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全球變暖論者認為，如果放任不管，全球變暖的發展會帶來災難性的後果。要從科學上確認這一點，除了確認全球變暖的幅度這個困難外，還需要對許多其他機制有所了解。在這方面，通過理論模型和實驗去證明也是非常困難的。很多立論都是基於局部，短期的觀察。在這一節中，我們簡單綜述一下有關的論點和正，反論據。應該說，媒體中常常提到的“災變”，其實都沒有過硬的科學證據。
5.1 海平面升高
隨着溫度升高，冰川會融化，增加海水質量。同時海水受熱膨脹，體積也會增加。因此，海水總容量增加，引起海平面上升。海平面上升對人類的影響，很大程度上取決於上升速度。而這一點卻是很難估計的。IPCC的最新估計是到2099年，海平面會上升59厘米。這看來不是很大威脅。但是，這個估計排除了很多目前不能確定的因素，所以很可能低於現實【stefan 2007】。
一般說來，海平面升高的事實如下【Nerem 2006】：
• 潮汐記錄顯示，二十世紀海平面升高的速度是1.8±0.35毫米/年。而1850年前的速度是1毫米/年。
• 從1950到2000年，海平面升高速度是1.7±0.4毫米/年。另一個估計是1.8±0.3毫米/年。所以最近五十年的數據沒有顯示加速。
• 衛星記錄顯示，在1992到2005年之間，全球平均海平面升高速度是3.1±0.4毫米/年。但是不清楚這個速度代表長期還是短期行為。
• 海平面也有很大的區域差別。有的地方的上升速度高於5倍平均速度。而另一些地方在下降。這個模式主要是由1997到1998年的聖嬰現象（El Nino）造成的。
• 在以上衛星觀察到的3.1毫米/年的上升中，熱膨脹大約占1.5毫米/年。剩下的1.6毫米/年歸因於冰川融化和陸地水流。
• 高山冰川約貢獻0.5毫米/年的上升。在1993至2003年間，這個貢獻為0.8±0.35毫米/年。南，北極融化約貢獻0.2至0.4毫米/年。雨水貢獻0.35毫米/年。這三者之和正好為以上的1.6毫米/年。
關於北極，主要是格陵蘭冰川的融化。這裡有兩個矛盾的研究結果。一個認為格陵蘭冰川對海平面上升速度的貢獻為1996年的0.24毫米/年和2000年的0.57毫米/年【Rogmpt 2006】。在這段時間裡貢獻增加了一倍。這主要是由於冰川移動的加速。這個加速有多種可能原因，是否與全球變暖有關還不能確定。
另一個研究表明，至2002年，格陵蘭冰體的得失基本平衡。損失由於全球變暖而增加，得益也因降水量而增加【Zwally 2005】。
關於南極，由於總體氣溫上升不如北極劇烈，冰體也是有得有失，總體上均衡【Nerem 2006】。
另一個研究，也給出兩極融化對海平面上升的貢獻為0.35毫米/年【Shepherd 2007】。在這裡使用了用多種方式得到的多組數據。除了總的冰體損失外，本文還給出了地區的平衡：南極東冰川增長每年250億噸，南極西冰川每年損失500億噸，格陵蘭每年損失1000億噸。
而觀察到的海平面上升是否與全球變暖有關，也有不同看法。從歷史上看，海平面在過去一個世紀一直是上升的。但其變化速率是有周期的。這可能是由於河流流量的變化。【Nog-Duc 2005】。這個變化與全球溫度沒有正相關性。如Figure 5 1【Holgate 2007】所示，上個世紀海平面上升沒有增速，儘管全球溫度上升了。
Figure 5 1 二十世紀海平面歷史
而且，如 Figure 5 2【Holgate 2007】所示，各個觀測站的海平面上升速度沒有相關性。這表明海平面上升沒有全球的“推力”，而是局域的現象。
從遠古歷史上看，當氣溫上升到IPCC所預計的2100年水平時，海平面會比今天上升4至6米，因為那時南極的冰川會有大規模融化【Overpeck 2006】。但是，這個預測是部分基於模型的。
綜上所述，至少在目前，兩極冰川的融化並不是海平面升高的主要原因。而且海平面上升是否與全球變暖有關也有疑問。更重要的是，海平面上升的速度很小。而未來海平面上升如果會引起災難的話，一定是因為與今天不同的機制。所以，海平面的威脅是建築在“轉折點理論”上的。它的可信性依賴於後者的可信性。
Figure 5 2 美國各個測量站海平面上升速度比較
5.2 植物生長變化
從光合作用的機制來說，增加溫度和二氧化碳都有利於提高植物生長速度和產量。但是這是有限度的。根據光合作用的方式可以把植物分為C3和C4兩類。實驗和模型發現，在二氧化碳提高（從目前濃度提高一倍）的條件下，不僅植物產量有不同程度的增加（最多可增加240%），而且抗旱性能有很大改善【DeLuis 1999】，【Granta 2004】。
但是這只是問題的一面。全球變暖同時也會改變氣候而至少有些地區會變得不適於耕種。但是也有些地區會變得氣候宜人。目前沒有總體的估計。但是不管如何，如果氣候變化太快，總是會干擾目前人們的生活。同樣，這方面也沒有見到定量的分析，至少這已經不是科學的範圍。
5.3 海洋酸化與珊瑚鈣化
大氣中二氧化碳濃度增高后，海水的酸性也會增加。這個變化會影響珊瑚和有殼動物的鈣化過程而影響它們生存。【Feely 2004】比較全面地介紹了這個問題。該文並描述了一個實驗：把翼足目動物養在封閉容器中，由於動物呼吸而引起二氧化碳增加。48小時後，用掃描電鏡發現殼上有溶解的痕跡。【Orrl 2005】也報道了類似的實驗。奇怪的是，這個對於證明酸化與鈣化聯繫的關鍵實驗卻做得很粗糙。沒有使用對照組，而且只有短期暴露在高二氧化碳環境後掃描電鏡的觀察，而沒有長期生物學上的觀察。雖然鈣化平衡與二氧化碳關係在化學上是眾所周知的，但是生物體可能有代償或適應的方法，還是需要活體實驗才能證實海水酸性確實影響生物生存。
Figure 5-3 珊瑚年平均鈣化率的變化（相對於1880年）。
虛線為對照實驗結果，實線為氣候模型模擬結果。綠線為酸化的結果，藍線為別人的結果，紅線為暖化的結果，黑線為綜合結果。
而海水酸性的程度，也是一大課題。基本的化學反應是碳酸鈣與二氧化碳和水反應，聲稱碳酸和二階鈣離子。這就造成了碳酸鈣的溶解。但是碳酸鈣目前在很多地區的海水裡是過飽和的。如果二氧化碳增加消耗了碳酸鈣的話，會不會引起更多的固態碳酸鈣（例如貝類動物的屍體）因為海水中濃度降低而來補充，回復原來的平衡？這個補償又涉及從海底到海面的輸送時間和流量。另一方面，溫度的升高也會使得碳酸鈣過飽和度增加（有利於鈣化）。目前，海水酸化還只是模型的預言。
關於珊瑚，鈣化的問題也存在【Kleypas 1999】。大氣二氧化碳濃度增高會影響到珊瑚的生長。水溶二氧化碳會降低碳酸鈣的飽和度。即使仍然在飽和範圍，降低飽和度也會降低珊瑚的鈣化速度。這點有比較詳盡的實驗證明【Leclercq 2002】。
但是也有不同意見。例如，有人提出溫度升高會促進珊瑚生長【Lough 2000】。這是根據同種珊瑚在世界各地的生長情況得到的結果。【McNeil 2004】使用修改過的氣候模型綜合了酸化和暖化的效應，得出總的鈣化率變化為增加，如Figure 5-3所示。
值得提出的是，在媒體上通常把珊瑚漂白（bleaching）等同於珊瑚死亡。其實嚴格說來這是兩件不同的事。珊瑚是與某些海藻(algae)共生的。如果海藻死亡了，珊瑚就失去了顏色而被“漂白”。理論上，珊瑚還可以得到（也許是更適合於環境的）新海藻。在實驗室里，被人為漂白的珊瑚可以得到新海藻而生存下去。但是在自然界，漂白往往是因為環境的壓力，從而和珊瑚死亡聯繫在一起。所以媒體的說法也沒有大錯。
5.4 災難性天氣
在媒體和論壇中，有很多人把災難性天氣的出現歸於全球變暖。但是要在科學上證明這一點是不容易的。因為災難性天氣包括了很多種類，很多地區和很多季節的現象，要找到一個普適的規律是非常困難的。雖然有些理論（比如海洋溫度升高會使得風暴加強），但沒有定量結論的話也不能算數。目前，似乎沒有足夠證據把某一次災難性天氣歸因於全球變暖。也沒有證據說今年來的災難性氣候比過去更頻繁或更嚴重。
5.5 洋流變化
全球變暖中有種說法，預測冰川融化的淡水流入海中會改變海水鹽度從而打亂目前的洋流而引起世界氣候劇變。但是沒有定量的證據表明在任何可能的未來冰川融化的淡水量會大到這個程度。
5.6 生物多樣化
氣候變化的一個後果是生物生存的地區會發生變化。例如，氣候變暖時，生存地區就會北移（在北半球）。如果某種生物（特別是植物）不能及時適應，就會滅絕。所以全球變暖會帶來生物多樣性的破壞。這也是一個很難證實的理論，因為每種生物在對環境變化的適應和忍受方面都有不同表現，很難一概而論。例如，有理論說，植物的低溫邊界是受氣溫限制的，所以隨着暖化，低溫邊界會擴張。而植物的高溫邊界是由競爭決定的，而不受限於植物能忍受的溫度。所以暖化時，植物可能在高溫邊界附近受到更激烈的競爭，但不見得馬上退出，而是和其他植物共存。所以全球變暖反而會增加生物多樣性。
【root 2003】對此作了一個文獻調查。他們選取了143篇研究來分析全球變暖對生物圈的影響。值得注意的是，這些個例是從上千篇研究中選取出來的，而選取標準之一就是“顯示至少一種生物隨時間變化”。因此，這個分析不能作為生物變化的普遍性的根據。在所分析的生物中，許多（正如所料）顯示明顯的生活地域和生活周期的變化。雖然每個具體品種的變化可能很小而不能與隨機漲落分離，但把很多品種集合到一起，就顯示出有統計意義的趨勢。但是為什麼這些變化對於生物多樣性來說是負面的？該文僅僅做了猜測（比如食物鏈會受到干擾），而沒有提供證據。
當然，我們完全有理由相信有些生物會因為全球變暖而滅絕。但是大多數生物是會滅絕還是適應？有沒有本來趨於滅絕的生物由於全球變暖而得以生存？這些都需要進一步的研究來回答。
5.7 參考文獻
【DeLuis 1999】I. De Luis, J. J. Irigoyen, M. Sánchez-Díaz , “Elevated CO2 enhances plant growth in droughted N2-fixing alfalfa without improving water status”, Physiologia Plantarum 107 (1999), 84–89. doi:10.1034/j.1399-3054.1999.100112.x http://www.blackwell-synergy.com/doi/abs/10.1034/j.1399-3054.1999.100112.x
【Feely 2004】Richard A. Feely, Christopher L. Sabine,1 Kitack Lee, Will Berelson, Joanie Kleypas, Victoria J. Fabry, Frank J. Millero, “Impact of Anthropogenic CO2 on the CaCO3 System in the Oceans” Science 305 ( 2004) 362 - 366
DOI: 10.1126/science.1097329 http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/305/5682/362
【Granta 2004】R. F. Granta, B. A. Kimballb, G. W. Wallb, J. M. Triggse, T. J. Brooksf, P. J. Pinter, Jr.b, M. M. Conleyb, M. J. Ottmanc, R. L. Lamorteb, S. W. Leavittc, T. L. Thompsond and A. D. Matthiasd, “ Modeling Elevated Carbon Dioxide Effects on Water Relations, Water Use, and Growth of Irrigated Sorghum” Agron. J. 96 (2004) 1693-1705. http://agron.scijournals.org/cgi/content/abstract/96/6/1693
【Holgate 2007】S. J. Holgate, “On the decadal rates of sea level change during the twentieth century”, EOPHYSICAL RESEARCH LETTERS, VOL. 34 (2007), L01602, doi:10.1029/2006GL028492, http://www.agu.org/pubs/crossref/2007/2006GL028492.shtml
【Kleypas 1999】Joan A. Kleypas, Robert W. Buddemeier, David Archer, Jean-Pierre Gattuso, Chris Langdon, Bradley N. Opdyke, “Geochemical Consequences of Increased Atmospheric Carbon Dioxide on Coral Reefs”, Science 284. (1999) 118 – 120 DOI: 10.1126/science.284.5411.118 http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/284/5411/118
【Leclercq 2002】 Nicolas Leclercq; Jean-Pierre Gattuso; Jean Jaubert , “Primary Production, Respiration, and Calcification of a Coral Reef Mesocosm under Increased CO2 Partial Pressure”, Limnology and Oceanography, 47, (2002) 558-564. http://links.jstor.org/sici?sici=0024-3590%28200203%2947%3A2%3C558%3APPRACO%3E2.0.CO%3B2-0
【Lough 2000】J. M. Lough and D. J. Barnes, “Environmental controls on growth of the massive coral Porites”, Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 245, ( 2000), 225-243. http://www.sciencedirect.com/science/article/B6T8F-3YN92RJ-6/2/a481dd35ee646891a865ac642988bad3
【McNeil 2004】Ben I. McNeil, Richard J. Matear, and David J. Barnes, “Coral reef calcification and climate change: The effect of ocean warming” , GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS, 31 (2004), L22309, doi:10.1029/2004GL021541, http://www.agu.org/journals/gl/gl0422/2004GL021541/
【Nerem 2006】Robert Steven Nerem, Eric Leuliette and Anny Cazenave, “Present-day sea-level change: A review” Comptes Rendus Geosciences 338 (2006), 1077-1083. (http://www.sciencedirect.com/science/article/B6X1D-4M4KR18-1/2/2921ef8b69b24240690ed17f32b5c3c0)
【Nog-Duc 2005】T Ngo-Duc, K Laval, J Polcher, A Lombard, A . Cazenave， “Effects of land water storage on global mean sea level over the past half century”, Geophys. Res. Lett, 32 (2005) L09704, doi:10.1029/2005GL022719, 2005 http://www.cosis.net/abstracts/EGU05/02483/EGU05-J-02483.pdf
【Orrl 2005】James C. Orr et al, “Anthropogenic ocean acidification over the twenty-first century and its impact on calcifying organisms”, Nature 437 (2005), 681-686 doi:10.1038/nature04095 http://www.nature.com/nature/journal/v437/n7059/pdf/nature04095.pdf
【Overpeck 2006】Overpeck et al., “Paleoclimatic Evidence for Future Ice-Sheet Instability and Rapid Sea-Level Rise”, Science 311. (2006) 1747 – 1750 DOI: 10.1126/science.1115159 http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/311/5768/1747
【Rogmpt 2006】E. Rignot, P. Kanagaratnam, “Changes in the velocity structure of he Greenland ice sheet”, Science 311 (2006) 986 – 990 DOI: 10.1126/science.1121381 http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/311/5763/986
【root 2003】Root TL, Price JT, Hall KR, Schneider SH, Rosenzweig C, Pounds JA., “Fingerprints of global warming on wild animals and plants”, Nature. 2003 Jan 2;421 (2003), 57-60, http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&db=aph&AN=8818984&site=ehost-live
【Shepherd 2007】Andrew Shepherd, et al. “Recent Sea-Level Contributions of the Antarctic and Greenland Ice Sheets”, Science 315 (2007)， 1529; DOI: 10.1126/science.1136776, http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/sci;315/5818/1529
【stefan 2007】stefan “The IPCC Sea Level Numbers”, http://www.realclimate.org/index.php/archives/2007/03/the-ipcc-sea-level-numbers/ 【未經同行評議】
【Zwally 2005】Zwally, H. Jay; Giovinetto, Mario B.; Li, Jun; Cornejo, Helen G.; Beckley, Matthew A.; Brenner, Anita C.; Saba, Jack L.; Yi, Donghui, “Mass changes of the Greenland and Antarctic ice sheets and shelves and contributions to sea-level rise: 1992-2002” Journal of Glaciology, 51 （2005）, 509-527 http://www.ingentaconnect.com/content/igsoc/jog/2005
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