想象一下砍倒一棵树。起初，你一斧接一斧地砍……但似乎没有太大变化。突然，斧头落下的最后一击让树干脱离树根，曾经遥远的枝叶轰然倒下。
这是一个恰当的比喻，说明了气候变化最令人担忧的方面之一——“临界要素”的存在。
这些要素是气候系统的组成部分，可能越过某个关键阈值，即“临界点”。一旦越过，微小变化就可能彻底改变系统状态。越过临界点可能引发从大范围干旱到海平面大幅上升等灾难。
在人为导致的气候变化影响下，哪些要素的关键阈值可能被我们跨越，值得担忧？人为导致的气候变化？
这张图展示了答案，更多信息见下文。
最迫近、最令人担忧的威胁
北极夏季海冰消失——随着北极变暖，海冰融化，露出颜色较深、反射阳光效率低得多的海水。反射率下降会进一步加剧北极变暖，这意味着北极可能在短短几十年内迅速转变为无海冰状态。一些科学家认为我们已经越过这一临界点，并预测北极夏季将在本世纪中叶前无冰。
格陵兰冰盖融化 ——上述北极变暖反馈有朝一日可能使格陵兰不再有冰。研究预测，全球气温升幅不到2摄氏度时就可能达到彻底融化的临界点，而这一阈值可能在本世纪末前被突破。格陵兰完全转变为无冰状态至少需要数百年，但其影响包括全球海平面上升最多20英尺。
西南极冰盖瓦解——这片冰盖的底部位于海平面以下，因此变暖的海水能够慢慢侵蚀冰体。有证据表明，这一临界点可能早在2014年就已被越过。与格陵兰冰盖一样，彻底崩塌需要数个世纪，但可能导致海平面上升最多16英尺。
珊瑚礁崩塌——健康的珊瑚与藻类保持共生关系，而藻类是珊瑚的主要食物来源。随着海洋变暖、酸化，藻类会被珊瑚排出；这一过程称为珊瑚白化，往往会致命。研究预测，剩余的大多数珊瑚生态系统都将崩塌，而届时全球气温升幅甚至还未达到2摄氏度。
遥远未来的临界点
海洋环流模式紊乱——温盐环流由北大西洋高盐海水下沉驱动，但随着气候变暖、冰川融化，这些海水正变得更淡、更轻。水体密度变化可能阻止海水下沉，导致环流永久停止。研究表明，温盐环流减弱已经开始，但本世纪内不太可能突然停止。一些模型显示，这些变化可能引发第二个临界要素：目前位于拉布拉多海的亚极地环流停止。这样的变化将大幅推高海平面，尤其是美国东海岸的海平面。
海洋甲烷水合物释放——海底蕴藏着大量甲烷，由于目前所处环境具有高压、低温的特点，这些甲烷储藏得以稳定。海水变暖会威胁这些温室气体储藏的稳定性，但要让足够的热量传递到所需深度至少需要一千年，而且海平面上升还可能进一步推迟这一过程。
海洋缺氧——如果有足够的磷进入海洋——来源包括化肥以及变暖导致的风化作用或岩石分解——海洋部分区域可能会缺氧。不过，这一过程可能需要数千年才会形成。
可能造成灾难的要素，但存在很大不确定性
亚马孙雨林衰退 —— 森林砍伐、旱季延长和夏季气温升高都会给亚马孙地区的降雨带来压力。如果预测成真，亚马孙雨林至少有一半将转变为稀树草原和草地，生物多样性可能因此大幅丧失。不过，亚马孙雨林最终是否衰退，取决于当地的土地利用管理，也取决于厄尔尼诺现象将如何影响未来的降水模式。
北方森林衰退——水分和热量胁迫加剧，也可能使北方森林覆盖面积减少最多一半。北方森林衰退意味着森林逐步转变为疏林或草地，但树木生理、永久冻土融化和森林火灾之间复杂的相互作用，使衰退发生的可能性仍不确定。
海洋碳泵减弱——海洋碳封存的一种机制是海洋碳泵，它描述生物通过光合作用或形成贝壳等生物过程吸收二氧化碳。随着海水温度上升、酸化加剧、氧气持续减少，这些自然系统可能受到威胁，导致碳封存效率降低。还需要更多研究来量化这些影响的时间尺度和程度。
受相互竞争因素影响的临界要素
撒哈拉／萨赫勒地区变绿——随着北半球海表温度上升，预计撒哈拉和萨赫勒地区的降雨将增加。降雨增加将扩大草地覆盖范围，但这一趋势会受到大气中人为排放气溶胶冷却效应的抵消。
印度夏季风紊乱——的走向印度夏季风同样取决于温室气体导致的变暖与气溶胶冷却之间的平衡，两者分别会增强和减弱季风。以年为时间尺度，季风可能出现显著的活跃期和弱势期，后者会导致大范围干旱。
仍需更多研究才能将其确认为临界要素
南极深层海洋环流崩塌——与温盐环流的情况类似，冰融化导致南大洋表层海水淡化，可能逐渐改变深层水体的对流模式。不过，深海逐渐变暖会促使这种对流持续进行。
北极臭氧空洞出现——目前，只有在极寒条件下才会形成的特殊云层盘踞在南极上空，为某些化学反应提供表面，并促成臭氧空洞的存在。随着气候变化持续冷却平流层，这些“冰云”可能开始在北极形成，并使北极臭氧空洞在一年内形成。
北美西南部干旱化——随着全球气温升高，湿度随之变化，促使亚热带干旱区扩张、区域径流减少。模型预测，北美西南部将尤其受到影响，因为水分会从西南部转移至大平原北部。
急流减速——一种称为急流的狭窄高速气流流经北半球中纬度地区。它将寒冷的北极空气与南方较暖的空气分隔开来，并通过形成高压和低压系统影响天气。近年来，已观察到急流减速。如果减速加剧，天气模式可能持续数周，并有可能发展成持续时间较长的极端天气状况。
喜马拉雅冰川融化——多种变暖反馈使喜马拉雅冰川面临风险，可能在本世纪内大幅融化，但数据可用性方面的限制给进一步研究带来困难。山地冰川上的尘埃积聚，以及该地区冰雪持续融化，都会降低阳光反射率并加剧区域变暖。
渐进、持续的变化
厄尔尼诺状态趋于更加持久——温室气体将额外热量困在地球表面，其中90%被海洋吸收。尽管这一问题仍有争议，但海洋吸热最可能导致厄尔尼诺—南方涛动（ENSO）逐渐转变为更强烈、更持久的状态，其影响包括东南亚及其他地区发生大范围干旱。
永久冻土融化——随着全球气温升高、高纬度地区变暖加剧，融化的永久冻土会逐渐释放二氧化碳和甲烷进入大气，形成反馈，导致进一步变暖。
苔原向北方森林转变——与亚马孙雨林和北方森林转变为其他生物群系的情况类似，随着气温升高，苔原环境可能转变为森林。不过，这一过程的时间更长，也更为持续。
各种关键阈值已近在眼前，每一种临界要素都表明，放任气候变化不受遏制可能带来何种影响。
随着临界点日益逼近，减排的紧迫性不断上升，人们希望以此维持我们熟知的地球。
本文由环境保护基金会气候科学家与他人共同撰写，伊丽莎·奥科
