撰文：保尔.萨特           2022年5月26日

气候变化正在将飓风推向极端。2018年，飓风迈克尔成为首个登陆佛罗里达狭长地带的5级飓风。（图片：罗伯特·马查多·诺亚/盖蒂图片社）

一项全新的研究表明，人类不仅使地球变暖，还使气候变得混乱。

这项新的研究，于4月21日发布到预印本数据库arXiv上，对人类活动对气候的全部潜在影响进行了广泛而全面的描述，而且照片也不好看。

据研究作者、葡萄牙波尔图大学物理与天文系的科学家称，虽然这项研究没有对气候模型进行完整的模拟，但它确实勾勒出了，如果我们不减少气候变化和不受限制地使用化石燃料，我们将走向何方的大致轮廓。

“气候变化的影响是众所周知的（干旱、热浪、极端现象等），”研究人员奥菲·贝尔托米在一封电子邮件中告诉《生活科学》。“如果地球系统进入混沌状态，我们将失去解决问题的所有希望。”

气候变化

地球周期性地经历着气候模式的巨大变化，从一个稳定的平衡到另一个。这些变化通常是由外部因素驱动的，如地球轨道的变化或火山活动的大规模激增。但过去的研究表明，我们现在正进入一个新阶段，一个由人类活动驱动的阶段。随着人类向大气中注入更多的碳，我们正在创造一个新的人类世时代，一个受人类影响的气候系统的时代，这是我们星球从未经历过的。

在新的研究中，研究人员将人类世的引入建模为一个相变。大多数人都熟悉材料中的相变，例如当冰块通过融化成水而从固体变为液体时，或者当水蒸发成气体时。但相变也发生在其他系统中。在这种情况下，系统就是地球的气候。特定的气候提供了规律和可预测的季节和天气，气候的阶段性转变导致了新的季节和气候模式。当气候经历阶段转变时，这意味着地球正在经历模式的突然和快速变化。

后勤问题

如果人类活动正在推动地球气候的阶段性转变，那意味着我们正在使地球形成一套新的天气模式。这些模式将是什么样的，将是气候科学最紧迫的问题之一。

地球的气候将走向何方？这在很大程度上取决于我们未来几十年的活动。例如，研究人员在研究中写道，大幅减少碳排放量将导致不同的结果，而不是什么都不改变。

为了解释人类可能做出的不同轨迹和选择，研究人员使用了一种称为逻辑图的数学工具。逻辑图很好地描述了，一些变量（例如大气中的碳量）可以增长但自然达到极限的情况。例如，科学家经常使用逻辑图来描述动物种群：动物可以继续繁殖，增加其数量，但当它们吃掉环境中的所有食物时（或者其捕食者太饥饿并吃掉它们），它们就会达到极限。

我们对环境的影响肯定在增长，而且已经超过一个世纪了。但据研究人员称，它自然会达到一个极限。例如，人类人口只能增长到如此之多，而且只能有如此多的碳排放活动，污染最终会使环境恶化。在未来的某个时候，碳排放量将达到最大限度。研究人员发现，逻辑图可以很好地捕捉碳排放量的未来轨迹。

一切都很混乱

研究人员探索了人类逻辑图可能演变的不同方式，这取决于各种因素，如我们的人口、碳减排战略的引入以及更好、更有效的技术。一旦他们发现人类碳排放量将如何随时间演变，他们就利用这一点来研究，地球气候将如何通过人类驱动的相变而演变。

最好的情况是，一旦人类达到碳排放的极限，地球的气候就会稳定在一个新的、更高的平均温度。这种高温总体上对人类不利，因为它仍然会导致海平面升高和更多极端天气事件。但至少它是稳定的：人类世看起来像以前的气候年代，只是更温暖，而且它仍然有规律的和可重复的天气模式。

但在最坏的情况下，研究人员发现地球的气候会导致混乱。的确，数学混乱。在混乱的系统中，没有平衡，也没有可重复的模式。混乱的气候会使季节从十年到十年（甚至一年变为一年）进行改变。有些年份会经历突然出现的极端天气，而另一些年份则会完全平静。甚至地球平均温度也可能剧烈波动，在相对较短的时间内，从较冷的时期波动到较热的时期。要确定地球气候的走向，将是完全不可能的。

“混沌行为意味着，即使我们非常确定地知道地球系统的当前状态，也不可能预测未来地球系统的行为，”贝尔托米说。“这意味着，任何控制和推动地球系统走向有利于生物圈宜居性的平衡状态的能力都将丧失。”

研究人员发现，最令人担忧的是，在地球大气的某个临界温度以上，一个反馈循环可能会在不可避免的混乱结果中启动。有一些迹象表明，我们可能已经越过了临界点，但现在避免气候灾难还为时不晚。