全球气候变迁不是我们害的吗？即使如此，全球气候变迁也将害死我们。

 全球气候变迁，是我们害的吗？

2016-07-19 趣味说科学

在地球漫长的历史中，全球温度总是反覆升降，那么为什么我们要对近年来的升温紧张兮兮？人类当真是地球暖化的罪魁祸首吗？

很久很久以前，棕榈树在北极长得很茂盛，鳄鱼在阿拉斯加的海滩上晒太阳。那时候两极都没有冰，地球均温接近摄氏23度（现今的均温大约是摄氏14.6度）。那是在5,600万年前，「古新世始新世气候最暖期」（Paleocene-Eocene thermal maximum）的地球样貌。对地球来说，全球暖化不是什么新鲜事。

时至今日，地球已再度暖化。自从1880 年以来，全球平均气温已上升摄氏0.8 度，近期暖化确实在加剧，最温暖的10 个年头发生在2003 年之后，2014 年更是有史以来最温暖的一年。随着地球变热，海洋吸收了热量，使海洋表面温度比140 年前上升了大约摄氏一度。水温上升时体积会膨胀，海平面在过去一个世纪内上升了17 公分。像是玻里尼西亚的吐瓦鲁岛，这种原本已经位处低洼的太平洋岛屿，就为水灾频繁的侵袭所苦。

站在吐瓦鲁淹水的街道上。海平面上升已对当地造成威胁。

同一时间，全世界陆地上的冰河跟冰原都在融化。卫星量测结果显示，从1994 年之后，冰河已损失了4,000 亿公吨的冰。位于坦尚尼亚的吉力马扎罗山，白雪皑皑的峰顶逐渐缩小，据估计峰上冰河可能会在2030 年之前完全消失。冰河融化令人不寒而栗的副作用是冰层底下冒出来的尸体，包括过去数10 年来的山难罹难者，最近的坠机罹难者， 以及500 年前献祭的南美印加孩童。

海冰也在消失中，卫星观测结果显示，北极海冰的覆盖面积，每10年就缩小超过10％。近年来除了破冰船以外，其他船只也能够轻易驶入传说中的「西北航道」。

地球到底怎么了？

这些量测结果证实地球正在暖化的事实，但究竟是什么原因推升气温？在地球上一次重大暖化阶段，也就是古新世始新世气候最暖期，二氧化碳就是罪魁祸首。盘古超级大陆的分裂，触发了那一次的气候暖化：随着土地分裂，火山从裂口处涌现，频繁地爆发并喷出二氧化碳。

 

二氧化碳与水蒸气、甲烷、一氧化二氮、以及臭氧都属温室气体。这些温室气体吸收来自地球表面释放的热把热留在大气中，使地球变得更暖和。在金星之类的行星上，温室效应剧烈，富含二氧化碳的浓厚大气，使行星表面温度升到灼热的摄氏460 度。相反地，像水星之类没有温室气体的行星，就没有办法阻止热量在夜间逸散，因此这些行星的温度就像荡秋千一样：水星日间温度高达摄氏400 度，夜间则会低至摄氏零下170度。若是没有温室气体，地球的表面平均温度将会低于冰点，日夜温差变化会相当大。

温室效应有助于地球保持适合居住的状态，不过根据地质记录显示，温室气体的组成比例即使只是有小小的改变，也可能会对气候造成很大的影响。一般认为在古新世始新世气候最暖期的形成期中，火山把大约50 亿公吨的二氧化碳喷入大气之中，导致在长达两万年的期间，气温暖化了大约摄氏六度，而这似乎没有造成什么不良后果。那么为什么大家要担心最近百年来全球平均温度上升了摄氏0.8 度呢？

 

答案在于气候变迁的速度。古新世始新世气候最暖期的升温过程中，地球每一个世纪暖化大约摄氏0.025度，然而今日地球的温度是每个世纪调高大约摄氏一度，速度是40倍。量测结果同时也显示，在21世纪期间，燃烧化石燃料每年将大约350亿公吨的二氧化碳排入大气之中，相对地火山每年只不过排放两亿公吨的二氧化碳而已。

燃烧化石燃料与改变地球气候之间的关系，在一个世纪前就已经有人预测到了。瑞典科学家斯凡特?阿瑞尼士（Svante Arrhenius）在1896年就发现，工业革命改变了地球大气的化学成分，并计算未来的二氧化碳排放量会对地表温度造成什么影响。阿瑞尼士指出燃烧煤炭会大大增加大气中的二氧化碳浓度，并且估算出二氧化碳浓度若是加倍，就会使地表温度上升大约摄氏四度，这跟现代气候模型所做的预测相去不远。不过阿瑞尼士与今日的科学家不一样的是，他认为这样所造成的暖化是件好事，可防止全世界进入新的冰河时期，并且有助于作物成长，养活迅速增长的人口。

工业革命后，全球暖化的速度加剧。

抽丝剥茧温室冲击

预测全球暖化还算直截了当的任务，不过要实际量测就不太容易了。这是因为地球气候受到许多因素影响，其中包括云层、雪冰覆盖、火山活动、海洋温度、宇宙射线通量、地球与太阳的距离、以及太阳黑子循环等等。所有这些因素一直都在变化，使得地球气候也跟着起伏不定。

举例来说，在菲律宾的皮纳土波火山于1991年爆发之后，火山灰云遮蔽阳光，导致全球温度隔年下降了摄氏0.4度。同时西太平洋定期暖化的「圣婴效应」，在1997年搞得天下大乱，在世界某些地区造成干旱，在其他地区却造成暴雨。要理解二氧化碳浓度上升对气温自然起伏所造成的冲击，实在是相当艰巨的工作，不过全球温度与二氧化碳的个别研究却指出，这两者确实有关联。

早在1938 年，英国工程师兼业余气候学家盖·卡兰达（Guy Callendar），就收集了分散在全球各地，147 个天气观测站取得的气温量测结果，尝试确认全世界是否确实在暖化。虽然他没有北极、南极跟各大海洋的资料，不过他指出地球在过去500 年间，暖化了大约摄氏0.3 度。

卡兰达的计算结果，再度引发了二氧化碳排放是否会改变地球气候的辩论。不过他的研究证据未能说服大众，部分原因在于全球暖化在1940 年左右停顿下来，温度直到1970 年代中期之前，一直都维持平盘。除此之外，大多数的人认为，海洋会把大部分多余的碳排放吸纳掉。

这种对碳排放掉以轻心的态度，到了1957年开始有了转变。美国科学家罗杰?瑞维勒（Roger Revelle）与汉斯?苏斯（Hans Suess）利用放射性碳定年法，设法追踪海洋中碳分子的生命周期。他们指出海洋吸收的大部分二氧化碳，几年后就会蒸发回到大气中。

不久之后，另一位美国科学家查尔斯·基林（Charles Keeling）于1958 年，开始在偏远的夏威夷毛纳洛峰观测站，测量大气中的二氧化碳浓度。他的初步量测结果显示，二氧化碳浓度有很强的季节循环特性，每年夏天都会随着植物吸收二氧化碳而降低。不过到了1961 年，他已能指出二氧化碳浓度确实在稳定地上升当中。

众所皆知的基林曲线。

时至今日，基林的长期实验结果，为人类活动导致二氧化碳浓度增加的论点，提供了最具说服力的证据。「基林曲线」显示在1958年，二氧化碳平均浓度为315体积百万分率（ppmv），到了2014年春天达到401 ppmv的高峰。同时，对困在极地冰核气泡中气体的量测显示，在过去一万年间的二氧化碳平均浓度，介于275到285 ppmv之间，直到19世纪之后浓度才开始急速上升。二氧化碳浓度在大气中的上升趋势，同样反映在海洋中，海洋溶解二氧化碳导致表面海水变酸，酸度与工业革命肇始以来比较大约提升了三分之一。

基林在这个实验室里发展出「基林曲线」。

非自然气候变迁

但是单单是二氧化碳浓度升高，并不能证明气候正在变迁，也不能说人类必须为此负责，必须要有更强烈的证据。全球温度在停顿35 年之后，到了1970 年代中期又开始上升。如今认为地球温度在这个时期受到抑制，是因为燃烧化石燃料所释放出来的粒子跟烟灰，把更多太阳辐射反射回太空所致。

在1980年代，对于全球暖化是否属实仍多有疑问，然而已有些振聋发聩之声。美国气候学家詹姆士?韩森（James Hansen）在1988年做出第一个气候预测模型，并在同年于美国国会作证中表示，「99％确定全球暖化趋势并非自然变异，而是二氧化碳跟其他人造气体在大气中积累的缘故」。有些政治人物相信全球气候确实受到威胁，其中包括拥有化学学位的英国首相柴契尔夫人，她在1989年联合国演说时曾表示，「眼前进入大气之中的二氧化碳正大量增加，这可能造成对未来更根本、范围更广且前所未闻的转变。」她同时也呼吁针对气候变迁缔结全球公约。

但是许多人并不相信这些预测，他们坚持气候变迁只是自然变异的一部分。政府间气候变化专门委员会（IPCC）在1988年成立，负责监控并评估气候变化的情况，但直到2007年IPCC才收集到足够的证据，最终确定自然变异极不可能造成我们所见的气候变迁（只有不到5％的可能性）。换句话说，在对上个世纪的气候进行数千次模拟之后，科学家发现今日的气候是自然出现的机率，每100次中只会出现五次。IPCC在2007年的第四次评估报告中声明，「人类自1750年以来的活动，极可能（可能性超过95％）对气候造成明显的净暖化效应。」

人类活动与全球暖化的关联，虽然未获100％ 证实，不过如今已足以使经济学家起身关注。英国政府经济学家尼可拉斯?史腾（Nicholas Stern）在2006 年发表评论，文中表示倘若任由气候变迁发展下去，其代价相当于全球每年损失至少5％ 的国内生产毛额。相反地根据他的计算指出，若是采取行动抑制气候变迁，其代价大约是全球每年损失大约1％ 的国内生产毛额。并非所有人都认同史腾算出来的数字，不过大多数人都认同现在处理气候变迁的代价，会比拖到以后再处理来得低廉。

如今主要担心的是，我们能够承担多大幅度的气候变迁。英国科学家詹姆士?洛夫洛克（James Lovelock）在1960年代提出盖亚理论，主张地球是个有生命的系统，生活在其上的生命跟周遭环境互动，以维持地球适宜居住。盖亚理论起初受到质疑，不过逐渐获得 认可，时至今日有些科学家开始担心，若对地球过分施压，不知道会发生什么后果。盖亚理论指出气候变迁并非总是平顺地发生，有可能会突然出现跳跃性的变化，我们把这些突如其来的变化称为「临界点」。举例来说，有人担心倘若北极太过暖化，会使得先前封存于永冻土中的甲烷冒出，这种温室气体产生巨幅增加的结果，有可能会发生得非常迅速，也许会导致无法逆转的气候变迁。

地球以前曾经经历过极端气候，有冰层一路延伸到赤道的情况，也有棕榈树在北极茂盛繁衍的情况。但是地球气候从未有如今这般，被迫以这么快的速度变化。瑞维勒在1957年时写道，「人类如今正在进行一场大规模的地质物理实验。」时至今日，这场实验仍在进行中，而我们对其结果仍然所知甚微。

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谢选骏指出：全球气候变迁不是我们害的吗？即使如此，全球气候变迁也将害死我们。