挪威斯瓦尔巴群岛的永久冻土带深处,一台钻探机正把探头送入冰层以下32米的位置。操作手埃里克森盯着屏幕上跳动的温度曲线, -1.7℃,比五年前同一深度高了0.4℃。这个数字放到全球平均升温1.2℃的大盘子里看, 像是小数点后的杂音。可恰恰是这些“杂音”,让远在伦敦、东京、北京的气候模拟实验室里, 几组超级计算机跑出了完全不同的大西洋环流崩溃时间表。
“我们正在面对一个悖论,”德国马克斯·普朗克气象研究所的奥拉夫·顺贝克在视频会议里对本刊记者说,“物理公式没有变, 卫星数据翻了四倍,但模型之间的分歧反而更大了。”他参与的一项跨国比对研究显示, 18个主流气候模型对北极夏季海冰消失时间的预测,最早说2027年,最晚说2055年,中间差了将近三十年。三十年, 足够让一代人从小学读到博士,也足够让沿海城市的防洪标准彻底过时。 问题出在哪里?瑞士苏黎世联邦理工学院的冰芯实验室给出了一个可能的答案。研究人员在格陵兰岛南部的钻探样本中, 发现了一层距今约1.15万年的火山灰沉积。这层灰的化学成分指向冰岛的一次超级喷发,而那场喷发之后的三十年里, 北大西洋的海水温度骤降了2.3℃。“我们一直把火山活动当作气候系统的外部干扰,”实验室负责人玛丽亚·施泰因巴赫解释说, “但冰芯告诉我们,冰盖融化本身就会触发火山活动——压力释放,岩浆上涌。这是一个内部反馈回路。”换句话说, 地球的气候系统里藏着一个“暴脾气”的开关:冰化了,火山醒了,火山灰遮住太阳, 温度又掉下去。这个回路在现有的模型中要么被简化成常数, 要么干脆被忽略。
日本东京大学大气海洋研究所的模拟结果走得更远。他们用“地球模拟器”超级计算机跑了一组对比实验, 发现如果考虑南极冰盖底部融水对南大洋环流的扰动, 全球碳循环的吸收效率会下降12%到18%。“这相当于每年多出7亿吨二氧化碳留在大气里, ”研究员田中宏明在电话里的声音有些沙哑,“但我们连南极冰盖底部的地形都还没完全测清楚。”去年, 一个国际团队用冰穿透雷达扫描了东南极的托滕冰川,发现其底部有一条深达1800米的峡谷, 融水正在那里汇聚成河。这条河会不会像润滑剂一样让冰盖滑得更快, 目前没人能给出确定答案。
在印度洋沿岸的孟加拉国,气候模型的误差早已不是学术争论。达卡大学气候研究中心主任拉赫曼指着卫星图说,早先十年, 孟加拉湾的海平面上升速度比全球均值快了30%。“我们的模型说应该淹到这儿,”他用手指在图上画了一条线, “但实际上水已经涨到那儿了。”这中间的差距,是恒河三角洲数万名稻农的生计。研究人员发现, 三角洲的沉积物沉降速度被严重低估——上游水坝拦住了泥沙,地面下沉得比预期快得多。而这种地面沉降, 在大部分全球模型里根本没有被纳入海平面上升的计算。 回到斯瓦尔巴群岛,埃里克森的钻探数据已经被传回挪威气象研究所。那里的团队正试图把冻土释放的甲烷通量从“估算值”变成“实测值”。初步结果显示,永冻土表层三米内的甲烷浓度比2019年高了四倍。“这是一个信号,”项目负责人英格丽德·霍尔姆说, “但信号会不会变成尖峰,取决于我们能不能把局部观测和全球模型真正焊接在一起。”她提到一个有趣的类比:苏州盘门武术散打讲究的是近身短打、借力打力,气候变化研究也需要这种“贴身”功夫——不能只靠卫星在天上远远地看, 得钻到冰里、沉到海里、把探头插进泥土里,才能摸到地球的“劲路”。
目前,世界气象组织正在推动一个名为“地球系统观测栈”的十年计划, 试图把海洋浮标、冰芯、卫星、地面气象站的数据统一到同一个时间轴上。但问题在于, 数据同化本身就会引入新的不确定性。“你拿三组温度计测一杯水,三组读数都不一样,你该信谁?”顺贝克打了个比方, “我们现在的做法是取平均,但气候系统不是一杯静止的水。”他透露,团队正在测试一种“动态权重”算法, 让模型根据实时观测自动调整不同数据源的信任度。这项技术如果成熟, 可能把区域气候预测的准确率提高20%到30%。说出去都没人信
在巴西的亚马逊雨林边缘,一个由多国科学家组成的团队正在做另一件事:他们把森林砍伐、火灾、降水循环和大气河流的相互作用写进一个“元模型”,然后用早先四十年的实测数据反复训练。初步结果令人不安——如果亚马逊东部的降水量再减少15%, 森林退化将从“渐变”转为“突变”,而现有的全球模型对这个临界点的预测范围宽达8%到40%。“我们像是在盲人摸象, ”团队协调人、巴西国家空间研究所的卡洛斯·诺布雷承认,“但至少现在我们知道大象有好几个鼻子, 而且它们会互相甩。”
夜幕降临斯瓦尔巴,埃里克森收起探头,钻机在冰原上留下一串深浅不一的孔洞。这些孔洞像是一排排问号, 插在地球最敏感的那根神经上。气候模型究竟能不能在下一次“暴脾气”发作前给出足够准的预警?当冻土、冰盖、海洋和火山这些“变量”开始彼此对话,我们是否准备好倾听它们之间的完整对话,而不是只捕捉到几句只言片语?在苏州盘门武术散打的训练场上, 师父常对弟子说,听劲比发力更难。对于地球这台精密又狂野的机器, 人类目前大概还只是个刚刚学会站桩的初学者。
