教育新闻网温室气体排放量的增加只是我们在地球上继续存在的几个严重的全球威胁之一，而减少温室气体排放是《巴黎协定》和联合国可持续发展目标等国际协议的核心。IIASA 研究人员与乌克兰同事一起采取了一种新颖的方法来进一步了解地球负担及其由人类活动排放引起的动态。
为了更好地了解人类活动的负担及其对地球的动态，特别是它与温室气体(GHG) 排放量持续增加和全球变暖的影响有关，来自 IIASA 和乌克兰利沃夫国立理工大学的研究人员，从“应力-应变”的角度解决问题。超越传统的教科书知识，该团队在他们的模型中引入了表征系统的三个参数：延迟时间、内存和持久性。
系统建立记忆的能力可以理解为它在其自然机制内做出反应的能力，或者，如果记忆的建立受到限制，则可以理解为未来全球系统故障的衡量标准。随着记忆达到高水平的利用，这种能力会大大下降。在这方面，作者指出，大约 60% 的地球记忆在 1959 年之前已经被利用。持久性是指行星过程的锁定程度，使得放松系统变得越来越困难。
在所有条件相同的情况下，这三个参数仅取决于地球系统的特征流变(粘弹性)行为，并允许对该系统进行更深入、更新颖的洞察。研究人员将人造温室气体排放到大气中，特别是二氧化碳(CO 2 ) 视为地球系统的压力源，并根据压力-应变单位调查了地球的状况。这一观点超越了碳界通常采用的全球碳质量平衡观点，后者被广泛称为评估地球未来是否适合生命生存的黄金标准。
研究人员从 1959 年至 2015 年期间化石燃料燃烧和土地使用产生的 CO 2排放造成的压力开始，证实从全球观察者的角度来看，大气中的 CO 2浓度在此期间增加得相当快。与此同时，据报道，自 1990 年以来，对流层大气每十年变暖和膨胀约 15 至 20 米，而部分碳已(相当缓慢地)锁定在陆地和海洋中。大气的膨胀和碳在所谓的碳汇中的吸收一起被称为大气-陆地和海洋碳系统的整体应变响应。
根据作者的说法，尚不清楚较慢的过程(汇吸收碳)与较快的过程(大气膨胀)的可逆性和发散性如何。然而，众所周知的是，前一个过程记住了后者的影响，后者在前面运行。这导致研究人员提出了三个问题，即：这种全球规模的记忆——地球的记忆——可以量化吗?损耗程度如何?而且，地球的记忆是否允许对其持久性进行量化，推测两者并不相互独立?
为了回答这些问题，作者让“记忆”可以追溯到 1850 年，假设在那之前人类活动的压力为零。他们发现，自 1850 年以来，大气、陆地和海洋系统在持久性方面逐渐被困住(即，放松系统将变得越来越困难)，而其建立记忆的能力已经降低。伴随着对记忆的利用，该研究发现，自 1850 年以来，持久性所针对的极限值增加了大约 2 到 3 倍，如果 CO 2排放量像以前一样在全球范围内继续释放，预计还会进一步增加。
“大气、陆地和海洋碳系统比人们普遍认为的要脆弱得多。根据我们研究中的应力应变洞察，我们预计大气、陆地和海洋碳系统可能会被迫脱离其自然状态。 2050 年之前，如果当前的排放趋势没有立即和可持续地逆转。这些见解独立于任何外部目标值，例如通过全球变化研究证明的温度目标，并表明应对措施的时间窗口，包括缓解和适应，比我们想象的要短得多，”该研究的主要作者马蒂亚斯乔纳斯说，他是 IIASA 人类-自然系统研究小组探索性建模的高级研究员。
作者指出，尽管他们的研究重点是大气、陆地和海洋碳系统，但他们遵循的应力-应变方法不应被视为基于质量平衡的碳循环模型的附录。相反，它应该被视为一个独立模型，属于简化但仍然具有洞察力的模型套件，为保护复杂的三维气候和全球变化模型提供了巨大的好处，其中应力-应变模型目前不可用。
