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格陵兰岛正在融化的冰——内陆冰原上有蓝色的水的冰洞。
2020年12月15日16:00时

新的气候模型表明格陵兰冰盖的融化速度加快

阿伊莎经脉

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12.15.20
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15.12.2020 |4:00 PM
新的气候模型表明格陵兰冰盖的融化速度加快

根据一项新的研究,格陵兰岛巨大的冰盖在21世纪的融化速度可能比以前认为的要快。

格陵兰冰原是地球上第二大冰块,它所含的水量足以使全球海平面上升7.2米。即使未来几十年的变暖保持在较低水平,格陵兰冰盖的融化预计也会到来前所未有的速度在未来几十年中,贡献大幅贡献全球海平面上升

该研究发表于自然通讯,比较了新模型(CMIP6)和前一代模型(CMIP5)对格陵兰冰盖未来海平面上升的估计。研究发现,在CMIP6模式中,21世纪格陵兰冰盖对海平面的贡献总是高于运行相同排放情景的相应CMIP5模式。(详见碳简必威手机官网报CMIP6讲解员。)

研究发现,这主要是因为CMIP6模型预测21世纪的气温上升幅度会更大。例如,研究人员发现,在排放非常高的情况下,新模型预测到21世纪末融化季节比旧模型长22天。

总体而言,研究人员估计,在CMIP6模拟的低排放的未来情景下,格陵兰岛21世纪海平面上涨2.6厘米,在中等排放场景下,高发射场景下跌2.8厘米。

格陵兰冰盖的鸟瞰图。资料来源:Alireza Teimoury / Alamy Stock Photo。E59H97
格陵兰冰盖的鸟瞰图。资料来源:Alireza Teimoury / Alamy Stock Photo。

建模格陵兰冰盖

为了捕捉格陵兰冰原在未来一个世纪的全部可能性,该研究探索了一系列被称为代表浓度通路(rcp)。

每个RCP方案都详细描述了一种不同的气候“强迫”——人类活动导致地球系统中额外的能量。必威体育在线注册更高的强迫力导致全球温度的更大上升。

该研究侧重于其中的三种情景:RCP8.5,RCP4.5RCP2.6。他们分别描述了一个非常高排放的基线情景,一个中间情景广泛地匹配轨迹未来几十年,全球很可能也会效仿,严格的减排方案将全球变暖限制在2摄氏度以内。

研究人员使用两套气候模型耦合模型相互比较项目(CMIP),一个全球模型努力。这些都是最新的CMIP6一套模型和更老的CMIP5套件。

CMIP6中的一个关键差异是它使用五个“共享社会经济途径(ssp),这是与rcp一起出现的社会经济叙事。

CMIP6模型使用组合的RCP / SSP场景,为该地球的未来变化提供更完整的帐户。例如,CMIP6 SSP58.5情景讲述了化石燃料的经济和发展的故事,并详细介绍了它的高水平。

气候科学家露丝Mottram博士丹麦气象研究所她解释了这些情景的重要性:

“我认为重要的是要记住,SSP585和RCP8.5不是相同的场景,所以这项工作也表明了这一点如何我们到本世纪末,比最终排放量更重要。”

莫特拉姆还告诉碳简报,“我们已经从过去必威手机官网几十年观察到的格陵兰岛融化和径流中知道,CMIP5模型似乎偏低。”她补充说,CMIP6模型“更新了物理”,似乎“做得更好”。

斯蒂芬博士而他是这项研究的第一作者奥斯陆大学据说“在纸上的C必威手机官网MIP6模型有更高的分辨率和更复杂的物理学的碳简短......但是,我们需要小心,因为在这个阶段,我们不能说CMIP6世界更有可能比CMIP5世界更有可能”。

CMIP6模型运行温度更高

研究发现,CMIP5和CMIP6模式的结果之间最显著的变化之一是,后者预测21世纪的气温上升幅度更大。这一点在北极尤其明显。北极放大导致高纬度气温显著高于全球平均水平。

这项新的研究比较了CMIP5和CMIP6模式的一系列不同的RCP和SSP情景,最初关注的是CMIP5的RCP8.5和CMIP6的SSP58.5的最高排放情景。下图比较了全球变暖和北极变暖的模拟结果。

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CMIP5 RCP8.5模式(浅蓝色和深蓝色)和CMIP6 SSP58.5模式(橙色和红色)预测的21世纪变暖,北极(顶部)和全球(底部)平均气温。图表由碳简报使用必威手机官网Highcharts

该图表明,在高排放场景中,CMIP6模型在2100年之前预测全球平均温度比CMIP5型号多0.6℃。北极更明显,CMIP6模型预测1.3℃的温度升高比CMIP5型号。

霍费尔解释说,CMIP6的温度升高是由于气温升高对温室气体的敏感性。他讲碳简短:必威手机官网

“CMIP6型号似乎对温室气体排放更敏感,因此,全球温度,但尤其是北极热量超过CMIP5。因此,尽管存在类似的人体强迫水平,格陵兰将在CMIP6世界中失去更多的质量,而不是在CMIP5中。“

莫特拉姆补充说,更高的温度可能是“反馈”的结果,这些反馈强化了人为造成的变暖:

“CMIP6模型显示,北极的温度甚至更高海冰这似乎是格陵兰冰盖融化的一个重要反馈。”

该研究的作者指出,CMIP5和CMIP6模型预测的未来几十年全球气温大致相同。CMIP6模式在2050年后才开始预测比CMIP5高得多的温度。然而,这两套模型之间的差异发生在大约20年前的北极地区——大约在2030年。

格陵兰冰原的年循环

在CMIP6模拟中,更高的升温速率对格陵兰冰盖产生了连锁影响。

这可以在下面的图表中看到,它显示了在不同的模型模拟中冰原的“表面质量平衡”(SMB)。SMB比较了冰盖在一年中积累的雪量和其表面融化(即“消融”)所损失的雪量。(冰盖边缘的海洋融化和冰山断裂也会导致冰层融化。)

在今年的大部分时间,格陵兰岛的SMB通常是积极的,因为季节熔化每年夏季举行季节性升降。

这个循环可以在下面的图中看到,它显示了CMIP5和CMIP6对当前气候(浅蓝色和橙色线)和本世纪末最高排放情景(红色和深蓝色)的模拟。

1981 - 2010年格陵兰冰盖的日间大量平衡,2071-2100用于CMIP5 RCP8.5(浅蓝色,深蓝色)和CMIP6 SSP58.5(黄色,红色)。来源:而等(2020)。

从图中可以看出,1981-2010年间,CMIP5和CMIP6两种模式的差异可以忽略不计,但到21世纪末,两种模式之间存在着显著的差异。在高排放情景下,2071-2100年,CMIP5模拟的日融水峰值为150亿吨/天(Gt/天),而CMIP6模拟的日融水峰值为23Gt/天,高出50%。

此外,该论文还说,CMIP6比CMIP5的融化季节早7天开始,并延长了15天。

作者指出,这种变化大部分是由于更大的融化强度,而CMIP5和CMIP6之间的积累没有什么不同。他们得出结论说,这表明气温升高和北极放大效应是导致格陵兰岛冰盖不断融化的主要因素。

霍费尔概述了格陵兰冰原温度升高的意义:

“我们对极端高排放情景(RCP8.5和SSP585)的结果表明,在CMIP5和RCP8.5中,格陵兰岛对海平面上升的贡献大约是9.9厘米,但在CMIP6 SSP585中,这一贡献将是17.8厘米。尽管在极端高排放的情况下,人类排放产生了相同或类似的辐射强迫,但这大约是80%的高贡献。”

然而,该研究还发现,温度升高可以将降雪转变为降雨,而降雪通常会促进积累。这会影响表面Albedo.冰原反射入射阳光的程度会导致进一步融化。高排放的CMIP6情景比相应的CMIP5情景的降雨量多47%。

什么时候将在格陵兰冰板中越过阈值?

随着全球气温的上升,格陵兰冰板融化了更快 - 60%的近60%的海洋级贡献是由于表面径流增强了。

从全年平均来看,格陵兰冰盖表面的物质平衡目前是正的,这意味着积累大于融化。(虽然总计物质平衡——包括冰盖边缘的融化和冰山的消失——正变得越来越负,平均每年都是这样250年bn-tonne损失在过去的十年。)

然而,随着气候继续温暖,冰盖可以达到年表面熔化超过积聚的点,并且平均地位均衡变为负面。

政府间气候变化小组政府间气候变化委员会(IPCC) 2018年关于1.5摄氏度的特别报告他指出,“当冰层每年因表面融化而减少的数量超过因降雪而增加的数量时,这个临界值将是一个”。有用的指标格陵兰冰原的命运,因为它与其他反馈联系在一起引爆点

下面的图显示了在不同的RCP场景和使用不同的模型中何时可以跨越这个阈值。

在高排放(上)、中排放(中)和低排放(下)情景下,CMIP5(蓝色)和CMIP6(红色)的格陵兰冰盖表面质量平衡。来源:而等(2020)。

在本研究之前探讨的高排放情景中,CMIP6将在2046年前超过这一阈值,而CMIP5将在2058年前超过。超过阈值后,地表物质平衡继续下降。

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在中间排放情景(RCP4.5)中,CMIP6将在2066年达到这一阈值,而CMIP5在21世纪的任何时候都不会达到。最后,在低排放情景(RCP2.6)中,无论CMIP6还是CMIP5都不会超过阈值。

该研究指出,尽管全球辐射强制等相似水平,但格陵兰冰板的21世纪来自格陵兰冰盖的海平面贡献总是比相应的CMIP5型号更高。在低排放的未来情景中预计海平面上升预计较高2.6厘米,中发电场景较高2.8厘米,与CMIP5相比,CMIP 6中的高发射场景较高5厘米。

Mottram表示,包含多种不同的方案是本文的一个重要特征:

“这项分析的另一个好处是,虽然他们关注的是高端情景,但他们也给出了低端情景的估计,在低端情景中,他们显示出相同的效果——CMIP6对冰损失的估计高于CMIP5。”

Hofer S.等人(2020)在CMIP6中,大格陵兰冰盖对全球海平面上升的贡献,自然通讯,doi.org/10.1038/s41467-020-20011-8

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