氣候敏感度
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氣候敏感度是衡量在特定因素導致其氣候系統發生變化後地球表面將冷卻或變暖的程度，例如大氣二氧化碳（CO2）濃度增加一倍時地球表面將變暖多少。 [1]用技術術語來說，氣候敏感度是全球平均地表溫度響應輻射強迫的平均變化，它驅動地球輸入和輸出能量之間的差異。 [2]氣候敏感度是氣候科學中的一項關鍵指標， [3]也是氣候科學家的重點領域，他們希望了解人為全球變暖的最終後果。
地球表面變暖是大氣二氧化碳增加以及其他溫室氣體（如一氧化二氮和甲烷）濃度增加的直接後果。溫度升高對氣候系統有次要影響，例如使大氣中水蒸氣增加，而水蒸氣本身也是一種溫室氣體。科學家們並不確切地知道氣候反饋有多強烈，而且很難預測溫室氣體濃度給定增加將導致的準確變暖量。如果氣候敏感度被證明是科學估計的偏高，那麼《巴黎協定》將全球變暖限制在2攝氏度以下的目標將難以實現。 [4]
氣候敏感度的兩種主要類型是短期「瞬態氣候響應」，即預計在大氣二氧化碳濃度翻倍時發生的全球平均溫度升高，以及「平衡氣候敏感度」，即在二氧化碳濃度翻倍的影響有時間達到穩定狀態之後，預計全球平均溫度將出現更高的長期升高。氣候敏感度通常通過三種方式估計：使用工業時代對溫度和溫室氣體水平的直接觀測；使用間接估計的溫度和地球更遙遠過去的其他測量值；以及用超級計算機對氣候系統的各個方面進行建模估計。
背景
能量以陽光的形式到達地球並以熱輻射的形式離開地球到太空的功率必須平衡，否則地球上任何時候的熱能總量都會上升或下降，從而導致行星整體變暖或變冷。輸入和輸出輻射功率之間不平衡的驅動因素稱為輻射強迫。更溫暖的行星更快地向太空輻射熱量，因此最終達到了新的平衡，溫度更高，總能量更高。然而，地球變暖也會產生連鎖反應，在加劇的反饋循環中造成進一步變暖。氣候敏感度是衡量一定量的輻射強迫會引起多少溫度變化的指標。 [2]
輻射強迫
輻射強迫通常被量化為瓦特每平方米 (W/m2)，並在定義為地球大氣層頂的球形表面上取平均值。 [5]強迫的大小是特定於對應的物理驅動量的，並且是相對於其應用所關注的伴隨時間跨度來定義的。 [6]根據 1750 年至 2020 年的長期氣候敏感度估算，期間大氣中的CO
2增加50%，產生的輻射強迫約為 +2.1瓦/米2 。 [7]在對地球能量不平衡（即加熱/冷卻速率）的短期貢獻的背景下，感興趣的時間間隔可能與測量或模擬數據採樣之間的間隔一樣短，因此可能伴隨着較小的強迫值。學者對此類強迫在十年時間尺度上進行了分析和報告。 [8] [9]
輻射強迫導致全球溫度的長期變化。 [10]許多因素促成輻射強迫：溫室效應導致的下降輻射增加、行星軌道變化導致太陽輻射變化、太陽輻照度變化、氣溶膠引起的直接和間接影響（例如雲層引起的反照率變化），以及土地利用的變化（森林砍伐或反射性冰蓋的喪失）。 [5]在當代研究中，溫室氣體的輻射強迫是眾所周知的。截至2019年[update]，氣溶膠強迫仍然存在很大的不確定性。 [11]
關鍵數字
二氧化碳水平從 18 世紀的百萬分之 280 (280 ppm) 上升到 2020 年超過 415 ppm，當時工業革命中的人類開始燃燒大量的化石燃料，例如煤炭。由於二氧化碳是一種溫室氣體，它會阻礙熱量離開地球大氣層。 2016 年，大氣二氧化碳水平比工業化前水平增加了 45%，由於非線性效應，二氧化碳增加引起的輻射強迫已經比工業化前時代高出 50% 以上。 <ref>{{Cite journal |last=Myhre |first=Gunnar |last2=Myhre |first2=Cathrine Lund |last3=Forster |first3=Piers M. |last4=Shine |first4=Keith P. |name-list-style=vanc |date=2017 |title=Halfway to d
- ^ What is 'climate sensitivity'?. Met Office. [2020-02-14]. （原始內容存檔於7 May 2019） （英語）.
- ^ 2.0 2.1 PALAEOSENS Project Members. Making sense of palaeoclimate sensitivity (PDF). Nature. November 2012, 491 (7426): 683–691 [24 September 2013]. Bibcode:2012Natur.491..683P. PMID 23192145. S2CID 2840337. doi:10.1038/nature11574. hdl:2078.1/118863. （原始內容存檔 (PDF)於15 August 2017）.
- ^ Climate sensitivity: fact sheet (PDF). Australian government. Department of the Environment. [12 February 2020]. （原始內容存檔 (PDF)於12 February 2020）.
- ^ Tanaka K, O'Neill BC. The Paris Agreement zero-emissions goal is not always consistent with the 1.5 °C and 2 °C temperature targets. Nature Climate Change. 2018, 8 (4): 319–324. Bibcode:2018NatCC...8..319T. ISSN 1758-6798. S2CID 91163896. doi:10.1038/s41558-018-0097-x （英語）.
- ^ 5.0 5.1 Climate Change: The IPCC Scientific Assessment (1990), Report prepared for Intergovernmental Panel on Climate Change by Working Group I, Houghton JT, Jenkins GT, Ephraums JJ (eds.), chapter 2, Radiative Forcing of Climate 互聯網檔案館的存檔，存檔日期2018-08-08., pp. 41–68
- ^ National Research Council. Radiative Forcing of Climate Change: Expanding the Concept and Addressing Uncertainties. The National Academic Press. 2005. ISBN 978-0-309-09506-8. doi:10.17226/11175.
- ^ Butler J. and Montzka S. The NOAA Annual Greenhouse Gas Index (AGGI). NOAA Global Monitoring Laboratory/Earth System Research Laboratories. 2020 [2022-10-20]. （原始內容存檔於2021-04-14）.
- ^ Direct observations confirm that humans are throwing Earth's energy budget off balance. phys.org. 26 March 2021 [2022-10-20]. （原始內容存檔於2021-04-18）.
- ^ Feldman, D.R., W.D. Collins, P.J. Gero, M.S. Torn, E.J. Mlawer, and T.R. Shippert. Observational determination of surface radiative forcing by CO
2 from 2000 to 2010. Nature. 2015-02-25, 519 (7543): 339–343 [2022-10-20]. Bibcode:2015Natur.519..339F. PMID 25731165. S2CID 2137527. doi:10.1038/nature14240. （原始內容存檔於2021-04-05）. - ^ Explained: Radiative forcing. MIT News. [2019-03-30]. （原始內容存檔於25 August 2019）.
- ^ Myhre et al. 2013; Larson EJ, Portmann RW. Anthropogenic aerosol drives uncertainty in future climate mitigation efforts. Scientific Reports. 2019-11-12, 9 (1): 16538. Bibcode:2019NatSR...916538L. ISSN 2045-2322. PMC 6851092
. PMID 31719591. doi:10.1038/s41598-019-52901-3 （英語）.
