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150年后,碳排放将超过5600万年前“生物大灭绝”?

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 黄琨 • 2019-02-25 15:32:23 来源:前瞻网 E901G0
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碳排放

随着全球气候变化日益加剧,为了提高保护环境、减少碳排放在公众心目中的重要性,媒体常常给相关行动附加“拯救地球”的崇高意义,但是在中国科学院副院长丁仲礼看来,这种说法高看了人类。

2017年,丁仲礼在接受柴静采访时谈到了这个话题,他表示,人类拯救的只是自己,地球不需要拯救,“地球二氧化碳浓度比现在高10倍的时候有的是”。纵观地球历史,早在人类20万年前走出非洲之前,这块大地上早已经历过一轮一轮的生物爆发和灭绝。

这种观点乍一听很有道理,但是最近的一份研究报告显示,丁院长远远低估了人类技术爆炸创造的巨大成就,和它对生态的破坏程度。

研究称,只需要再经历5代人,地球上的二氧化碳排放量就会超出著名的“古新世——始新世极热事件”,而这已经是5600万年前发生的事,比智人的出现早了5000万年。

公元前5600万年,也就是白垩纪恐龙灭绝1000多万年以后,地球再次迎来了一场物种大灭绝。由于伴随着全球急剧变暖,且发生在古新世(距今6500万年-距今5300万年)和始新世(距今5300万年-距今3650万年)之间,事件被命名为“古新世——始新世极热事件”(Paleocene-Eocene Thermal Maximum,PETM)。

在整部地球地质史中,PETM是被发现变化最剧烈、强度最大的全球变暖事件,据科学手段验证,当时全球气温升高5℃,高纬度地区温度上升7℃,就连在大海中,深海的温度也上升了5℃,浅层水面温度上升了3-4℃。

上世纪80年代,全球地质学家掀起了考察南极洲沉积物的热潮。1991年,科学家在测量浮游生物化石壳中的化学同位素后发现,在距今5600万年的化石中,氧-18的含量比氧-16高,这是温度上升的明显标识。

与此同时,这些化石中的碳-12含量也相对碳-13含量要高,很可能是海洋突然吸收了大量碳-12所致。目前,主流观点基本认同,当时的世界出现了二氧化碳排放急剧升高的现象,但对二氧化碳的来源仍有争议。

不管来源如何,PETM的灾难性后果我们是知道的。在气候变暖伊始,现在保存在南极洲沉积物中的微生物物种就开始大片死亡,30-40%深海有孔虫类灭绝;水蒸气增加,进入高纬度地区,北极雨量大幅增加;海洋地壳温度升高,也推动岩浆向上运动。最终,这场持续了不到10万年的全球变暖,通过灭绝部分生物、变换地球地质条件,确定了古新世和始新世生态系统的分野。

起源于二氧化碳排放增加,表现在温度大幅上升,这相似的2点,让气候学家们经常以PETM时期作为现代气候变化比较研究的基准。最新研究则显示,今天,全球变暖的速度远超恐龙灭绝之后的任何气候变化,人类正以超出之前所有预想的速度,朝足以曾经导致生物大灭绝的碳排放量冲刺。

按照现在的势头,最快只需到2159年,自人类开始燃烧化石燃料以来排放的二氧化碳总量就能赶上PETM那数万年间的排量。2159年看似遥远,毕竟我们肯定看不到了,但是简单一算,以1代人相隔25-30岁算,2159年也就是隔着差不多4代人而已。

犹他大学地球物理学家鲍恩(Gabriel Bowen)表示:“如果人类行为保持不变,即使是有PETM这样的事件作为参照物,当今世界的碳排放速度也是前所未有的。在研究世界会因为这种干扰产生何种变化方面,我们没有什么例子可以借鉴。”

范德比尔特大学古生物学家德桑提斯(Larisa DeSantis)认为,虽然地球环境已经和千万年前天差地别,但气温升高仍可能导致许多物种灭绝,只有幸运的物种才能适应气候变化,或迁移到宜居地区。

她另外提到一点:人类用几百年向大气中排放的二氧化碳,可能要花上几千年,才能重新沉积到地壳中。

前面提到,PETM时期是现代气候变化比较研究的基准,但之前一直有一个问题——科学家只知道一个大的时间框架内的变化情况,至少是以千年为尺度,并不具备分析年均排放量的条件。这就让这个基准的实际效用大打折扣。

在研究报告中,作者金格里奇(Philip Gingerich)称他找到了一种方法,可以在相同的时间尺度上,用数学方法比较今天和PETM时期的碳排放。没有给出具体方法,但是他声称,目前的碳排放量是PETM时期的9-10倍。

到2016年为止,人类已经累计排除了1.5亿吨碳,按照目前碳排放加速增长的趋势,到2159年,人类总碳排放量就会达到PETM时期最低估计值(30000亿吨)。继续下去,到2278年,累计碳排放量将达到恐怖的71260亿吨。大气中含有2倍于生物大灭绝时期的温室气体!到时候大气层、气温、空气质量会变成什么样,难以想象。

如果过多二氧化碳进入海洋,会导致海洋酸化,这一现象在今天全球可见。事实上5500万年前也有过海洋酸化现象。随着海水PH值的下降,酸性物质会溶解掉构成骨骼的碳酸钙,导致深海生物的物种灭绝。同时,海洋酸化也会影响海洋中的浅水生物生存,特别是珊瑚礁,它们正遭遇5.5亿年前进化至今来,最为严重的一次生存危机。

另外,现有证据显示,40%的哺乳动物群的体型在PETM时期会逐渐变小,并且没有一种动物群体形变大。比如,成年始祖马在13万年之后缩小到体重只有3.9公斤的地步,仅和如今一只家猫体重差不多。这种现象可能可以用伯格曼定律解释,即恒温动物在温暖地区体形会相对变小,而在寒冷地区体形会相对变大。但是,伯格曼定律常常被用来解释热带地区生活的动物比高纬度地区生活的动物体形要小,而不是用来解释为何动物会因为全球变暖而生长成不同体形大小。

也有人认为,当大气中的二氧化碳水平升高,植物的叶子和嫩芽中的营养会流失、变硬,不利于食草动物消化。在PETM期间,这种情况可能导致动物生长速度减慢,食草动物数量减少,结果导致食肉动物捕食体形更小的猎物。

当然,这篇科学报告还是有不完美的地方,比如说,现在的地球和过去已经完全不同了,今天的气候比那时候冷得多,就算现在的碳排放量超过当时,全球气温会如何变化还很难说;2011年的一篇报告认为,PETM时期的碳是在约20000年时间中逐渐释放出来的,速度远比今天缓慢,很可能是火山间隔性爆发的结果,这和如今持续不断地排放增长有何区别,也有待研究。

最关键的一点是对人类的影响。PETM时期气候变化的过程和结果,对我们如今应对气候变化毫无帮助,毕竟,根据2013年《自然》网站发表的中科院古人类研究所倪喜军研究员等人的成果,类人猿的祖先要等到PETM 100万年以后才出现。

除此以外,研究探讨的未来只是基于一种前提——人类社会碳排放按目前的趋势加速增长。事实上,无论是从民间的舆论氛围,还是从政府方面的国际共识来看,扼制碳排放将是未来的主要基调。只要没有更多的特朗普上台,碳排放增长停滞乃至下降,都是可期之事。

今年1月,国际著名咨询机构发布了《2019全球能源展望》,其中提到,“归功于烧煤排放的下降,全球碳排放量将在2024年到达顶峰,且在2050年回落20%”。

根据这份报告,麦肯锡认为,从2035年开始,全球主要能源需求曲线将开始变得平坦,一方面,随着全球经济发展,服务业占比将持续上升;另一方面,在工业领域,由于技术进步,能源利用效率上升,终端使用产品消耗的能源也会逐年下降。在2大因素会抵消人口膨胀带来的能源需求。

在诸多能源形态中,电力需求将在2050年翻番,值得庆幸的是,到时候,50%的电力将会由可再生能源发出;天然气将成为化石能源中唯一一种需求增长的能源,到2035年会占据全球能源消耗的23%左右,此后呈缓慢下降趋势,到2050年下落至22%;石油需求将在30年代早期到达顶峰,2035年约占能源总需求的32%,2050年下滑至29%;排放量最大的煤炭需求下降得最快,到2035年,只有20%的人还在烧煤,到2050年继续下降至14%。

值得一提的是,在报告中,麦肯锡对新能源汽车的前景相当看好。他们预计,只需要5-10年,电动汽车价格就会降下来。尤其是电池组价格的下降(2017-2030,220美元-73美元),将带来汽车造价的大幅下滑。届时路上跑的都是新能源车,碳排放的重磅来源一下子就少了不少。

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