zhuǎn)的生態(tài)變化，被不少研究人員認(rèn)為已經(jīng)越過了臨界點(Zhang et al., 2020)。

在希臘神話中，西西弗斯（Sisyphus）觸犯了眾神遭受懲罰，推著一塊巨石上山，每次未到山頂就又滾下山坡，即使到了山頂，巨石也無法穩(wěn)定存在，又滾回山腳下面。因此氣候臨界點就像山頂，一旦越過了這個點，全球氣候就會像滾落的巨石一樣，不可逆轉(zhuǎn)，不受控制，且加速進行，這才是全球變暖中我們得高度警惕的風(fēng)險。

參考文獻

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