二氧化碳 (CO2) 濃度和溫度的簡化數(shù)學(xué)模型發(fā)現(xiàn)，人為干預(yù)與二氧化碳水平實際降低之間存在“滯后時間”。這種滯后時間對旨在避免氣候臨界點和潛在災(zāi)難性溫度升高的干預(yù)策略產(chǎn)生了影響。
“從廣義上講，這是一個簡單的能量平衡模型，可讓您分析各種減排和碳捕獲策略及其隨時間推移對氣候的影響，”北卡羅來納州立大學(xué)數(shù)學(xué)助理教授、該論文的通訊作者 Mohammad Farazmand 說。工作。“完全解析的氣候模型過于復(fù)雜，無法進行此類分析工作。”
為此，研究人員在創(chuàng)建模型時使用了整個地球的平均表面溫度和二氧化碳濃度，而不是試圖解釋全球溫度和濕度的變化。
該模型是一個隨機延遲微分方程系統(tǒng)，考慮了碳排放和捕獲率。它有兩個主要組成部分。首先，它比較了自然產(chǎn)生或人造的 CO2 源和 CO2 匯，以表明 CO2 被泵入大氣的速率。其次，它解釋了進入大氣層的太陽輻射，這些輻射要么被困在那里，要么被反射回來。一旦將這些數(shù)據(jù)放入模型中，研究人員就能夠了解隨著二氧化碳排放率在不同時間范圍內(nèi)下降會發(fā)生什么。
“我們的模型表明，即使排放率降低，CO2 濃度也會呈現(xiàn)短暫的增長，這可能仍會引發(fā)氣候臨界點，”Farazmand 說。
瞬時增長是延遲反饋的結(jié)果。如果 CO2 被泵入系統(tǒng)，在進入系統(tǒng)的量減少和整體 CO2 水平降低之間仍然存在延遲。事實上，延遲會產(chǎn)生一個反饋回路，在短時間內(nèi)增加二氧化碳濃度，這仍然可能將系統(tǒng)推向氣候臨界點并陷入災(zāi)難。
“把短暫的增長想象成克服慣性，”法拉茲曼說。“這就像試圖讓一輛巨大的火車減速——你不能一下子把它停下來，在剎車和火車停下之間會有一段延遲。在談?wù)摱趸妓綍r，這可能會帶來災(zāi)難性的后果。”
該模型分析了如果二氧化碳排放量在 5 年、10 年、15 年和 20 年后減少會發(fā)生什么，并發(fā)現(xiàn)在 10 年后，短暫的增長仍會將氣候推向臨界點，導(dǎo)致溫度升高 6攝氏 50 年內(nèi)。
“該模型使用 478 ppm 的 CO2 作為臨界點，”Farazmand 說。“這個值是有爭議的，但數(shù)值并不像瞬態(tài)增長和反饋回路的現(xiàn)象那么重要。”
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