一项新研究指出，格陵兰广阔的冰盖在21世纪的融化速度可能比此前认为的更快。
格陵兰冰盖是地球上第二大的冰体，其所含水量足以使全球海平面上升7.2米。
新模型预测，到21世纪末，融冰季将比旧模型预测的长22天。
一项新研究指出，格陵兰广阔的冰盖在21世纪的融化速度可能比此前认为的更快。
格陵兰冰盖是地球上第二大的冰体，其所含水量足以使全球海平面上升7.2米。即使未来几十年的升温幅度维持在较低水平，预计格陵兰冰盖的融化仍将达到前所未有的速度，并在未来几十年对全球海平面上升作出重大贡献。
这项发表于《自然·通讯》的研究比较了新一代（CMIP6）模型与上一代（CMIP5）模型对格陵兰冰盖未来海平面上升贡献的估算。研究发现，在采用相同排放情景运行的情况下，CMIP6模型对格陵兰冰盖21世纪海平面贡献的估算始终高于相应的CMIP5模型。（参见Carbon Brief关于CMIP6的详细解读。）
研究发现，这主要是因为CMIP6模型预计21世纪气温升幅更大。例如，研究人员发现，在极高排放情景下，到21世纪末，新模型预测的融冰季比旧模型长22天。
总体而言，研究人员估计，在CMIP6模拟中，格陵兰冰盖在21世纪造成的海平面上升幅度，在低排放未来情景下会高出2.6厘米，在中等排放情景下高出2.8厘米，在高排放情景下高出5厘米。
模拟格陵兰冰盖
为涵盖未来一个世纪格陵兰冰盖可能面临的各种情况，研究探讨了一系列升温情景，称为代表性浓度路径（RCP）。
每种RCP情景都描述了一种不同的气候“强迫”——即人类活动给地球系统带来的额外能量。强迫越大，全球气温升幅就越高。
研究聚焦于其中三种情景：RCP8.5、RCP4.5和RCP2.6。它们分别描述了极高排放的基准情景、一种中间情景——大致符合世界未来几十年可能遵循的轨迹——以及将升温限制在2C的严格减缓情景。
研究人员使用了两组来自气候模型的模型，均由全球建模项目耦合模式比较计划（CMIP）提供。这些模型分别来自最新的CMIP6模型系列和较早的CMIP5模型系列。
CMIP6的一项关键区别在于，它采用了五种“共享社会经济路径”（SSP），即与RCP配套的社会经济发展叙事。
CMIP6模型结合RCP/SSP情景，更全面地描述地球未来的变化。例如，CMIP6的SSP58.5情景描绘了以化石燃料为动力的经济与发展模式，并详述了这一模式将伴随的高强度升温。
气候科学家鲁思·莫特拉姆博士来自丹麦气象研究所，她并未参与这项研究，并解释了这些情景的重要性：
“我认为，重要的是要记住，SSP585和RCP8.5并不是同一种情景。因此，这项研究也表明，我们如何走到本世纪末，与最终排放量同样重要，甚至可能更重要。”
莫特拉姆还告诉Carbon Brief：“根据过去几十年观察到的格陵兰融化和径流情况，我们已经知道CMIP5模型的估算似乎偏低。”她补充说，CMIP6模型采用了“更新的物理过程”，看起来“表现更好”。
斯特凡·霍费尔博士是这项研究的主要作者，也是奥斯陆大学的博士后研究员。他告诉Carbon Brief：“从理论上说，CMIP6模型的分辨率更高，物理过程也更复杂……不过，我们需要谨慎，因为现阶段无法判断CMIP6所模拟的世界是否比CMIP5所模拟的世界更有可能出现。”
CMIP6模型模拟的升温更高
研究发现，CMIP5和CMIP6模型结果之间最显著的变化之一，是后者预测21世纪气温升幅更大。这一点在北极尤为明显，因为“北极放大效应”会使高纬度地区的气温显著高于全球平均水平。
这项新研究比较了CMIP5和CMIP6模型中的多种RCP和SSP情景，首先关注排放最高的情景——CMIP5中的RCP8.5和CMIP6中的SSP58.5。下图比较了两种模型对全球和北极升温的模拟结果。
图中显示，在高排放情景下，到2100年，CMIP6模型预测的全球平均气温升幅比CMIP5模型高0.6C。北极的差异更为明显：CMIP6模型预测的气温升幅比CMIP5模型高1.3C。
霍费尔解释说，CMIP6中较高的气温源于对温室气体的敏感度提高。他告诉Carbon Brief：
“CMIP6模型似乎对温室气体排放以及由此导致的全球气温变化更敏感，尤其是北极的升温幅度高于CMIP5。因此，尽管人为强迫水平相近，在CMIP6模拟的世界中，格陵兰冰盖的质量损失会比CMIP5模拟中更多。”
莫特拉姆补充说，较高气温可能是强化人为升温的“反馈”所致：
“CMIP6模型显示北极气温更高，这会影响海冰和云层；这似乎是影响格陵兰冰盖融化的重要反馈。”
研究作者指出，CMIP5和CMIP6模型对未来几十年全球气温的预测大致相同。CMIP6模型要到2050年之后才开始预测气温显著高于CMIP5。不过，两组模型的预测在北极的分歧大约早20年出现，即在2030年前后。
格陵兰冰盖的年度变化周期
CMIP6模拟中较高的升温速率会进一步影响格陵兰冰盖。
下图展示了不同模型模拟中冰盖的“表面质量平衡”（SMB）。SMB比较冰盖一年中积累的雪量与其在表面融化损失的雪量——这种过程称为“消融”。（冰盖还会因边缘海水融化及冰山崩解而损失冰体。）
格陵兰冰盖的SMB通常在一年中的大部分时间为正值，但每年夏季，随着季节性融化开始，便会骤降至零以下。
下图展示了这一周期，其中包括CMIP5和CMIP6对当前气候的模拟（浅蓝色和橙色线），以及对本世纪末最高排放情景的模拟（红色和深蓝色线）。
图表显示，1981-2010年间，CMIP5和CMIP6模型之间的差异“微不足道”，但到21世纪末，二者已有一些显著差异。在高排放情景下，2071-2100年期间，CMIP5模拟的每日融化峰值为每天150亿吨（Gt/天），而CMIP6高出50%，达到23Gt/天。
论文称，此外，CMIP6的融冰季——即融化量大于积累量、表面质量平衡不断下降的日子——比CMIP5早开始7天，持续时间也长15天。
作者指出，这种变化大部分源于融化强度增加，而CMIP5和CMIP6之间的积雪累积量差异很小。他们得出结论，这表明气温升高和北极放大效应是推动格陵兰冰盖融化加剧的主要因素。
霍费尔说明了气温升高对格陵兰冰盖的影响：
“我们的极高排放情景（RCP8.5和SSP585）结果显示，在CMIP5的RCP8.5情景中，格陵兰对海平面上升的贡献约为9.9厘米，而在CMIP6的SSP585情景中则为17.8厘米。也就是说，贡献大约高出80%，尽管极高排放情景下人为排放产生的辐射强迫相同或相近。”
然而，研究还发现，气温升高可能使本来会增加积累量的降雪转变为降雨。这会影响冰盖的表面反照率——即反射入射阳光的能力——并导致进一步融化。CMIP6的高排放情景比相应的CMIP5情景多出47%的降雨。
格陵兰冰盖何时会越过临界阈值？
论文称，随着全球气温升高，格陵兰冰盖融化得越来越快；格陵兰近期海平面贡献增量的60%源于地表径流增加。
按全年平均，格陵兰冰盖目前的表面质量平衡为正值，这意味着积累量超过融化量。（不过，总质量平衡——包括冰盖边缘融化和冰山损失——正变得越来越负，过去十年平均每年损失2500亿吨。）
然而，随着气候持续变暖，冰盖可能会达到这样一个临界点：年度地表融化量超过积累量，表面质量平衡的平均值转为负值。
政府间气候变化专门委员会（IPCC）于2018年发布的《全球升温1.5C特别报告》指出，“冰盖表面融化造成的年度质量损失超过降雪带来的质量增加”的“阈值”，可作为判断格陵兰冰盖命运的一个有用指标，因为它与其他反馈和临界点相关。
下图显示，在不同RCP情景和不同模型下，这一阈值可能何时被突破。
在本研究此前探讨的高排放情景下，CMIP6模拟中这一阈值到2046年便会被突破，而CMIP5模拟中则要到2058年。突破阈值后，表面质量平衡会继续下降。
在中等排放情景（RCP4.5）下，CMIP6模拟中这一阈值将在2066年被突破，但CMIP5模拟中21世纪内不会突破。最后，在低排放情景（RCP2.6）下，CMIP6和CMIP5模拟中这一阈值都不会被突破。
研究指出，尽管全球辐射强迫水平相近，CMIP6模型对格陵兰冰盖21世纪海平面贡献的估算始终高于相应的CMIP5模型。与CMIP5相比，CMIP6预测的海平面上升幅度在低排放未来情景下高出2.6厘米，在中等排放情景下高出2.8厘米，在高排放情景下高出5厘米。
莫特拉姆说，纳入多种不同情景是这篇论文的一项重要特点：
“这项分析还有一点做得很好：虽然他们关注的是高端情景，但也给出了低端情景的估算，并显示出同样的结果——CMIP6对冰损失的估算高于CMIP5。”
