全球氣候變化

  人類對地球氣候的許多方面並不了解。在這個星球的地表和大氣層，物理、化學和生物過程是如此之複雜；但是，有些事我們能夠確定。地球氣候正在變暖，人類活動要為此負很大責任。不過，地球究竟處於變暖過程的哪一階段？整個地球和各地區分別將受什麼影響？氣候變化將如何影響我們的生活？

  冰川融化，春季提前來臨，植被分界線往高海拔推進，動物分布的變化----多種證據都支持溫度計顯示的事實：地球的確越來越暖和。整個20世紀，全球平均氣溫升高了0.8攝氏度。

  地球溫度升高，有兩種解釋：到達地球的熱量變多，或離開地球的熱量變少。第一種解釋可以排除。太陽活動的變化，只使每年到達地球的熱量變動大約0.1%。衛星數據顯示，熱量近幾十年來在總體上並未有明顯增長。那麼，只剩下第二種解釋：離開地球的熱量變少了。

  造成這一結果的原因很多。一種觀點認為，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，而這些熱能本會發散到太空中。溫室氣體會重新將一些沒發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，意味着能發散出去的熱量減少，地球因此變得更溫暖。

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

我們不知道：人類會排放多少溫室氣體？

  除非我們知道大氣層中最後會有多少溫室氣體，否則我們無法預測未來幾年地球溫度會上升多少。

  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超過400ppm，溫度不至於升高太多。但事實上，只有少數國家承諾削減溫室氣體的排放，中美等重要排放國並不在列；而一些做出承諾的國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於聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發布的最差情況。如果還不減排，2100年二氧化碳濃度可能達到1000ppm甚至更高。

  另一個不確定因素是地球的反應。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，如果這個緩衝效應減弱以後會怎樣。當前，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象。如果這種機制開始生效，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。我們尚不知道儲藏量有多大，不知道凍土層會融化多少，也不知道泥炭沼澤會乾涸到什麼程度，不知道大海會不會隨着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力。

  這些風險都難以量化，IPCC（政府間氣候變化專門委員會）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升高。我們採取行動越晚，行動產生的效果就越弱。

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。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，同時也會形成遮蔽，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。

  大型火山噴發時，會向大氣中排放二氧化硫，比如1991年菲律賓的皮納圖博火山。它噴發後一兩年間，地球溫度降低了。但是，不同於二氧化碳，二氧化硫的效果是短暫的。因為二氧化硫在大氣中會形成液體氣溶膠，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40到70年代間，二氧化硫污染非常嚴重，平衡了二氧化碳造成的溫室效應。西方國家為遏制酸雨減少了硫排放，這一掩蔽效應也逐漸消失，地球變暖繼續進行。

  2000年硫排放的增加，很大程度上源於中國火電廠數量的增多。現在，中國正為這些火電廠安裝脫硫設備。二氧化硫排放減少後，溫室效應將會加劇。

我們不知道：冷卻作用有多強

  有的污染物可以在大氣中形成微小的氣溶膠液滴，它們能造成異常複雜的影響。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，處於哪個季節……

  氣溶膠對雲也產生很大影響，比如，雲會因為它變得更亮，能將更多熱量反射到太空。氣溶膠存在的時間很短，通常不會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，我們仍不能確定諸如二氧化硫這樣的污染物帶來的降溫效果有多少。隨着二氧化碳的排放增加，降溫效果也被溫室效應抵消，這一點倒是很明確。但是，溫度升高是不是由於較強的降溫效應被更強的溫室效應抵消後產生的效果？或者，只是溫和的降溫效應中和了更溫和的溫室效應？

  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過人們的預想，地球可能在氣溶膠濃度降低後加速變暖。

我們知道：地球會變得非常熱

  在一個無生命、無水的星球上，大氣中二氧化碳濃度升高至兩倍，星球溫度會升高1.2攝氏度。不過，在地球上，即使沒有氣溶膠的複雜影響，這一過程也不那麼簡單。

  先看水的作用。水蒸氣是強效的溫室氣體。大氣溫度升高，蘊含的水蒸氣就更多。一旦更多二氧化碳進入濕潤的地球大氣層，溫室效應就會迅速加劇。

  這種“正反饋”現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迅速融化，最終導致更多熱量被吸收，溫室效應加劇。從更長的時間尺度考量，植被變化也會影響熱量吸收，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，進一步減少地球反射率。排除諸如超級火山爆發這樣無法意料的災難，地球會因此變得非常溫暖。但是，究竟會溫暖到什麼程度呢？

我們不知道：究竟會變得有多熱

  如果大氣中的二氧化碳濃度變成現在的兩倍，那麼地球究竟會變得有多熱？有一種方法可以探詢複雜反應後的結果：利用地球氣候的計算機模型。另一個更為可靠的辦法是參照最近數百萬年的氣候情況，考察過去二氧化碳濃度改變如何影響氣候。

  “氣候敏感性”是衡量氣候系統中溫度變化的指標，通常取大氣中二氧化碳濃度升至2倍後，引起的全球平均溫度變化。上述兩種方法都表明，若二氧化碳濃度變為現在的兩倍，地球溫度至少會提高2攝氏度。而大部分研究認定：升高3攝氏度的可能性最大。

  一些對過去氣候的研究卻表明，升溫可能達到6攝氏度或更高。出現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期反饋，比如冰蓋的改變。如果這些研究和真實圖景接近，那麼我們的模型可能會提供未來幾十年氣候變暖情況的精確答案，但是，會低估未來幾個世紀甚至更長時間的溫室效應。

  正因為可能存在的缺陷，氣候模型甚至會低估近期氣候對溫室效應的反饋。這意味着我們可能低估2050年或2100年的溫室效應。一些研究表明，氣候模型中，海洋吸收了比實際情況更多的熱量；其它研究表明，雲系可能產生比模型中更多的正反饋。因為不能確定氣溶膠的冷卻效果，也不確定溫室效應的實際強度，這些問題還沒能解決。

  大多數證據仍然表明，短期內“氣候敏感性”大概是3攝氏度左右，同IPCC的氣候模型一致。不過，即使這數字已經算低得不可能，實際情況仍可能更高。

  而即使“氣候敏感性”是3度，現在也幾乎沒可能限制氣溫升高。想讓氣溫僅比前工業時代高2度很難。根據最近的研究，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。

我們不知道：各個地區分別會變成什麼樣

  即使地球平均氣溫上升僅2度，仍然會引起一些相當劇烈的變化。哪些地方會變成熱帶天堂？哪些地方會變成潮濕地獄？哪些地方會變成沙漠？為了未來做打算，知道這些很有用。

  不幸的是，我們並不清楚。大體情況是熱帶地區會擴張，並且變得更濕潤；熱帶地區邊緣的乾燥地區會更乾燥，並且往極點移動；高緯度地區會變得更溫暖，更潮濕。

  但要說更精確的細節，人們觀點就很難一致了。一些氣候模型專家甚至認為，對地球氣候變化進行細節方面的預測是一種誤導，因為，某種程度上，這意味着尚不存在的未來情況得到了確認。

  我們的問題在於，我們不清楚自己會怎麼做。比如，2100年亞馬遜雨林會剩下多少？這會對當地降雨和溫度造成重要影響嗎？

  這也是個氣候模型解析的問題。為了使計算可控，氣候模型將大氣層分成幾大塊；對地區氣候進行預測，就相當於“放大”這些模型，又好比利用不相連的地區模型，使用遠非理想的方法。

  更重要的是，模擬一些對地方氣候有重大影響的現象時，地球氣候模型表現很差勁。比如，墨西哥灣暖流可以使西歐變暖，而正是大西洋水循環形成了灣流；如果這一循環減速或者完全停止，南半球會變得更熱，而美洲東北部和歐洲卻比往常冷，亞洲雨季可能不會如期開始。不能好好把握這些變化，我們對地區氣候變化的預測就可能錯的離譜。

我們知道：海平面將上升許多

  海洋變暖後會膨脹。陸地上的冰融化或滑落入海，也會使海平面上升。如果格陵蘭島和南極大陸的冰都融化，海平面會上升超過60米。

  今天，我們正處於溫暖的冰期末期。過去50萬年裡，有幾個相對溫暖的間冰期，那時氣溫比現在高了不到1度，海平面大概比現在高5米。約300萬年前，氣溫比過去幾千年的平均氣溫高出一兩度，海平面比現在高了至少25米。

  通過研究過去百萬年氣溫與海平面的關係，人們發現溫度每升高1度，海平面最終會因此上升20米。

  那麼，溫度如果上升2度，海平面的變化就非常值得人警惕了。至於要有多警惕，還得看大冰蓋在氣候變化過程中會融化的有多快----這又是我們不知道的。

我們不知道：海平面上升有多快

  如果大冰蓋融化是一個緩慢的過程，可能持續幾千年，那麼我們也許在海平面大幅度上升前還有時間讓地球降溫；如果大冰蓋對溫度上升反應迅速，我們的後代就可能會要生活在一個海岸線大幅改變的新世界。

  有多少餘地夠我們迴旋還不得而知。過去冰川融化的歷史並不能幫助我們了解多少。冰川融化可以很快：上一個冰期，北美洲冰蓋消失；一個世紀內，海平面有時上升幅度超過一米。格陵蘭島的冰蓋是否也會這麼快融化？我們還不清楚。

  為了精確地預測海平面上升速度，我們首先要知道地球會變得多熱。我們並不清楚地球氣溫會上升多少；其次，我們也不知道會有多少額外的熱量傳遞給冰蓋。不久以前，人們認為冰蓋融化的主要原因是變暖和的空氣。但目前看來，溫度升高的海水已經開始發揮重要作用。

  這是個壞消息。溫暖的海水比空氣更能加速冰的融化。暖流會融化漂浮的冰架，而正是這些冰架擋住了陸地上的冰。更糟糕的是，有的地方和南極西部地區一樣，冰蓋所在的陸地比海平面要低，會直接暴露於溫暖的海水中。

  直到最近，IPCC預測，隨着氣候變暖，大氣水分增加，降雪增多，21世紀南極大陸冰蓋會增長。但是，地面上的圖景看起來非常不同。衛星測量顯示，南極大陸和格陵蘭島的冰都已經在大量消失，而且融化速度還在加快。我們還不知道這一勢頭是否會繼續，但按照目前的趨勢，到2100年海平面僅僅因為冰層融化就會上升0.5米。將這一圖景擴展到全球，許多冰川學家現在認為，到2100年海平面可能至少要上升1米。對一些小島國家來說，這可是個壞消息。同樣，對於一些城市----比如倫敦、紐約和上海，以及人口稠密的低洼地區----比如荷蘭、孟加拉國和美國佛羅里達州，也都面臨危機。

  最壞的情況是，一旦冰川融化，強烈的正反饋作用開始進行。比如，隨着冰蓋融化，表面降低，接觸到更溫暖的空氣。如果是這樣，海平面會加速上升。

我們不知道：生活會受到多大威脅

  如果我們有足夠時間去適應的話，一個二氧化碳濃度更高、氣候更加溫暖潮濕的地球能供養更多生命。問題是，對今天的動植物和人類來說，我們都已經適應過去幾千年異常穩定的氣候。

  現在，氣候正迅速變暖，而且可能比過去幾百萬年都熱，同時我們可以預見，未來氣候將不再穩定。這可謂一大挑戰。許多物種可能為了找到一個溫度適宜的環境，不得不遷徙。為了和食物出現的時間同步，動物必須改變繁殖和遷徙的時間。許多物種可能做不到。基於判斷相對保守的溫室效應，理論研究已經進行了極端的估計：約1/3或更多陸生物種會滅絕。現實世界中，對溫室效應影響的研究已經支持了這一結果。

  從居住地到農作物的選擇，我們也已經適應了特定的氣候情況。氣候變暖，連同大洪水和嚴重乾旱災害風險的加劇，都會給我們造成更多潛在的毀滅性衝擊：饑荒引起的食品價格飛漲，大規模移民。這些影響會多嚴重，還得看我們是不是已經做好準備，比如種植能應付極端天氣的作物，為野生動物遷徙建造洪水區域外的走廊。

我們知道：洪災和旱災會更多

  溫暖的空氣包容更多水分：氣溫每上升一度，水分增加約5%。因此氣候變暖會帶來更多降水，下雪下雨的頻率也會更高。這個趨勢已經很明確，而且比模型預測的更強。

  降水更密集，洪水就更多。雖然我們不能說某一場洪水爆發是由於氣候變化，模型卻顯示氣候變化會讓這種災害更頻繁且更極端。過去一兩年間，從巴基斯坦到美國，有多次洪災爆發，如果不是全球氣候變暖，這些洪災可能也不會打破那麼多記錄。

  儘管世界大部分地區平均降雨會增多，乾旱期還是會不時出現。旱期來臨時，高溫下土壤會更快變干。一旦土壤干透，太陽的熱量就不會使水分蒸發，而是直直透入地里，引發或加劇熱浪。2003年歐洲爆發的熱浪打破世界記錄，這就是原因之一。

我們不知道：颶風會更多嗎？

  水變成水蒸氣需要許多熱量。當水蒸氣聚集成雲，釋放儲存的熱量，會使周圍的空氣變暖；變暖的空氣上升，繼而冷卻，使更多水冷凝，過程一再反覆。這一過程能給極端天氣的形成提供能量，比如雷暴。這就是為什麼熱帶氣旋或颶風只在溫暖的海洋區產生。沒有充裕的潮濕空氣供給，它們會很快喪失能量。

  隨着未來幾十年低層大氣變得更溫暖潮濕，會有更多能量支持極端天氣形成。不過，這些能量會多久爆發一次呢？因為需要特定的形成條件，颶風出現得相對較少。海平面溫度變得更高，雖然有利於颶風形成，但也會產生更猛烈的高層風會打散它們。最終結果可能是颶風發生的次數減少，但每次的強度變大。隨風速增長，颶風的破壞性也在加強，只消幾個強風暴，就比多個低強度風暴造成的破壞還要嚴重。

  在溫和的北緯地區，情況可能好一些。來自極點的冷空氣和熱帶的暖空氣交匯，由於溫差引起冬季暴風雪；然而，氣候變暖使北極區和其他地區的溫差變小，暴風雪可能不那麼頻繁了。

我們不知道：臨界點會來臨嗎？什麼時候？

  如果北極地區突然變冷，海冰會在幾年內覆蓋北極。如果格陵蘭島和南極大陸的冰蓋大量融化，使海平面上升一米或更多，則需要幾千年的降雪重新形成冰蓋。這個風險實實在在：我們知道，南極西部地區的冰蓋過去曾坍塌多次，海平面也因此上升至少3米。

  我們認識到許多類似的危險“臨界點”。亞馬遜雨林可能變成草原，正如8000年前撒哈拉突然乾枯。海底的甲烷水合物也可能釋放大量甲烷。

  即使沒有臨界點，氣候系統本身也有巨大的慣性。溫室氣體濃度更高，直接結果就是地表氣溫上升----這也得數十年後才會變得顯著。有的影響真正起作用也要幾個世紀後，比如，隨着溫度升高，海洋含氧量下降，在人的時間尺度上這些後果根本不可逆轉。其它災難比如物種滅絕，大城市被海水淹沒，也是完全不可逆。危險在於，當我們意識到就要超越臨界點時，或許做什麼都為時已晚。

氣候變化最大的不確定因素

  最大的不確定性根本不在於科學，也不在氣候系統，而在於我們自己。我們會燃盡最後一滴化石燃料嗎？會有驚人的科技進展，讓我們實現毫無障礙地使用可再生能源的轉變嗎？我們還會在海平面上升後可能被淹沒的地方，建造上海這樣的大城市嗎？

  沒人能回答這些問題，可我們知道人類社會屈從於巨大的慣性。即使我們決心要減排，真正“減”或許也得幾十年才能落實。可惜現在我們連這個決心都沒有，許多頗有影響力的人甚至還否認問題的存在。

  許多人也只是“嘴上”關注氣候問題，這一點也讓人擔心。許多政客雖然支持抑制全球變暖，卻沒有履行承諾。許多簽署《京都議定書》的國家，也沒能完成最低目標。同時，一些歐洲國家一邊制定着更宏偉的2030年前減排目標，一邊還在投產火電廠。

  等我們閉着眼睛都知道必須要採取大力度措施時，遏制氣候朝不利方向變化的最好機會可能已經浪費。就在今天，採取苛刻的措施抑制變暖，還有人懷疑這是否值得，甚至是否必要。或許，最大的未知數是不知道如何說服當代人為保護長遠的將來採取行動，更別提如何說服我們的後代。