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全球变暖科学还是谎言?
发布时间:2017-05-26   关键词:
 

? ? ? ?本月初,美国宣布将退出应对全球气候变化的《巴黎协定》。此前,美国总统特朗普曾称全球变暖的说法是骗局。

  那么,关于全球变暖的命题,是怎样提出来的?其中又有什么样的争议呢?

  傅里叶提出“温室效应”

  要想说清这件事儿,不妨让我们从近200年前的一件事情说起了。

  法国科学家约瑟夫·傅里叶在参加学者团随拿破仑去打埃及战役时,患上了粘液水肿——一种让人总是感觉寒冷的疾病。回到法国后,他整年披着一件大衣,将大部分时间用于对热传递的研究。他想到这样一个问题,当阳光射到地球表面,给地球带来温暖的时候,为什么这颗行星不继续升温,直到和太阳本身一样热呢?

  傅里叶给出的答案是:受热的地表发射出看不见的红外辐射,把热量送回了太空。但是,他利用自己的新理论方法计算辐射效应之后,得到的温度却远在冰点之下——要比实际的地球冷许多。

  傅里叶认识到,差距是由地球的大气层造成的,大气层拦截住从地表发出的部分红外辐射,防止它们散发到太空中去。这被比喻成“温室效应”。1824年,他的论文《地球及其表层空间温度概述》发表,说的就是这件事儿。

  丁达尔发现温室气体

  不过,当时大多数科学家认为,红外辐射可以穿透一切气体。

  1859年,英国科学家约翰·丁达尔决定在自己的实验室里来验证一下。他证实了红外线的确可以穿透大气层里的主要气体——氧气和氮气。就在他要放弃实验的时候,他突然想到用煤气来尝试一下。煤气是通过加热煤炭产生的,用于照明,他的实验室通有煤气。丁达尔发现,就像碰到了木板一样,红外辐射不能穿透这种气体。丁达尔继续试验其他的气体,他发现二氧化碳气体也是不可穿透的——这是一种我们现在所称的“温室气体”。

  虽然二氧化碳在地球大气层中的含量只占万分之几,但是丁达尔注意到,这微量的二氧化碳,却能改变整个大气层的热辐射平衡。

  在进一步的研究中发现,水蒸气是大气中含量更大的温室气体,这种气体能轻易阻挡住红外线。丁达尔说:“水蒸气对于英格兰的植物来说,就像是一层必不可少的毛毯,其重要性比之衣服对于人类还要大。若将这种水蒸气从大气中去除掉,哪怕仅仅一个夏夜的时间,那么第二天太阳照耀的就将是一个被冰霜紧紧包裹的孤岛。”

  阿列纽斯的复杂计算

  1896年,斯德哥尔摩的科学家苏万特·阿列纽斯提出这样一个问题。他说,设想大气中二氧化碳的含量变了,比如火山的爆发可能喷出大量二氧化碳气体,这将会导致温度略有上升,但这种微小的上升可能带来严重后果——变热的空气将保留更多水分。因为水蒸气是真正强大的“温室气体”,所以,湿度的增加将会极大地促进暖化。反之,如果所有的火山排放恰好都停止了,二氧化碳最终会被吸收进泥土和海水。冷却的空气将会保留较少的水蒸气。这个过程可能会演化成一次冰期。

  冷却减少空气中的水蒸气,较少的水蒸气导致温度进一步降低,降温又进一步导致空气中水蒸气减少……这种自我加强的循环,在今天被我们称为“正反馈”。

  这只是一种理论上的模型。那么能否给出一种定量的计算,也就是说,地球上的二氧化碳出现一定量的变化后,会给地球的温度带来怎样的改变?

  显然,这种复杂的效应超过了任何人的计算能力。然而,阿列纽斯却长年累月埋头于枯燥的数值计算之中。他计算了地球各个纬度地区大气湿度和辐射进出情况后宣布:如果把空气中的二氧化碳含量增加一倍,地球温度将大约升高5℃,后来,他又把这一结果调整为4℃。后来的人们吃惊地发现,在没有现代巨型计算机支持的条件下,他研究得到的结果,却很好地落在了近几年科学家们估算的增温幅度内,这实在是一种天才的分析。

  1896年,烧煤释放的二氧化碳只能使二氧化碳水平上升千分之一。根据阿列纽斯的计算,要花费几千年的时间才能把空气中的二氧化碳含量增加一倍。当然,他没有想到,后来工业化的进程会发展得那么快。

  卡伦德第一次提出全球变暖

  到了上世纪30年代,气候进入了一个温暖期。很多老人们说,天气真的不像以前了。他们童年记忆里骇人的暴风雪、早秋时节冰封的湖面,这一切都结束了。年轻一代赶上了好天气。大众媒体开始涌现文章,宣称冬天真的变得温和了。

  气象学家仔细查看了自己的记录,证实了这种说法:暖化的趋势来了。专家们告诉科学记者说:霜冻晚了,几百年来都不曾见过小麦和鳄鱼的北国,现在却可以收获小麦、捕获鳄鱼了。

  气象学家们的解释是,天气模式的适度变化总是存在的,其周期可长达几十年或者几百年。然而有一个人却站出来“语出惊人”——1938年,盖伊·斯图尔特·卡伦德挺身而出,在伦敦的皇家气象学会发言谈论气候。

  卡伦德似乎有点“越俎代庖”,因为他并不是职业气象学家,甚至也称不上是科学家。他只是一名蒸汽动力工程师,气候是他的业余爱好,他把大量业余时间用于汇集气象统计数据。他声称:这些数据的确表明地球上许多地方在变暖。现在,卡伦德告诉气象学家们,他知道谁应该为变暖负责——是我们,是人类的工业!我们到处燃烧化石燃料,排放出千百万吨的二氧化碳,而正是二氧化碳在改变着气候。

  卡伦德说:自19世纪早期以来,大气中的二氧化碳含量已经上升了一点点。对此,专家们则很怀疑。他们知道,没有人能够对大气层中痕量的二氧化碳进行可靠的观测。卡伦德似乎只是在挑拣支持己方观点的数据而已!

  卡伦德第一个站出来声称,全球温度已经上升了,而这种升温是工业革命以来,二氧化碳排放增加造成的。不过,卡伦德认为事态并不紧迫,气候变暖对人类来说甚至是好事——它有助于庄稼长得更丰裕。他推算,我们升高全球平均温度的步伐是缓慢的——可能到了22世纪末,才升高1℃。

  二氧化碳真的在增加!

  上世纪50年代中期,查尔斯·戴维·基林还是加州理工学院的一名博士后学生,他有一个强烈的愿望,想要实际测量出来,地球上的二氧化碳浓度是不是真的发生了变化?

  基林并不是第一个有这样想法的人。斯堪的纳维亚的一个小组曾经尝试了一个监测项目。他们对二氧化碳的测量结果随着地方的不同,甚至是日期的不同而有很大的波动,因为路过的气团携带了由森林或者工厂排放的气体,好像脉冲一样。一位专家承认:“要通过这种测量来可靠地估计大气二氧化碳库和它的长期变化,看起来是没希望的。”

  但是基林不信这个邪。他自己动手,花费了几个月的研究和劳动来制造仪器。通过在加利福尼亚州周围的几个地点进行测量,耐心地改进自己的技术。基林游说重要官员,终于说服他们提供了所需的资金。他建立了两个观测站,一个位于夏威夷群岛莫纳罗亚火山的顶部,周围环绕着几千英里的清澈海洋,这是对地球上未受人类干扰的大气层进行测量的最佳场所之一。另一件仪器被放到了更加原始的南极地带。

  基林拥有昂贵的仪器并且对任何可能的误差源进行了不懈追索。在南极,他追踪到二氧化碳的测量值受附近机器排放的影响;在莫纳罗亚火山,他发现火山本身喷发的气体构成了干扰。经过对类似问题的小心翼翼的追踪,基林对大气层中的二氧化碳水平做出了异常精确和稳定的基线数据。他收集到的头十二个月的数据显示,在这一年里,二氧化碳的浓度就有所升高。

  1960年,有了两整年的南极洲数据在手,基林报告说二氧化碳水平的基线已经升高了。

  随着莫纳罗亚的数据的积累,这些记录越来越可观。它显示了二氧化碳水平一年比一年显著增高。基林起初把这项工作视为一项临时工作,现在却变成了一项终身事业。不几年,基林的不可动摇的二氧化碳上升曲线,就被科学评审组和科学新闻工作者广泛引用,成为了温室效应的中心标志。

  是变暖还是变冷?

  从上世纪60年代以来,很多气象学家越来越热衷于用计算机模拟天气过程。人们越来越深刻地认识到,地球的环境是一个极为复杂的结构,起始状态的微小改变就可能给未来的气候带来随机的巨大改变。有一个著名的说法流传开来:“一只蝴蝶在巴西扇动翅膀,就可能在得克萨斯州掀起一场龙卷风。”

  然而,上世纪30年代以来的气候变暖趋势并没有持续下去。上世纪60年代初,气象学家们公开谈论说,虽然全球温度直到40年代一直都在变暖,但是最近的温度却在下降。从当时的测量来看,二氧化碳在稳定地增加,但是那些年的气温却在下降,这是用二氧化碳的“温室效应”所无法解释的。气象学家们只能称之为“一个古怪的谜题”。

  的确,自上世纪40年代中期开始,特别是60年代以来,在北极和靠近北极的高纬地区,气候明显变冷,这些变化在气象观测、生物生态以及自然界许多方面都有明显反映。

  60年代,北大西洋的结冰范围扩大,形成了遍及欧洲、美洲、亚洲广大地区的几十年来未见过的酷寒。由于北大西洋海水冻结,在格陵兰和冰岛之间曾一度连结成为天然“冰陆”,北极熊可以在“冰陆”上自由通行。

  在美洲,美国的植物生长期比40年代缩短了半个月。日本的物候观测结果表明,日本樱花的始花期比50年代推迟了。

  这种变冷趋势会持续下去吗?能持续多久呢?对此,变冷说者做了各种各样的推测:有人估计近些年来的气候偏冷趋势可能是以几十年的时间长度为周期的,因而这种偏冷趋势可能还要持续20至30年左右,有人估计未来二三十年的气候可能比现在还要冷,但不会出现极端的情况。此外,还有人认为60年代以来的气候变冷是“小冰河期”到来的先兆,从下世纪开始世界气候将进入冰河时代。

  虽然科学家们不能就世界到底是在变暖还是在变冷取得一致意见,但他们一致同意:首先应该为理解气候系统的运行规律而加倍努力。

  越来越暖了?

  1986年,英国政府在东英吉利大学设立的气候研究部,完成了对平均表面温度的第一个可靠而全面的全球分析。他们发现在134年的记录中,最热的3年全部出现在80年代。研究部的汉森和他的一位合作者用不同的方法进行了分析,得到了相同的结果。没错——史无前例的变暖趋势正在降临。

  导火索在1988年夏天被点燃了。自30年代的大尘暴以来最严重的一系列热浪和旱灾蹂躏了美国的很多地区。新闻杂志的封面文章、电视新闻节目的头条新闻和无数报纸专栏,向公众提供了关于干裂的耕地、炙热的城市、“超级飓风”和20世纪最严重的森林火灾的生动形象。记者们问:这些都是温室效应造成的吗?越来越多的气象学家们站出来说,一种长期的变暖趋势正在进行中,他们强烈怀疑温室效应就是“肇事者”。

  媒体对这种新闻的报道非常广泛,据1989年的一项民意调查,79%的美国人记得自己曾听说过或读到过“温室效应”,这同1981年的38%相比,是一个巨大的飞跃。

  作为对所有这些压力的回答,1988年,世界气象组织和其他联合国环境机构成立了政府间气候变化专门委员会(IPCC)。IPCC和以前的气候专家委员会不同,它在很大程度上由世界各国的政府代表组成——这些人和国家实验室、气象局、科学机构等有很强的联系。它既不是严格意义上的科学机构,也不是严格意义上的政治团体,而是一个独特的混合体。该机构的主要任务是对气候变化科学知识的现状、气候变化对社会和经济的潜在影响以及如何适应和减缓气候变化的可能对策进行评估。

  IPCC的五次报告

  IPCC自成立以来,召集国际上许多著名科学家,成立了专门的研究小组,从各种观点和角度对地球气候变动问题进行研究和讨论,目前已经完成并发布了五次评估报告(1990,1995,2001,2007,2013)。IPCC也逐渐成为引领全球气候变暖研究的权威机构。

  1990年IPCC第一次评估报告认为,近百年的气候变化可能是自然波动或人类活动或两者共同造成的;

  1995年第二次报告指出,越来越多的各种事实表明人类活动的影响被觉察出来;

  2001年的第三次报告第一次明确提出,过去50年大部分观测到的增暖可能由人类活动引起的温室气体浓度的增加造成;

  2007年第四次报告将人类活动影响全球气候变化因果关系的判断,由原来60%信度的最低限提高到90%信度,指出人类活动“很可能”是导致气候变暖的原因;

  2013年第五次报告确认世界各地都在发生气候变化,而气候系统变暖是毋庸置疑的。自20世纪50年代以来,许多观测到的变化在几十年乃至上千年时间里都是前所未有的。相比之前的评估报告,本次报告更为肯定地指出一项事实,即温室气体排放以及其他人为驱动因子已成为自20世纪中期以来气候变暖的主要原因。

  然而,IPCC的每一次报告也都引发了不小的反对声音。也有一些科学家认为,所谓气候变暖只是自然本身的某种周期力量,并不是由人类引发的。

  2009年11月,一名电脑黑客窃取英国东英吉利大学的电子邮件服务器,获得了英国气候学家之间交流的上千封电子邮件内容,黑客们声称从邮件中可以看出,这些气象专家研究并不严肃,他们甚至篡改对自己研究不利的数据,以证明人类活动对气候变化起到巨大作用。换句话说,人类活动影响气候这一说法,也许是谎言和欺骗!

  争论也许一直会持续。