科学家开发出新型二氧化碳模型

发布时间:2011-08-08浏览次数:1551

模型计算的CO2排放量的演变(左)和全球年均气温的时间变化(右)。

2007年,政府间气候变化专门委员会(IPCC)估算了不同情景下温度变化情况,而今位于德国汉堡(Hamburg)的德国马普学会气象研究所(Max Planck Institute for Meteorology)的研究人员已经取得了新的进展。他们设计了一种新型模型,确定了人类活动可以产生的最大CO2排放量,以使气候变暖不超过2℃的临界值。为此,科学家们将与碳循环有关的数据整合到计算模型中,即海洋和森林吸收和释放的CO2量。
 
国际“气候变化及其影响的全面预测”(ENSEMBLES)项目的目标在于模拟未来的全球气候变化和CO2排放量,在此基础上获得更可靠的阈值。
 
自工业革命以来,化石燃料燃烧已经使大气中的CO2浓度增加了35%左右。如果CO2排放量持续增加,那么大气中CO2浓度将未受抑制地升高,并且在本世纪末导致全球平均温度的大幅上升。利用限定了大气中CO2浓度的新模型,欧洲科学家首次计算出了为阻止全球变暖,全球CO2排放量必须减少的幅度。
 
Erich Roeckner说:“本研究的最大创新是我们已经把碳循环整合到模型中以获得碳排放数据”。根据该模型,可接受的CO2排放量将从2000年的70亿吨碳增加到2015年的最大值100亿吨。为了使大气中CO2浓度实现长期稳定,全球CO2排放量必须到2050年减少56%,并在本世纪末减少至零。尽管如此,基于这些计算结果,到2100年,全球变暖幅度仍将维持在2℃以下的阈值。从长远来看,进一步的变暖是可能的。“全球气候系统达到稳定需要几百年的时间。”
 
科学家利用一种基于已经计算出的CO2浓度的新方法,重建了CO2的历史排放轨迹。为此,Erich Roeckner和他的研究团队采用了IPCC为第五次评估报告模拟所推荐的方法:运用整合了碳循环的地球系统模型来预测了人为CO2排放量,它们与规定的CO2浓度排放轨迹相一致。在这种情况下,排放量仅仅取决于模型中人为CO2排放量被陆地和海洋所吸收的比例。利用不同的工业革命开始时间进行重复实验,有助于科学区分人为的气候变化与自然的气候变率。
 
本项研究所使用的模型是基于栅格间距为400Km的低分辨率空间格网,并考虑了大气、陆地表面、海洋(包括海冰)以及海洋陆地碳循环。
 
本研究的总体目标是模拟未来某一情景下的气候变化和CO2排放量,在该情景下,大气中CO2当量浓度将长期稳定在450 ppm,从而将全球变暖幅度的最大值控制在比工业革命前水平升高2℃以内。欧洲其他气候中心目前正在评估这些数据。Erich Roeckner认为:“一旦获得所有结果,我们就可以评估各个模型之间的差异。我们掌握的数据越有意义,我们预测的结果就越准确。”
 
相关研究论文《源于耦合气候—碳循环模拟的历史和未来的人为排放途径》(Historical and Future Anthropogenic Emission Pathways Derived from Coupled Climate-Carbon Cycle Simulations)发表在《气候变化》(Climatic Change)杂志上。(转自:科学网,来源:中国科学院对地观测与数字地球科学中心)