科企岛:关于气候变化,你需要了解的6件事

科企岛:关于气候变化,你需要了解的6件事

随着全球变暖不再只是一种威胁,而是一场全面的危机,哥伦比亚大学的专家站在第一线,记录危险并制定解决方案。

1. 越来越多的科学家正在研究帮助人们适应的方法

在过去的半个世纪里,世界各地成千上万的科学家致力于记录气候变化与人类活动之间的联系。这些工作中的大量工作已经在纽约帕利塞兹的哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站完成。事实上,现代气候科学的创始人之一,已故的哥伦比亚大学地球化学家Wally Broecker '53CC,'58GSAS,普及了“全球变暖”一词,并在1975年的一篇具有里程碑意义的论文中首次提醒更广泛的科学界注意新兴的气候危机。然后,他和其他哥伦比亚大学的研究人员开始证明,全球气温上升不能用地球的自然长期气候周期来解释。作为证据,他们严重依赖哥伦比亚大学世界级的树木年轮样本和深海沉积物岩心,它们共同为地球气候历史提供了一个独特的窗口。

专家说,今天,气候科学领域正处于转型期。在解决了人类是否正在引起气候变化的问题之后——根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)的说法,证据是“明确的”——许多科学家一直在向新的领域扩展,调查全球变暖影响我们生活的无数方式。来自公共卫生、农业、经济学、法律、政治学、城市规划、金融和工程等各个领域的哥伦比亚大学学者现在正在与气候科学家合作,了解社区如何适应他们可能面临的巨大挑战。

大学正在采取大胆的步骤来支持这种跨学科思维。其去年成立的新哥伦比亚气候学校旨在作为气候可持续性研究和教育的中心。在这里,新一代学生将接受培训,以找到解决气候危机的创造性解决方案。它的学者们提出了这样的问题:社区如何最好地保护自己免受海平面上升和风暴潮,干旱和热浪加剧的影响?当极端天气发生时,社会的哪些阶层最脆弱?需要哪些类型的公共政策和道德原则来确保公平和公正的适应战略?与此同时,哥伦比亚大学的工程师、物理学家、化学家、数据科学家和其他人正在与企业家合作,开发扩大可再生能源系统和遏制排放迫切需要的新技术。

2. 大数据将使我们能够预测极端天气

就在几年前,科学家们还不能自信地说气候变化如何影响世界各地的风暴、洪水、干旱和其他极端天气。但现在,有了前所未有的实时和历史天气数据,强大的新型超级计算机,以及对气候系统不同部分如何相互作用的快速发展的理解,研究人员经常在我们的天气中发现全球变暖的指纹。

根据世界气象组织的数据,自1970年代以来,每年袭击世界的重大天气相关灾害总数增加了五倍。2021年,仅美国就遭受了18起与天气有关的灾难,造成了至少10亿美元的损失。其中包括飓风艾达和尼古拉斯;热带风暴弗雷德和艾尔莎;一系列雷暴摧毁了中西部的大片地区;洪水淹没了德克萨斯州和路易斯安那州的海岸;以及一场野火的拼凑,摧毁了加利福尼亚州,俄勒冈州,华盛顿州,爱达荷州,蒙大拿州和亚利桑那州的部分地区。2020年,22起10亿美元的事件袭击了这个国家-有史以来最多的事件。

许多哥伦比亚大学的科学家正在开展研究项目,旨在帮助社区为洪水,干旱,热浪和其他威胁做好准备。例如,Sobel和他的同事们一直在利用他们对飓风动力学的了解来开发一种基于计算机的开源风险评估模型,该模型可以帮助从新奥尔良到孟买的沿海城市的政策制定者评估他们在海平面上升和风暴变强时对飓风的脆弱性。“目标是创建分析工具,揭示在未来不同气候情景下可能发生多少风和洪水破坏,以及人员和经济损失,”Sobel说,他的团队已经向公共卫生研究人员,城市规划者,灾害管理专家和土木工程师寻求意见,目前正在与保险公司和世界银行合作。 国际红十字会和联合国资本发展基金。“很少有沿海城市拥有这种类型的高质量信息,这对于做出合理的适应决策是必要的。

“我们最近经历的许多极端天气事件与我们所看到的任何事情都大不相同,以至于没有人看到它们的到来,”他指出,气候模型仍然是我们预测未来气候风险的最佳工具,随着现实世界条件的变化,必须不断更新新数据。“现在发生的事情是,条件发展得如此之快,以至于我们必须更快地工作,使用更大,更详细的数据集来跟上步伐。

3.世界农作物供应受到威胁

还有证据表明,气候变化正在降低我们食物的营养价值。哥伦比亚大学环境健康科学教授、植物生理学专家刘易斯·齐斯卡(Lewis Ziska)发现,随着二氧化碳水平的上升,水稻植物产生的谷物含有较少的蛋白质和较少的维生素和矿物质。“植物生物学是关于平衡的,当作物突然获得更多的CO2但相同数量的土壤养分时,它们的化学成分就会发生变化,”他说。“这些植物看起来是一样的,它们甚至可能长得更快一点,但它们对你没有那么好。它们富含碳,营养贫乏。Ziska说,他观察到的水稻分子变化相当微妙,但他预计,随着二三十年来二氧化碳水平的继续上升,这些变化将变得更加明显,并对人类健康产生重大影响。“小麦,大麦,土豆和胡萝卜也正在失去一些营养价值,”他说。“这将影响每个人 - 特别是发展中的国家,他们的大部分卡路里都依赖小麦和大米等谷物。

4. 我们需要为大规模的人类迁徙浪潮做好准备

几千年来,绝大多数人口一直生活在一个令人惊讶的狭窄的环境生态位中,这些土地相当接近赤道,温度温暖,淡水充足,土壤肥沃。

但现在,突然之间,环境正在发生变化。太阳的光线燃烧得更热,降雨不稳定。一些地区受到海平面上升的威胁,而在另一些地区,土地正在变成尘埃,森林正在发火。未来几年人们会怎么做?他们会坚持下去并试图适应,还是会为了寻找更好客的土地而迁移?

5. 气温上升已经使人们生病

专家说,气候变化最致命的结果之一,也是最阴险和最被忽视的结果之一,是气温上升和极端高温带来的公共卫生威胁。

“炎热的天气会引发身体的变化,产生急性和慢性健康后果,”哥伦比亚大学急诊室医生和公共卫生研究员Cecilia Sorensen说。“它实际上改变了你的血液化学成分,使其容易凝血,这可能导致心脏病发作或中风,并且它会促进炎症,这可能导致许多其他问题。

Sorensen说,暴露于严重的高温已被证明会加剧心血管疾病,哮喘,慢性阻塞性肺病,关节炎,偏头痛,抑郁和焦虑等疾病。“因此,如果你生活在炎热的气候中,缺乏空调,或者在户外工作,你更有可能生病。

通过破坏自然环境的稳定以及我们与自然环境的关系,气候变化正在以多种方式危害人类健康。哥伦比亚大学Mailman公共卫生学院的研究人员于2010年启动了创新的气候与健康计划,该计划表明,气温上升使空气污染恶化,部分原因是烟雾在温暖的天气中形成得更快,而且野火正在向大气中喷出大量的颗粒物。全球变暖也加剧了食物和饮用水短缺,蚊子和蜱虫范围的扩大还会助长登革热,莱姆病,西尼罗河病毒和其他疾病的传播。但专家表示,暴露在极端高温下是最不为人所知且增长最快的威胁之一。

6. 我们正在遏制排放,但需要更快地采取行动

自工业革命开始以来,人类主要通过燃烧煤炭,石油和天然气作为能源,使地球变暖1.1°C(或约2°F)。目前的政策使世界在本世纪末将全球气温比工业化前水平上升约2.6°C。但科学家说,为了避免气候变化最灾难性的后果,我们必须努力将变暖限制在1.5°C以内。这将要求我们重新装备我们的能源系统,大幅扩大可再生资源的使用,并在本世纪中叶消除几乎所有的温室气体排放。

“在未来三十年里,我们必须每天建造相当于世界上最大的太阳能公园,才能在2050年之前实现净零排放,”哥伦比亚大学气候学院联合院长杰森·博尔多夫(Jason Bordoff)说。作为一名领先的能源政策专家,Bordoff曾在美国总统巴拉克•奥巴马(Barack Obama '83CC)的国家安全委员会任职,“我们还必须将全球对清洁能源研发的投资从每年约2万亿美元增加到5万亿美元,”他补充说,并引用了国际能源署的研究。“挑战是巨大的。

今天,来自整个大学的研究人员正在共同努力,寻求多种可能有助于缓解气候危机的策略。一些正在开发用于超高效太阳能电池的纳米材料。其他人正在发明从空气中吸出二氧化碳并将其泵入地下的方法,最终将其变成粉笔。Bordoff在描述哥伦比亚电化学能源中心工程师的工作时特别兴奋,他们正在设计强大的新电池来储存太阳能和风能。“这是一个由十几个人组成的团队,他们是世界顶级电池专家,”他说。“他们不仅在开发制造长效电池的技术,而且还在寻找生产电池的方法,而不必依赖钴和锂等供应短缺的关键矿物质。

在过去几年中,清洁能源转型的势头一直在加速。在2000年代初,全球排放量每年增加3%。现在,它们平均每年仅增长1%,一些预测表明它们将在20世纪20年代中期达到顶峰,然后开始下降。这是各国为摆脱化石燃料而采取的各种政策的结果。例如,欧洲国家对工业排放设定了严格的限制。南非、智利、新西兰和加拿大已采取重大措施逐步淘汰燃煤电厂。美国和中国已经制定了燃油效率标准,并投资开发可再生太阳能,风能和地热能 - 这些能源与水电一起占全球所有电力生产的近30%。我们正在遏制排放,但需要更快地采取行动。

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