“流浪地球”带来气候地狱，人类扛得住么？
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无剧透！还没看过《流浪地球2》的同学们可以放心食用！
本文只想跟各位讨论一个电影里没有展开的脑洞：
“流浪地球”计划开启后，地球气候会变成什么样？人类扛得住么？
先上结论，流浪地球计划开始之后，地球气候将进入“地狱模式”，彻底不宜居。
按照影片设定的“流浪地球”编年史，2030年，联合国向全世界公布“流浪地球”计划，按照项目实施，可以分为6个阶段，需要总共2500年，大约100代人共同努力。
01
前刹车时代（2030-2039）：地下城和行星发动机建设；
02
刹车时代（2040-2080）：地球停止自转；
03
逃逸时代（2081-2130）：逃离太阳系；
04
流浪时代1：飞向比邻星（2130-3930）利用500年将地球加速到光速的千分之五，然后滑行1300年；
05
流浪时代2：恢复地球自转，开始减速；
06
泊入比邻星轨道；
在这整个阶段，地球气候将发生完全“沧海桑田”的变化！
《流浪地球》的剧情发生在2075年，地球航行到木星附近，希望利用引力弹弓效应让地球飞出太阳系
图片来源：《流浪地球》剧照
本文不讨论地壳能不能扛得住，就说气候和生存环境变化。
无限增加的碳排放：高温、海平面上升
在“前刹车时代”（2030-2039）和刹车时代（2040-2080），地球上将会开展大规模工程建设：2034年开始地下城一期的建设，以及分布在全球的10 000台高度达11000米的行星发动机的建设。这么大规模的建设必然导致全球对化石燃料的消耗无限增加，同时目前遏制化石燃料排放的《巴黎协定》也会自动停止（地球都要毁灭了，这时候再要《巴黎协定》也没啥意义了）。
《流浪地球》中巨大的行星发动机
图片来源：《流浪地球》剧照
如果用气候模型来预估一下，“流浪地球”计划实施后，气候前景比目前科学界预想的最坏情景还要可怕。
小知识
RCP表示的是“代表性浓度途径”（ Representative Concentration Pathway ），描述了未来可能出现的不同温室气体浓度变化的曲线，对应不同辐射强迫增加的情景，用来推演未来气候可能出现的变化，不同情景中，人口、经济、能源使用方式、温室气体排放浓度等均有所差别，下图中的RCP2.6、RCP6等就是表示不同的情景。
RCP8.5是一种不进行任何减排行动（一切照旧，不进行减排），一直依赖化石能源发展经济的未来情景，表示到2100年辐射强迫水平增加8.5 W/m2。
在目前高排放情景（RCP8.5）下，到2300年大气中CO2浓度接近2000ppm，而在流浪地球的大基建中，到2080年全球CO2浓度就将达到2000ppm以上，图片来自IPCC报告。
在目前高排放情景（RCP8.5）下，到2300年大气中CO2浓度接近2000ppm，全球平均温度达到7.8±2.9℃，在流浪地球中，这一时间会提前到2080年之前，全球升温更高，图片来自IPCC报告
在刹车时代，到2080年，全球二氧化碳浓度将达到2000ppm以上，全球平均气温将比工业革命前（19世纪初）高约8-10°C，陆地增温约为10-15°C，致命性极端高温（湿球温度超过35°C）将成为全球绝大多数地区的白昼常态。南极与格陵兰岛的大陆冰川融化导致海平面比工业革命前上升60米以上，全球沿海主要城市（纽约、东京、伦敦、上海、北京、香港、天津、新加坡市等）全部淹没于海面以下，潼关以西的陕西关中地区将成为我国首都区，联合国总部迁往西藏林芝地区。
致命性高温成为常态，全球进入无冰状态，海平面比目前高70米，全球海岸线大幅度退缩，我国海岸线退到太行山一带，全球沿海大城市几乎都被淹没。
图片来源：自制
自转停止：全球大气环流彻底改变
在自然情况下，由于地球自转，全球形成的三圈环流和盛行风系塑造了地球的面貌，包括全球洋流的分布，它们保持着固有的路线，在全世界循环往复。
地球地表的大气循环也与地球自转有关系
图片来源：ESA
由于刹车带来的地球减速，地球逐渐停止自转。由于地球自转，全球形成的三圈环流和盛行风系塑造了地球的面貌，包括全球洋流的分布，它们保持着固有的路线，在全世界循环往复。当地球地转消失之后，形成稳定大气环流的科里奥利力消失，目前地球稳定的三圈环流彻底改变，中纬度西风带和低纬度东风带消失。
由于地球是逐渐停下来的，所以不用担心骤停带来的摧枯拉朽般的摧毁。
如果地球突然停止自转会怎样？
如果地球突然停止自转，地表的一切物体，包括你和我在内，都将在惯性的作用下沿地球转动切线方向、以地球自转的速度飞速射出。这一速度根据物体所在纬度不同而变化，居住在北极圈附近的爱斯基摩人将以360千米/小时的速度飞出，这已经比在高速公路上行驶的汽车还要快了，而如果你恰好在赤道附近的国家旅行，地球突然停止自转时，你将以超过1600千米/小时的速度飞出，这一速度已经超过了音速，但是还没有达到第一宇宙速度，因此，地表的建筑、人类、动物等并不会因此逃离地球，而是会以极快的速度彼此相撞，甚至在撞击发生一段时间后，你才能听到碰撞的巨响。
而且如果地球骤停，大气层在惯性作用下仍会继续运动，继续旋转的大气和地球表面产生极大的相对速度和摩擦力，风速会比人类经历过的所有台风还要大。
“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”，地球大气的绝对速度超级大，在赤道地区就会瞬间刮起1600千米/小时以上的大风，而在居住着全球人口总数85%左右的南北纬45°之间的区域，也将受到超音速狂风的袭击。这些比12级台风还要大14倍的飓风，可以将陆地上凸出的建筑瞬间夷为平地，所到之处，只会是断壁残垣。可以说，地球表面的生物将在一瞬间遭遇到灭顶之灾。
如果地球骤停，引发的最大风速将会是台风的十几倍以上
图片来源：NOAA
由于地球停止自转，日夜交替消失，全球将有半年处于白昼，半年处于黑夜，在地球向阳面长达半年的白昼期间，温度极高，最高温度将长期维持在70 °C以上，而背阳面中心温度极低，最低温度将降至零下60°C，处于冰封状态。向阳面日下点附近形成巨大暖中心，背阳面极冷中心形成巨大冷中心。地球大气将主要以大规模对流与湍流运动为主。由于全球尺度风系的消失，地球系统的热交换效率降低，将使得全球向阳和背阳面平均温度差将达到100℃以上。
《流浪地球》中被冰封的北京国贸，图中央视大楼清晰可见
图片来源：《流浪地球》剧照
海洋沸腾，气候地狱来临
当然，以上情况还没有考虑行星发动机的热辐射的条件，如果考虑行星发动机的热辐射，那情况可完全不同。
行星发动机是重核聚变实现的，其部分能量用来推动地球，另一部分必然转换为热能。全球10000台行星发动机的总推力达到150万亿吨，其功率达到目前地球接受到的太阳能的40倍，相当于有40个太阳照耀全球，引起的地球升温非常恐怖。当然从核能到机械能的转换效率必然达不到100%，甚至达到90%也是天方夜谭，只要有大概2.5%的热量辐射，就相当于一个太阳的照射量。目前全世界主流的汽车引擎热效率在30-40%之间，个别引擎热效率能突破40%，因此行星发动机的热辐射将造成数个到数十个太阳的辐射，如果按照10个太阳的辐射度来算，地球表面的温度将超过200℃，全球海洋沸腾，这可是真正的地狱。
只要行星发动机启动，以上状况就完全无法避免。高温和沸腾的海洋将消灭地球表面的所有生物，大气中水汽量急剧增加，进一步加剧温室效应，全球温度持续升高，将很有可能达到金星的状况。水汽进入到高层大气，在聚变的烈焰和太阳风的作用下，从地球高层大规模逃逸，在2500年后流浪地球结束阶段，很有可能将丧失所有的地表水分，当行星发动机熄火时，地球会像火星一样荒芜。
这是一个可怕的未来，对此评估之后，不知道联合国还会不会启动“流浪地球”计划？
作者：魏科
作者单位：中国科学院大气物理研究所
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