这篇文章最初发表于360年耶鲁大学环境．
你见到一位科学家对新发现激动得喘不过气来，这是不常见的。但9月份在巴西研究城市圣约瑟·多斯·坎波斯的国家空间研究所发生了这件事。大气化学家卢西亚娜·加蒂(Luciana Gatti)正忙着告诉她的同事们她对亚马逊雨林二氧化碳排放的最新分析结果，这是她当天上午完成的。
十年来，她的团队一直在从飞越世界最大雨林的飞机上的传感器上采集空气样本。他们对最近的研究结果进行整理后发现，亚马逊河的很大一部分已经从吸收空气中的二氧化碳、减缓全球变暖转变为温室气体的“来源”，从而加速了全球变暖，这也许是数千年来的第一次。
“我们已经到了一个转折点，”加蒂几乎是在大喊，她被发现后的喜悦和对后果的痛苦交织在一起。
一年比一年糟糕……我们必须停止砍伐森林，同时制定出我们该做什么。
就在她讲话的时候，大火正在亚马逊地区肆虐，成为全球的头条新闻。但她的发现并不是火灾的短期结果。这些数据是基于火灾激增之前的测量数据，并显示了一个长期的趋势。她之前曾在干旱的年份短暂地观察到同样的情况。但现在，不管一年是潮湿还是干燥，也不管有多少场火灾，水槽已经成为了一个来源。“一年比一年糟糕，”她说。“我们必须停止砍伐森林，同时我们要想办法做些什么。”
加蒂让我暂时保持沉默在她准备发表她的数据的时候。四月份我联系她时，她的论文还在定稿阶段。但现在我可以讲这个故事了。它生动地反映了气候科学家们日益增长的沮丧情绪，他们看到世界各地的生态系统正在重蹈亚马逊河的覆辙。
科学家们警告说，联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)过去使用的气候模型并没有完全反映出随着碳汇的消亡，未来的变暖规模。这些启示来自三个研究领域:
- 像加蒂在亚马逊的研究表明，森林正从二氧化碳的汇变为二氧化碳的来源;
- 将这些发现纳入未来气候变化预测的新一代气候模型，其早期成果刚刚出现;
- 最近的发现表明，生态系统正在释放越来越多的甲烷，这是第二重要的温室气体，对未来几十年的气温至关重要。
这些被称为碳循环反馈的额外排放已经使得将全球变暖控制在2摄氏度以下的目标几乎不可能实现，这一目标是2015年巴黎气候协议中达成的。新的模型很可能导致IPCC在2021年4月的下一次科学评估中做出更加悲观的预测——如果冠状病毒允许的话。
地球上的陆地和海洋吸收了我们排放到大气中的大约一半的二氧化碳。这种气体会溶解在海水中，并被正在生长的植物吸收。如果没有这些“碳汇”，迄今为止的变暖就会发生的两倍大．我们已经超过了2摄氏度的目标。但现在的问题是，这一比例是会保持现状，还是会下降。
这取决于生态系统对空气中额外气体的反应。这种反应有两种相互竞争的形式。首先，额外的二氧化碳加速了植物的生长。这种施肥效应意味着森林在生长过程中吸收更多的二氧化碳，减缓了二氧化碳在空气中的积聚。好消息。
但坏消息是，同样由二氧化碳增加带来的更高的温度正在向另一个方向拉升，降低了大自然吸收二氧化碳的能力。这是因为温暖的海水溶解更少的二氧化碳，而土壤释放更多的气体，一些森林遭受高温压力，死亡或着火。
这两种反馈都在起作用。但是，生态学家说，气候变暖的破坏性影响，尤其是当与森林砍伐相结合时，正变得越来越重要。这就是加蒂在亚马逊看到的。而且这一趋势的发生速度往往快于预期。
加蒂的发现与亚马逊东南部地区(该地区森林砍伐最严重的地区)有关，它表明，雨林作为一个整体，可能接近于从一个二氧化碳汇转变为一个二氧化碳源。巴西最著名的气候科学家，圣保罗大学的Carlos Nobre说，自20世纪90年代以来，热带雨林完整地区吸收二氧化碳的能力已经下降了一半。超过整个森林的临界点将释放超过500亿吨的碳，他最近说这相当于全球五年的化石燃料和工业排放。
非热带森林在很大程度上仍处于碳“汇”模式。但其他热带雨林似乎也在追随亚马逊雨林的脚步，成为碳的来源。wanes Hubau现在在比利时的中非皇家博物馆工作，近日报道“总的来说，地球完整的热带森林吸收的碳量在20世纪90年代达到顶峰”，此后一直在下降。他发现，非洲热带丛林的碳损失在2010年左右开始增加。
另一个大问题是永冻土融化的影响。这片覆盖了遥远北方大片地区的冻土，蕴藏着数千亿吨的碳，这些碳可能会在土地解冻时释放出来。多少和多快是一个尚未解决的问题。但迹象并不好。一个最近的研究加拿大北部地区发现融化的深度“已经超过了2090年预计的深度”。
一些研究人员认为，这些令人震惊的发现在未来的预测中不太可能是现实的，应该予以忽略。
如此迅速失控的碳排放到大气中的风险已经让生态学家担忧了一段时间。新一代气候模型的预测强化了这种担忧，该模型旨在考虑生态系统如何应对气候变化。
到目前为止，大多数气候模型主要局限于评估我们的二氧化碳排放如何使空气变暖，以及这种变暖如何与物理反馈相互作用，如冰覆盖减少、大气水蒸气上升和云的变化。这项工作仍在进行中。我写了这里是耶鲁环境360今年2月，一项新的实地研究表明，随着全球变暖，云保持我们凉爽的能力可能会急剧下降，从而推动全球变暖加速。
当生态反馈被纳入模型时，大多是以一种非常简单的方式。但为IPCC下一次气候科学评估而开发的新模型正在改变这一点。他们首次捕捉到自然界吸收二氧化碳的能力随气候变化而变化的全部可能性，理查德·贝茨说英国气象局哈德利中心是世界顶尖的气候模拟组织之一。他对这些新模型早期结果的初步评估敲响了警钟。
这是与突破研究所的齐克·豪斯父亲本月在网站上的博客上写的碳短暂他警告说，许多新模型的预测结果“到2100年二氧化碳浓度会高得多。”这意味着全球变暖加剧。他们说:“即使在更温和的排放情景下，高气候敏感性和高碳循环反馈的结合可能导致实质性的变暖。”
即使是“与当前制定的气候政策合理一致”的情景，也可能导致气温上升5摄氏度，而不是目前估计的3摄氏度。贝茨说，这是因为“可能反馈的上限导致空气中的二氧化碳含量比之前设想的高出40%:到2100年达到百万分之936，而没有碳循环反馈的预测是百万分之670。”(目前的水平是415ppm，而工业化前的水平约为280ppm。)
如果世界各国在现有的气候政策上退步，情况可能会糟糕得多。基于此的一个假设是，到本世纪末，全球变暖将达到几乎不可想象的7.7摄氏度，而不是在没有碳循环反馈的情况下预测的6摄氏度。
一些研究人员认为，这种令人震惊的发现应该被立即驳回。苏黎世联邦理工学院的Katarzyna Tokarska最近和其他人一起声称这种极端变暖的模型不能准确地“预测”当前的气候，因此有失偏颇，在未来的预测中不太可能是现实的。根据这些研究人员的说法，这意味着，通过“雄心勃勃的”减排行动，世界可以达到《巴黎协定》设定的温度目标。
另一些人则认为，如果气候变化将亚马逊等生态系统推到关键的临界点之外，那么现在就不太可能成为未来的可靠指南。
贝茨和豪斯父亲说，虽然新模型的极端结果不是最有可能的，但它们代表了“值得考虑的风险．"
埃克塞特大学的彼得·考克斯在2000年的一篇论文中首次将碳循环引入气候模型预测,“碳循环反馈可能会显著加速21世纪的气候变化。”他说，即使是他也“惊讶于当碳循环反馈开启时，在最近的模型中二氧化碳的大幅增加。”他警告说，虽然新模型可能还不能准确反映未来，但“它们对揭示真实世界的敏感性非常有帮助。”
因此，令人遗憾的是，政府间气候变化专门委员会(IPCC)的下一次评估中并没有包括所有这些新的碳预测。Hausfather说，国际社会正在努力开发新模型。比预定时间晚了一年，许多人将错过将新研究成果纳入评估的最后期限，也就是10月。
随着大气中甲烷含量呈上升趋势的消息传出，人们对二氧化碳反馈的担忧日益加剧。
在对第二重要的温室气体甲烷的大气浓度趋势发出警报的同时，对二氧化碳反馈的担忧也与日俱增。这是工业化前水平的两倍多，在2007年之前的十年稳定之后，这一数字又开始急剧上升。美国国家海洋和航天局(NOAA)这个月估计大气中的甲烷含量达到了2019年达到创纪录的十亿分之1875这是有史以来第二大同比涨幅。
如何来吗?伦敦大学皇家霍洛威学院的Euan Nisbet说，同位素分析显示，工业排放，如水力压裂所产生的排放，仍然是甲烷的重要来源。但是，最近温室气体激增的主要原因是来自热带地区的微生物排放。
微生物排放包括稻田和牛内脏等农业来源，但也包括自然生态系统中的微生物，特别是湿地。当尼斯比特去年从乌干达飞往赞比亚收集空气样本时，他发现了他所谓的“大量的甲烷从维多利亚湖和班韦卢湖周围的湿地沼泽中升起。爱丁堡大学的马克·伦特也发现了大幅增加苏德河是南苏丹尼罗河上维多利亚湖下游的一片广阔湿地。假设温度升高使微生物更加活跃。
即使是新的碳循环反馈气候模型也没有考虑到甲烷的增加。这些模型大都假设空气中的甲烷含量将保持稳定。但人们越来越担心，即使技术能够减少工业排放，全球变暖也将导致甲烷水平持续飙升——并导致更暖化。
这是一个非常大的问题，以努力实现巴黎气候变化目标，将气温升幅控制在2摄氏度以下。
甲烷通常只在大气中存在10年，比二氧化碳短得多。但当它在那里的时候，它带来了巨大的温暖。经过20年的测量，每一个甲烷分子的温室效应是每一个二氧化碳分子的84倍。
气候模型通常评估一个多世纪以来温室气体的变暖影响。这有效地调整了它们，以强调二氧化碳的重要性，而将甲烷降级为次要因素。但是，如果他们调整到更短的时间框架，甲烷的重要性将增加近三倍。
考虑到2050年全球变暖有超过2度的风险，这个更短的时间表很少被采用，这似乎很奇怪。正如尼斯贝特认为所说的如果随着全球变暖，自然生态系统继续排放更多的甲烷，“实现巴黎气候变化目标可能会变得非常困难。”
大自然似乎也在反咬人。到目前为止，我们已经吸收了污染的轻率行为，这似乎使它们变得更糟。我们只能怪自己。
