全球氣候變化：我們知道和不知道的三件事

MyEmily

我們對(duì)地球氣候的許多方面并不了解，在這個(gè)星球的地表和大氣層，物理、化學(xué)和生物過程是如此之復(fù)雜。但是，有些事我們能夠確定——地球正在變暖，人類活動(dòng)要為此負(fù)很大責(zé)任。不過，地球究竟處于變暖過程的哪一階段？整個(gè)地球和各地區(qū)分別將受什么影響？氣候變化將如何影響我們的生活？

我們知道：溫室氣體“捂熱”地球

冰川融化，春季提前來臨，植被分界線往高海拔推進(jìn)，動(dòng)物分布的變化——多種證據(jù)都支持溫度計(jì)顯示的事實(shí)：地球的確越來越暖和。整個(gè)20世紀(jì)，全球平均氣溫升高了0.8℃。

溫度升高，有兩種解釋：到達(dá)地球的熱量變多，或離開地球的熱量變少。第一種解釋可以排除。太陽活動(dòng)的變化，只使每年到達(dá)地球的熱量變動(dòng)大約0.1%。衛(wèi)星數(shù)據(jù)顯示，熱量近幾十年來在總體上并未有明顯增長(zhǎng)。那么，只剩下第二種解釋：離開地球的熱量變少了。

造成這一結(jié)果的原因很多。一種觀點(diǎn)認(rèn)為，二氧化碳等溫室氣體增多了。這些氣體吸收特定頻率的紅外輻射，而這些熱能本會(huì)發(fā)散到太空中。溫室氣體會(huì)重新將一些沒發(fā)散出去的能量輻射回地球表面和低層大氣；大氣層中溫室氣體增加，意味著能發(fā)散出去的熱量減少，地球因此變得更溫暖。

通過研究地球過去的氣候，人們發(fā)現(xiàn)，不論何時(shí)，只要二氧化碳濃度上升，地球就會(huì)變暖。自從19世紀(jì)工業(yè)時(shí)代開始，大氣中二氧化碳濃度從280ppm上升到380ppm（編者注：ppm為百萬分比濃度）。雖然有多種因素同時(shí)影響我們星球的氣候，但已有的證據(jù)表明：二氧化碳是引起近年來氣候變暖的首要原因。

我們不知道：人們會(huì)排放多少溫室氣體？

除非我們知道大氣層中最后會(huì)有多少溫室氣體，否則我們無法預(yù)測(cè)未來幾年地球溫度會(huì)上升多少。

人類是最大的不確定性因素。我們未來如果能大幅度減排，二氧化碳濃度就不會(huì)超過400ppm，溫度不至于升高太多。但事實(shí)上，只有少數(shù)國(guó)家承諾削減溫室氣體的排放，中美等重要排放國(guó)并不在列；而一些做出承諾的國(guó)家還在暗中建造更多火電廠，承諾的可信度打上折扣。目前，溫室氣體的排放軌跡接近于聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）發(fā)布的最差情況。如果還不減排，2100年二氧化碳濃度可能達(dá)到1000ppm甚至更高。

另一個(gè)不確定因素是地球的反應(yīng)。到目前為止，大氣中人類排放的二氧化碳被海洋大量吸收，大約占排放量的1/3。試想，如果這個(gè)緩沖效應(yīng)減弱以后會(huì)怎樣。當(dāng)前，大氣中二氧化碳濃度上升使地球變暖，但過去二氧化碳濃度也在自然上升。

現(xiàn)在，暖水海洋溶解二氧化碳的能力下降，而我們依然不知道確切原因；有人提出生物活性的改變或許能解釋這一現(xiàn)象。如果這種機(jī)制開始生效，人們就需要更大力度的減排才能抑制地球變暖。

永久凍土層、泥炭沼澤和海底甲烷水合物中封藏有大量溫室氣體。我們尚不知道儲(chǔ)藏量有多大，不知道凍土層會(huì)融化多少，也不知道泥炭沼澤會(huì)干涸到什么程度，不知道大海會(huì)不會(huì)隨著溫度升高開始從水合物中釋放甲烷——作為溫室氣體，甲烷可比二氧化碳更強(qiáng)力。

這些風(fēng)險(xiǎn)都難以量化，IPCC考慮的情境很大程度上忽略了它們。最壞的情況是，即使我們大幅度減排，二氧化碳濃度還是持續(xù)升高。我們采取行動(dòng)越晚，行動(dòng)產(chǎn)生的效果就越弱。

我們知道：其它污染物在給地球降溫。

我們往大氣中排放各種物質(zhì)。同二氧化碳一樣，一氧化二氮和氟氯烴也是溫室氣體。煤煙，即炭黑，可以通過吸收熱量讓物體升溫，同時(shí)也會(huì)形成遮蔽，冷卻地表。其他反射物也將太陽熱量反射到太空，讓地表降溫。

大型火山噴發(fā)時(shí)，會(huì)向大氣中排放二氧化硫，比如1991年菲律賓的皮納圖博火山。它噴發(fā)后一兩年間，地球溫度降低了。但是，不同于二氧化碳，二氧化硫的效果是短暫的。因?yàn)槎趸蛟诖髿庵袝?huì)形成液體氣溶膠，最終隨雨降回地面。

燃燒含硫的化石燃料可以大大增加大氣中二氧化硫濃度。20世紀(jì)40年代到70年代間，二氧化硫污染非常嚴(yán)重，平衡了二氧化碳造成的溫室效應(yīng)。西方國(guó)家為遏制酸雨減少了硫排放，這一掩蔽效應(yīng)也逐漸消失，地球變暖繼續(xù)進(jìn)行。

2000年硫排放的增加，很大程度上源于中國(guó)火電廠數(shù)量的增多?，F(xiàn)在，中國(guó)正為這些火電廠安裝脫硫設(shè)備。二氧化硫排放減少后，溫室效應(yīng)將會(huì)加劇。

我們不知道：冷卻作用有多強(qiáng)？

有的污染物可以在大氣中形成微小的氣溶膠液滴，它們能造成異常復(fù)雜的影響。二氧化硫氣溶膠反射了多少熱量，要受很多因素影響：氣溶膠液滴的大小，在大氣中的高度，夜晚還是白天，處于哪個(gè)季節(jié)……

氣溶膠對(duì)云也產(chǎn)生很大影響，比如，云會(huì)因?yàn)樗兊酶?，能將更多熱量反射到太空。氣溶膠存在的時(shí)間很短，通常不會(huì)像二氧化碳一樣在大氣中均勻分布，而容易聚集在污染物的中心。

正因此，我們?nèi)圆荒艽_定諸如二氧化硫這樣的污染物帶來的降溫效果有多少。隨著二氧化碳的排放增加，降溫效果也被溫室效應(yīng)抵消，這一點(diǎn)倒是很明確。但是，溫度升高是不是由于較強(qiáng)的降溫效應(yīng)被更強(qiáng)的溫室效應(yīng)抵消后產(chǎn)生的效果？或者，只是溫和的降溫效應(yīng)中和了更溫和的溫室效應(yīng)？

大部分IPCC的模型顯示，是第二種情境。但是，如果氣溶膠降溫效果強(qiáng)過人們的預(yù)想，地球可能在氣溶膠濃度降低后加速變暖。

我們知道：地球會(huì)變得非常熱。

在一個(gè)無生命、無水的星球上，大氣中二氧化碳濃度升高至兩倍，星球溫度會(huì)升高1.2℃。不過，在地球上，即使沒有氣溶膠的復(fù)雜影響，這一過程也不那么簡(jiǎn)單。

先看水的作用。水蒸氣是強(qiáng)效的溫室氣體。大氣溫度升高，蘊(yùn)含的水蒸氣就更多。一旦更多二氧化碳進(jìn)入濕潤(rùn)的地球大氣層，溫室效應(yīng)就會(huì)迅速加劇。

這種“正反饋”現(xiàn)象不單單只有這一例。溫度一升高，原本能反射陽光的積雪層和海冰會(huì)迅速融化，最終導(dǎo)致更多熱量被吸收，溫室效應(yīng)加劇。從更長(zhǎng)的時(shí)間尺度考量，植被變化也會(huì)影響熱量吸收，而且陸地和海洋也可能釋放更多二氧化碳，超過其吸收量。成百上千年過去，冰蓋可能大面積融化，進(jìn)一步減少地球反射率。排除諸如超級(jí)火山爆發(fā)這樣無法意料的災(zāi)難，地球會(huì)因此變得非常溫暖。但是，究竟會(huì)溫暖到什么程度呢？

我們不知道：究竟會(huì)變得有多熱？

如果大氣中的二氧化碳濃度變成現(xiàn)在的兩倍，那么地球究竟會(huì)變得有多熱？有一種方法可以探詢復(fù)雜反應(yīng)后的結(jié)果：利用地球氣候的計(jì)算機(jī)模型。另一個(gè)更為可靠的辦法是參照最近數(shù)百萬年的氣候情況，考察過去二氧化碳濃度改變?nèi)绾斡绊憵夂颉?/p>

“氣候敏感性”是衡量氣候系統(tǒng)中溫度變化的指標(biāo)，通常取大氣中二氧化碳濃度升至2倍后，引起的全球平均溫度變化。上述兩種方法都表明，若二氧化碳濃度變?yōu)楝F(xiàn)在的兩倍，地球溫度至少會(huì)提高2℃。而大部分研究認(rèn)定：升高3℃的可能性最大。

一些對(duì)過去氣候的研究卻表明，升溫可能達(dá)到6℃或更高。出現(xiàn)這種差異的原因之一是，氣候模型只能考慮短期反饋，然而史前氣候研究還包括長(zhǎng)期反饋，比如冰蓋的改變。如果這些研究和真實(shí)圖景接近，那么我們的模型可能會(huì)提供未來幾十年氣候變暖情況的精確答案，但是，會(huì)低估未來幾個(gè)世紀(jì)甚至更長(zhǎng)時(shí)間的溫室效應(yīng)。

正因?yàn)榭赡艽嬖诘娜毕?，氣候模型甚至?xí)凸澜跉夂驅(qū)厥倚?yīng)的反饋。這意味著我們可能低估2050年或2100年的溫室效應(yīng)。一些研究表明，氣候模型中，海洋吸收了比實(shí)際情況更多的熱量；其它研究表明，云系可能產(chǎn)生比模型中更多的正反饋。因?yàn)椴荒艽_定氣溶膠的冷卻效果，也不確定溫室效應(yīng)的實(shí)際強(qiáng)度，這些問題還沒能解決。

大多數(shù)證據(jù)仍然表明，短期內(nèi)“氣候敏感性”大概是3℃左右，同IPCC的氣候模型一致。不過，即使這數(shù)字已經(jīng)算低得不可能，實(shí)際情況仍可能更高。

而即使“氣候敏感性”是3℃，現(xiàn)在也幾乎沒可能限制氣溫升高。想讓氣溫僅比前工業(yè)時(shí)代高2℃很難。根據(jù)最近的研究，到2050年，我們有超過50%的可能性盡一切努力減排，削減80%的排放。

IPCC在2007年的報(bào)告建議將大氣中二氧化碳濃度限制在450ppm；現(xiàn)在這一數(shù)字是380ppm。隨著中印等國(guó)排放量的增加，目標(biāo)似乎已經(jīng)難以達(dá)到。從現(xiàn)在的趨勢(shì)來看，最快在21世紀(jì)60年代氣溫就可能上升超過6℃。如果“氣候敏感性”高過我們預(yù)期，或者二氧化碳排放比IPCC情境預(yù)測(cè)的最壞情況還要高，升溫幅度甚至將不止6℃。

（轉(zhuǎn)載自果殼網(wǎng)）