全球变暖难逆转，斯坦福团队用AI预测最高温变化，破纪录可能性达90%
全球变暖难逆转，斯坦福团队用AI预测最高温变化，破纪录可能性达90%
2024年，全球见证了多起罕见极端气候事件：撒哈拉沙漠遭遇数十年难遇的洪水，美国遭遇"世纪飓风"，欧洲爆发数十年来最严重洪灾，拉丁美洲则陷入历史性干旱。这些现象背后，是全球气候持续变暖的严峻现实。
近期，斯坦福大学、科罗拉多州立大学与苏黎世联邦理工学院的研究团队通过将人工智能卷积神经网络系统应用于全球变暖预测，发现即便实现快速减排，全球气温仍有90%的可能性持续升高。
研究团队在《地球物理研究通讯》和《环境研究通讯》期刊上发表了两篇论文。他们通过训练先进的人工智能卷积神经网络系统，利用大量气候模型模拟温度和温室气体数据，得出了一系列预测结果：即便实现快速减排，全球平均气温可能比截至目前最热的2023年还高出0.5°C，这种可能性高达90%。更令人担忧的是，如果碳排放量继续增长，到2060年，全球绝大多数地区的温度预计将比2023年高出1.5摄氏度。
研究方法与数据来源
两篇论文均基于CMIP6的多个全球气候模型（GCMs）和卷积神经网络（CNN）模型，并使用了相似的数据集，但根据不同的研究目标，在数据集的选择和CNN模型的架构上有所区别。
第一篇论文的目标是预测在实现脱碳目标的情况下全球变暖的峰值。为此，研究者训练了多个CNN模型，并从中选择了最优模型。研究结果表明，在快速脱碳期间，全球热年可能导致极端局部气候条件的风险相当大。
第二篇论文则旨在预测在当前排放趋势下，21世纪全球不同地区的全球变暖情况。研究者选择了不同条件下的GCMs，并采用了迁移学习的方法，将一系列气候模型预测与观测数据相结合。这种方法最终能够基于当前气候状况，对未来的温度变化做出更为精确的预测。
研究发现
预测结果进一步表明，即便实现了快速脱碳，气候变化的影响可能比人类和生态系统迄今为止所经历的更为严重。截至2023年末，人类活动导致的气候变化可能已经使全球气候变暖约1.5℃。即使在最雄心勃勃的脱碳情景下，全球年平均气温「几乎可以肯定」会超过2023年的数据，并且有一半的可能性上升2℃。即便在本世纪中叶达到净零二氧化碳排放，也很有可能在个别年份出现比2023年创纪录的全球异常温度还要至少高出0.5℃。
第二篇论文则针对碳排放持续增加的情况进行了预测。研究结果揭示了一个严峻的事实：即使采取最激进的减排措施，全球变暖的趋势仍难以完全逆转，热浪、强降水和干旱等极端气候事件的加剧无法完全避免。此外，如果当前的碳排放水平不发生变化，那么到2040年，全球多数地区将极有可能面临超过2.0°C的区域性变暖。
对各区域超过1.5°C、2.0°C和3.0°C阈值的预测
AI在气候研究中的应用前景
作为本文中两项研究的作者，Noah Diffenbaugh教授所在的杜尔可持续发展学院（Doerr School of Sustainability）在AI技术应用方面取得了显著成果。学院不仅在二氧化碳零排放监测、热浪变化与全球变暖、气候变化对人类疾病影响等方面开展研究，还启动了Mineral-X附属计划，利用AI技术定位关键矿藏，构建有弹性的矿产供应链，以支持清洁可再生能源的发展。
随着AI技术的不断进步，气象预测的速度和精度将进一步提升。例如，Google Research研究团队开发的NeuralGCM模型在长期气候预测方面表现出色，其40年气候预测模拟结果与从ECMWF数据展示的全球变暖趋势一致。