临界点与突变

气候系统中的阈值，一旦被逾越，就会引发冰盖、海洋环流和生态系统的大规模、自我维持且通常不可逆转的变化。

Definition

气候临界点是一个关键阈值，一旦超过该阈值，气候系统的某个部分就会通过自我强化的反馈机制，通常在人类时间尺度上突然且不可逆转地重组为一种新状态。

Scope

本主题涵盖了气候临界点以及在持续强迫下发生突发性、非线性变化的潜力。它探讨了主要的临界要素，包括格陵兰和西南极冰盖、大西洋经向翻转环流、永久冻土碳以及亚马逊和北方森林，一旦阈值被逾越，可能锁定变化的反馈机制，过去突发事件的证据，以及检测临近转变的早期预警信号所面临的挑战。

Core questions

• 气候系统的哪些组成部分可能越过临界点？
• 一旦触发，哪些反馈机制会使转变自我维持？
• 在何种变暖水平下，这些阈值可能被逾越？
• 能否检测到临近临界点的早期预警信号？

Key theories

临界要素与反馈

某些大型组件可能在逐渐的强迫下越过阈值，此后内部反馈会驱动它们进入一个与进一步强迫基本无关的、性质上不同的状态。

临界慢化作为早期预警

当系统接近临界点时，它从微小扰动中恢复的速度会减慢，从而产生自相关性和方差的增加，这可能作为统计学上的早期预警指标。

Mechanisms

正反馈可以使气候系统的某些部分具有双稳态：例如，冰-反照率和海拔反馈可以使冰盖一旦退缩过某个点就持续消融，而淡水输入则可能削弱大西洋经向翻转环流直至崩溃。在这些阈值附近，系统从扰动中恢复的速度会越来越慢，原则上在突变发生之前会留下可检测的早期预警指纹。

Clinical relevance

临界点代表着发生大规模、突发和不可逆转变化的低概率但高影响的风险，因此它们在风险评估和限制变暖以预防的论证中占据突出地位。

Evidence & guidelines

IPCC第六次评估报告评估了几个临界要素是可能的，尽管在较低的变暖水平下可能性大多较低，并指出突发和不可逆转变化的概率随变暖的幅度和速率增加而增加。

History

古气候学中系统可能发生突变的认识促成了现代临界点框架的建立，该框架由Lenton及其同事于2008年正式提出，它对主要的临界要素进行了分类，并刺激了对阈值和早期预警信号的研究。

Debates

临界点逾越的接近程度和可能性

主要的临界要素距离其阈值有多近，以及在给定变暖水平下它们被逾越的可能性有多大，这些都存在争议，因为阈值约束不明确。

Key figures

• Timothy Lenton
• Stefan Rahmstorf
• Hans Joachim Schellnhuber
• Marten Scheffer

Seminal works

• lenton2008
• ipccar6wg1

Frequently asked questions

什么是气候临界点？

它是一个阈值，一旦超过该阈值，气候系统的某个部分（如冰盖或洋流）就会通过自我强化的反馈机制，通常不可逆转地转变为一种新状态。

是否已有临界点被逾越？

目前尚未完全确定，但一些评估表明，西南极和格陵兰冰盖的部分区域以及一些暖水珊瑚礁可能已经接近或越过了阈值。