還原CO2增多導(dǎo)致全球變暖的一些誤讀

華東師范大學(xué)地理系（200062） 王家偉 段玉山

眾所周知，CO2是一種溫室氣體。但在生活中，很多人一提到溫室氣體就會聯(lián)想到CO2和溫室效應(yīng)，繼而認(rèn)為是人類排放的大量二氧化碳加劇了溫室效應(yīng)從而引起了全球變暖。在他們看來，CO2等溫室氣體是有害氣體，是它們導(dǎo)致了全球變暖，進(jìn)而導(dǎo)致了一系列因全球變暖而來的災(zāi)難。于是世界各國都在積極呼吁提倡低碳生活，主張減少碳排放，進(jìn)而緩解全球變暖的趨勢。事實(shí)真是如此嗎？是CO2增多導(dǎo)致全球變暖了嗎？有些問題值得商榷、有待討論，有些問題更需要進(jìn)一步地研究。重新梳理一直以來很多人在這方面的誤讀也顯得很有必要。

一、溫室氣體知多少

溫室氣體通常是指大氣中那些能讓太陽短波輻射自由通過，同時強(qiáng)烈吸收地面和空氣放出的長波輻射（紅外線），對地表有一種保溫作用的氣體。那么究竟大氣中哪些氣體是溫室氣體呢？是不是僅有我們通常所認(rèn)為的CO2等幾種？為什么我們談到溫室氣體時一般只提到CO2呢？溫室氣體在地球大氣中所占的比例大嗎？水蒸氣（H2O）是否也是溫室氣體呢？

表1 地球大氣的主要成分及各自所占比例

實(shí)際上溫室氣體中最主要的是CO2，但CO2不是唯一的溫室氣體。地球大氣中的溫室氣體其實(shí)還有很多，二氧化碳(CO2)、水蒸氣（H2O）、氧化亞氮 (N2O)、甲烷(CH4)、氟利昂和臭氧(O3)等是地球大氣中主要的溫室氣體。CO2等溫室氣體在地球大氣中所占的比重非常小，CO2等一些主要溫室氣體和包括其他溫室氣體在內(nèi)的所有微量氣體的總和僅占大氣體積的0.04%（見表1），這其中CO2就占了0.03%，很顯然，CO2的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其它溫室氣體；并且主流學(xué)術(shù)界一直公認(rèn)主要是由于“溫室效應(yīng)”導(dǎo)致了近現(xiàn)代全球變暖，認(rèn)為人類在生產(chǎn)生活中排放的大量二氧化碳是導(dǎo)致全球變暖的罪魁禍?zhǔn)?；又由于CO2在溫室效應(yīng)中的作用超過了一半（見圖1）。因此，我們談治理溫室氣體時一般只提到CO2，很多情況下，CO2被人們以偏概全地代指為溫室氣體也就順理成章了。根據(jù)溫室氣體的定義及最新研究成果表明，水蒸氣（H2O）也具有保溫作用，也是主要的溫室氣體之一。

圖1 主要溫室氣體溫室效應(yīng)作用百分比（%）

二、溫室氣體的功與過

由溫室氣體引起的溫室效應(yīng)(Greenhouse effect)，又稱“花房效應(yīng)”，是大氣保溫效應(yīng)的俗稱。全球大氣層和地表這一系統(tǒng)就如同一個巨大的“玻璃溫室”，使地表始終維持著一定的溫度，產(chǎn)生了適于人類和其他生物生存的環(huán)境。在這一系統(tǒng)中，大氣既能讓太陽短波輻射透過而到達(dá)地面，同時又能阻止地面長波輻射的散失，因其作用類似于栽培農(nóng)作物的溫室，故我們把大氣對地面的這種保護(hù)作用稱為大氣的溫室效應(yīng)。

近一百多年來，據(jù)科學(xué)家觀測全球的氣候正在逐漸變暖，與此同時，大氣中的CO2等溫室氣體的含量也在逐漸增加。在人們的印象中，由CO2等溫室氣體產(chǎn)生的溫室效應(yīng)是近現(xiàn)代全球暖化的主要原因之一，而氣候變暖又會給人類帶來一系列災(zāi)難。在很多人看來CO2等溫室氣體就是有害氣體，他們真的是有害而無利嗎？

1．溫室氣體的功

CO2等溫室氣體能夠吸收地表長波輻射并將其返回地表，起到了對地球保溫的作用，使地球表面的溫度能夠保持在平均15℃左右，并且使地球上的白天和夜晚的溫差不至于過大，產(chǎn)生了適于人類和其他生物生存的環(huán)境，這種大氣的保溫作用稱為“自然”溫室效應(yīng)。如果地球大氣不存在這種“自然”溫室效應(yīng)，那么地球表面平均溫度就會下降到-23℃左右，白天和夜晚的溫差也將變得很大，地球也將變得不利于人類和其他很多生物的生存?？梢哉f沒有“自然”溫室效應(yīng)的存在也就基本不可能有人類的存在，所以地球大氣“自然”溫室效應(yīng)的存在是有功于人類和其他生物生存的。除了對地球的保溫作用，溫室氣體中的CO2是植物光合作用的原料之一，臭氧(O3)是保護(hù)人類免受太陽紫外線傷害的保護(hù)傘等等。

2．溫室氣體的過

與“自然”溫室效應(yīng)相對應(yīng)的是“增強(qiáng)”溫室效應(yīng)。“增強(qiáng)”溫室效應(yīng)主要是指由于現(xiàn)代工業(yè)社會過多燃燒煤、石油和天然氣等礦物燃料，排放出的大量二氧化碳等溫室氣體進(jìn)入大氣造成大氣的保溫效應(yīng)隨之增強(qiáng)，引起地球表面變熱的現(xiàn)象。很多科學(xué)家認(rèn)為，由CO2等溫室氣體產(chǎn)生的“增強(qiáng)”溫室效應(yīng)是近現(xiàn)代全球暖化的主要原因之一，而氣候變暖可能會給人類帶來一系列災(zāi)難。所以在很多人看來，CO2等溫室氣體以及溫室效應(yīng)對人類是有害而無益的，自然對它們沒有什么好的印象。

現(xiàn)在人們所談到的“溫室效應(yīng)”一般都是指由于CO2等溫室氣體的增多而引起地球表面變熱的“增強(qiáng)”溫室效應(yīng)，而不是對地球起保溫作用、使地球表面平均溫度維持在15℃左右，有利于人類和其他生物生存的“自然”溫室效應(yīng)。所以對溫室效應(yīng)的功與過，我們要分開來看，區(qū)別對待。

三、CO2排放增多導(dǎo)致全球變暖的反對聲

人教版高中地理教材在“全球氣候變化”一節(jié)中指出：“從19世紀(jì)末至今，全球氣候雖然有波動，但總的趨勢是在變暖。近半個世紀(jì)以來，全球氣溫升高的主要原因，很可能是人為排放的溫室氣體的數(shù)量增加所致。引起近現(xiàn)代全球氣溫升高的主要原因之一，是大氣中二氧化碳等氣體濃度的增加。由于人類活動向大氣中排入大量二氧化碳，使得大氣中二氧化碳的濃度不斷增加，而且增加的速度呈越來越快的趨勢?！鄙虾０娓咧械乩斫滩囊不境窒嗨频挠^點(diǎn)。不僅是我們的地理教材，一直以來主流科學(xué)界也都認(rèn)為由于人類燃燒煤、石油、天然氣等礦物燃料產(chǎn)生的大量二氧化碳是導(dǎo)致近現(xiàn)代全球變暖的罪魁禍?zhǔn)住?/p>

目前公認(rèn)的全球氣候是在變暖嗎？變化有沒有那么大？人類活動能夠影響全球氣候變化嗎？近現(xiàn)代全球氣候變化是人類大量排放的二氧化碳等溫室氣體造成的嗎？還有其他因素引起近現(xiàn)代全球氣候變化嗎？

2009年11月發(fā)生了令全世界震驚的 “氣候門”（climate gate）事件。被公開的一千多封往來于多位世界頂級氣候?qū)W家的關(guān)于氣候變化研究的郵件和文件顯示，一些科學(xué)家在操縱數(shù)據(jù)，偽造科學(xué)流程來支持他們有關(guān)氣候變化的說法。直至此時，人們才開始懷疑一直被主流科學(xué)界所公認(rèn)的“氣候變暖”、“人類活動影響氣候”和“人類導(dǎo)致全球變暖”等理論。質(zhì)疑氣候變暖理論和對氣候威脅論持懷疑態(tài)度的氣候?qū)W家的觀點(diǎn)由此重獲關(guān)注，并由此走進(jìn)公眾的視野。

1．氣候變化具有偶然性和復(fù)雜性

中山大學(xué)大氣科學(xué)系王安宇教授指出氣候是突變的，有升也有降（如圖2），而CO2等溫室氣體的變化是漸變的（如圖3），兩者不一致，不能過分強(qiáng)調(diào)了人為因素。

圖2 近20年來全球平均氣溫的變化

圖3 近300年來大氣中二氧化碳濃度的變化

前聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）主席伯特柏林（B. Bolin）認(rèn)為氣候預(yù)測的結(jié)果和現(xiàn)在溫室氣體的增長是一致的，但不要去講其間的因果關(guān)系，其間關(guān)系很復(fù)雜，實(shí)際上對于氣候的研究要考慮多種自然因素。

美國科學(xué)院院士、世界著名氣象學(xué)家麻省理工學(xué)院的理查德?林德森（Richard Lindzen）教授早在1991年就認(rèn)為地球氣候長久以來一直處于不斷變化的過程中，期間存在各種復(fù)雜的原因，而不是如“全球變暖”支持者所說的那樣僅僅是由于二氧化碳排放的原因。實(shí)際上氣候一直在變暖和降溫間反復(fù)（如圖4），氣候是否異常變暖，尚無定論。

圖4 全球氣溫的長期演變

2．氣候變暖是一定范圍內(nèi)的周期性自然波動

一些氣候?qū)W家認(rèn)為全球氣溫變暖是自然規(guī)律，是一種自然界的周期波動，這和人類活動沒有必然聯(lián)系。因?yàn)槿祟惿畹臅r間段屬于大冰期之間較溫暖的時期（也叫間冰期），第四紀(jì)冰期（大約始于距今200—300萬年前，結(jié)束于1—2萬年前）先后出現(xiàn)過四個較溫暖的間冰期，其中最溫暖的間冰期比現(xiàn)在還要溫暖。美國氣候?qū)W專家哈佛大學(xué)的威利孫教授和理查德?林德森教授也認(rèn)為，在地球歷史上，氣候冷暖交替發(fā)生過多次（如圖4），而當(dāng)時要么就還沒有人類，要么就是還處于石器時代，人類對當(dāng)時的氣候影響微乎其微。

圖5 近百年來全球年平均氣溫的變化

近一百多年來全球氣溫確實(shí)有著一定的波動上升，但很多氣象學(xué)家認(rèn)為，這樣的上升是微小的，也是有升有降的 (圖5)。美國國家科學(xué)委員會（NRC）也做過相關(guān)研究，他們根據(jù)美國國家航空航天局（NASA）20年的衛(wèi)星全球溫度探測結(jié)果（如圖2）分析認(rèn)為近年來全球氣溫變化并不大，全球變暖并沒有那么嚴(yán)重，在很大程度上是被人為夸大和扭曲的。

3．氣候變暖并非主要由人類排放的CO2造成

20世紀(jì)全球溫度上升最快的階段是1910至1940年，此后則迎來長達(dá)30年的全球降溫階段，直到1978年全球氣溫重新開始上升（如圖6中的地球表面平均溫度變化趨勢線）。理查德?林德森教授認(rèn)為，如果工業(yè)二氧化碳的排放是導(dǎo)致全球暖化的主要原因，那么1940年至1978年間的降溫階段將無法解釋。

圖6 全球燃料排放CO2和全球平均氣溫的變化

普林斯頓大學(xué)的威廉?哈勃（William Hubble）教授和學(xué)者格雷戈里(Ken Gregory)也都認(rèn)為，在地球歷史上的那些冷暖交替的過程中，地球曾有更大的變暖現(xiàn)象（如圖4）， 但大氣中二氧化碳的含量并沒有顯著的變化。二氧化碳導(dǎo)致全球變暖的能力是有限的，CO2濃度是當(dāng)今地球十倍的歷史時期曾經(jīng)是冰期。

全球氣溫的上升是人類排放的CO2等溫室氣體造成的，這一結(jié)論的得出也主要基于數(shù)值模式對CO2增長效應(yīng)的模擬。由于對溫室氣體的模擬中根本沒有考慮水汽的時空變化，自然的氣候變化、厄爾尼諾、城市化、水汽、硫化物等其它因子造成的氣溫升高在模式中也沒有考慮，并且某些地區(qū)的模擬結(jié)果和實(shí)際情況相反，理查德?林德森認(rèn)為數(shù)值模擬結(jié)果并不是很可靠。威廉?哈勃也認(rèn)為目前支持全球變暖趨勢的數(shù)據(jù)和模型上存在諸多不確定因素。著名學(xué)者施瓦茨（P. Schwartz）和蘭德爾（D. Randall）認(rèn)為數(shù)值模擬的結(jié)果沒有考慮海洋，全球增溫將會改變洋流，導(dǎo)致全球降溫。

隨著“氣候門”事件的曝光，越來越多的反對聲音告訴我們，“全球變暖”、“人類活動排放的CO2導(dǎo)致氣候變暖”、“氣候變化將威脅人類生存”等理論觀點(diǎn)在整個科學(xué)界一直存在巨大爭議。影響氣候變化的因素是復(fù)雜的和多方面的，很多因素都有可能在影響著氣候的形成和變化，既有太陽活動、火山爆發(fā)等自然原因，也有CO2等溫室氣體的排放、森林的破壞等人為原因，科學(xué)界至今也沒能達(dá)成一致共識。

關(guān)于氣候是否異常變化、氣候變化的原因等，科學(xué)界盡管有不同的觀點(diǎn)、存在爭議，但自工業(yè)革命以來，人類大量燃燒煤、石油、天然氣等礦物燃料排放的CO2的確是在快速增長（如圖3）。人類為了經(jīng)濟(jì)的增長對自然資源的過度開采、利用和破壞，導(dǎo)致的嚴(yán)重環(huán)境污染和生態(tài)破壞已是不爭的事實(shí)。這里為二氧化碳“申冤”、重申科學(xué)爭議，并不是支持或反對哪種學(xué)術(shù)觀點(diǎn)，而是還原爭議事實(shí)、梳理其中的某些誤讀；更是希望大家注意環(huán)保、節(jié)約能源，轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式和生活方式，尋求人類與自然的和諧發(fā)展，這將是人類未來生活的趨勢潮流。