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上面的地图根据当前的变暖趋势显示了21世纪末的全球温度。底部的地图显示了气候变化的速度，或者到21世纪末任何给定区域的物种需要迁移多远才能经历与现在相似的气候。由斯坦福大学提供
斯坦福大学的科学家认为，气候变化的发生速度比过去6500万年来的任何变化都要快10倍。
自恐龙灭绝以来，地球正在经历着最大的气候变化之一。但是，对于人类，植物和动物来说，更令人困扰的是变化的速度。斯坦福大学的气候科学家警告说，下个世纪可能发生的变化速度将比过去6500万年的任何气候变化至少快10倍。
如果这种趋势继续以目前的快速步伐发展，它将给世界各地的陆地生态系统带来巨大压力，许多物种将需要做出行为，进化或地理适应，才能生存。
尽管地球在未来几十年内将经历的某些变化已经“融入了系统”，但21世纪末气候的变化将在很大程度上取决于人类的反应。
研究结果来自对环境地球系统科学副教授Noah Diffenbaugh和卡内基研究所全球生态系主任，生物学和环境地球系统科学教授Chris Field的气候研究的评论。这项工作是本期《科学》杂志关于气候变化的特别报告的一部分。
斯坦福森林环境研究所的资深研究员Diffenbaugh和Field进行了针对性但广泛的关于可能影响生态系统的气候变化方面的科学文献回顾，并调查了对下个世纪的最新观察和预测与过去事件的比较在地球历史上
例如，随着地球从上一个冰河时代出现，20,000年前，该行星的温度升高了5摄氏度。这是与20世纪和21世纪变暖预估的高端相当的变化。
地质记录表明，20,000年前，随着覆盖北美大部分地区的冰原向北退缩，动植物使被冰封的地区重新定殖。随着气候继续变暖，这些动植物向北移动至凉爽的气候。
“我们从过去的变化中知道，数千年来，生态系统已经对全球温度的几度变化做出了响应，” Diffenbaugh说。“但是，我们现在所处的空前轨迹迫使这种变化持续了数十年。这快了几个数量级，我们已经看到某些物种受到这种变化速度的挑战。”
关于全球气候系统如何对高水平二氧化碳做出反应的最有力证据来自古气候研究。五千五百万年前，大气中的二氧化碳升高到今天的水平。夏季，北冰洋没有冰，附近的土地温暖到足以支撑鳄鱼和棕榈树。
迪芬博说：“与过去的地质情况相比，未来几十年的生态系统存在两个主要差异。”“一个是现代气候变化的迅速步伐。另外一个问题是，今天有五千五百万年前没有出现的多种人类压力源，例如城市化以及空气和水污染。”
创纪录的热量
Diffenbaugh和Field还回顾了两种气候模式的结果，以描述从今天到本世纪末可能出现的气候结果。通常，预计极端天气事件（例如热浪和大雨）将变得更加严重和频繁。
例如，研究人员指出，随着情景的高端持续排放温室气体，到2046年至2065年，北美，欧洲和东亚的年温度将升高2-4摄氏度。有了这样的变暖，过去20年中最热的夏天有望每隔一年或更频繁地发生一次。
到本世纪末，如果不控制目前的温室气体排放，北半球的温度将比今天的平均温度高5-6摄氏度。在这种情况下，最近20年最炎热的夏天成为新的年度规范。
Diffenbaugh表示：“要想将年气温升高6 C所产生的确切影响算作是不容易的。”“但这将为大多数陆地地区带来新颖的气候。考虑到目前这类季节对陆生森林，农业和人类健康的影响，我们可能会看到酷热天气造成的巨大压力。”
科学家们还预测了气候变化的速度，定义为植物和动物物种每年迁移所需的距离，以便生活在与当前状况相似的年温度下。在世界各地，包括美国大部分地区，物种每年至少需要向山上的两极或更高极移动一公里。世界许多地方面临着更大的变化。
人为因素
有些气候变化是不可避免的，因为人类已经向大气中排放了温室气体，并且大气和海洋已经被加热。
迪芬博说：“已经有了一些惯性。”“如果世界上每一个新的发电厂或工厂都产生零排放，我们仍然会看到现有基础设施和已经释放的气体的影响。”
然而，到本世纪末可能发生的更为戏剧性的变化并不是一成不变的。有许多人为因素在起作用，它们可能会减慢变革的步伐和幅度–或加速变革。
考虑一下25亿人缺乏现代能源资源的情况。能源匮乏意味着他们在照明，烹饪和运输方面缺乏根本的好处，而且更容易受到极端天气灾害的影响。能源获取的增加将改善他们的生活质量，在某些情况下甚至是他们生存的机会，但会增加全球能源消耗并可能加速变暖。
迪芬博说，报告中提供的气候预测范围可以使决策者了解不同程度的气候变化对生态系统构成的风险。
迪芬博说：“毫无疑问，每年夏天比过去20年来最热的气候对全球生态系统构成了真正的风险，” Diffenbaugh说。“但是，有机会降低这些风险，同时确保获得能源消耗的收益。”
出版物：Noah S. Diffenbaugh和Christopher B. Field，“生态上至关重要的陆地气候条件的变化”，《科学》，2013年8月2日：卷341号6145页，第486-492页； DOI：10.1126 / science.1237123
图像：斯坦福大学
