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模型計算的CO2排放量的演變（左）和全球年均氣溫的時間變化（右）。
2007年，政府間氣候變化專門委員會（IPCC）估算了不同情景下溫度變化情況，而今位于德國漢堡（Hamburg）的德國馬普學(xué)會氣象研究所（Max Planck Institute for Meteorology）的研究人員已經(jīng)取得了新的進(jìn)展。他們設(shè)計了一種新型模型，確定了人類活動可以產(chǎn)生的最大CO2排放量，以使氣候變暖不超過2℃的臨界值。為此，科學(xué)家們將與碳循環(huán)有關(guān)的數(shù)據(jù)整合到計算模型中，即海洋和森林吸收和釋放的CO2量。
國際“氣候變化及其影響的全面預(yù)測”（ENSEMBLES）項目的目標(biāo)在于模擬未來的全球氣候變化和CO2排放量，在此基礎(chǔ)上獲得更可靠的閾值。
自工業(yè)革命以來，化石燃料燃燒已經(jīng)使大氣中的CO2濃度增加了35%左右。如果CO2排放量持續(xù)增加，那么大氣中CO2濃度將未受抑制地升高，并且在本世紀(jì)末導(dǎo)致全球平均溫度的大幅上升。利用限定了大氣中CO2濃度的新模型，歐洲科學(xué)家首次計算出了為阻止全球變暖，全球CO2排放量必須減少的幅度。
Erich Roeckner說：“本研究的最大創(chuàng)新是我們已經(jīng)把碳循環(huán)整合到模型中以獲得碳排放數(shù)據(jù)”。根據(jù)該模型，可接受的CO2排放量將從2000年的70億噸碳增加到2015年的最大值100億噸。為了使大氣中CO2濃度實現(xiàn)長期穩(wěn)定，全球CO2排放量必須到2050年減少56%，并在本世紀(jì)末減少至零。盡管如此，基于這些計算結(jié)果，到2100年，全球變暖幅度仍將維持在2℃以下的閾值。從長遠(yuǎn)來看，進(jìn)一步的變暖是可能的。“全球氣候系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定需要幾百年的時間。”
科學(xué)家利用一種基于已經(jīng)計算出的CO2濃度的新方法，重建了CO2的歷史排放軌跡。為此，Erich Roeckner和他的研究團(tuán)隊采用了IPCC為第五次評估報告模擬所推薦的方法：運用整合了碳循環(huán)的地球系統(tǒng)模型來預(yù)測了人為CO2排放量，它們與規(guī)定的CO2濃度排放軌跡相一致。在這種情況下，排放量僅僅取決于模型中人為CO2排放量被陸地和海洋所吸收的比例。利用不同的工業(yè)革命開始時間進(jìn)行重復(fù)實驗，有助于科學(xué)區(qū)分人為的氣候變化與自然的氣候變率。
本項研究所使用的模型是基于柵格間距為400Km的低分辨率空間格網(wǎng)，并考慮了大氣、陸地表面、海洋（包括海冰）以及海洋陸地碳循環(huán)。
本研究的總體目標(biāo)是模擬未來某一情景下的氣候變化和CO2排放量，在該情景下，大氣中CO2當(dāng)量濃度將長期穩(wěn)定在450 ppm，從而將全球變暖幅度的最大值控制在比工業(yè)革命前水平升高2℃以內(nèi)。歐洲其他氣候中心目前正在評估這些數(shù)據(jù)。Erich Roeckner認(rèn)為：“一旦獲得所有結(jié)果，我們就可以評估各個模型之間的差異。我們掌握的數(shù)據(jù)越有意義，我們預(yù)測的結(jié)果就越準(zhǔn)確。”
相關(guān)研究論文《源于耦合氣候—碳循環(huán)模擬的歷史和未來的人為排放途徑》（Historical and Future Anthropogenic Emission Pathways Derived from Coupled Climate-Carbon Cycle Simulations）發(fā)表在《氣候變化》（
Climatic Change）雜志上。（來源：中國科學(xué)院對地觀測與數(shù)字地球科學(xué)中心）
