全球气候变化

  人类对地球气候的许多方面并不了解。在这个星球的地表和大气层，物理、化学和生物过程是如此之复杂；但是，有些事我们能够确定。地球气候正在变暖，人类活动要为此负很大责任。不过，地球究竟处于变暖过程的哪一阶段？整个地球和各地区分别将受什么影响？气候变化将如何影响我们的生活？

  冰川融化，春季提前来临，植被分界线往高海拔推进，动物分布的变化----多种证据都支持温度计显示的事实：地球的确越来越暖和。整个20世纪，全球平均气温升高了0.8摄氏度。

  地球温度升高，有两种解释：到达地球的热量变多，或离开地球的热量变少。第一种解释可以排除。太阳活动的变化，只使每年到达地球的热量变动大约0.1%。卫星数据显示，热量近几十年来在总体上并未有明显增长。那么，只剩下第二种解释：离开地球的热量变少了。

  造成这一结果的原因很多。一种观点认为，二氧化碳等温室气体增多了。这些气体吸收特定频率的红外辐射，而这些热能本会发散到太空中。温室气体会重新将一些没发散出去的能量辐射回地球表面和低层大气；大气层中温室气体增加，意味着能发散出去的热量减少，地球因此变得更温暖。

  通过研究地球过去的气候，人们发现，不论何时，只要二氧化碳浓度上升，地球就会变暖。自从19世纪工业时代开始，大气中二氧化碳浓度从280ppm上升到380ppm（编者注：ppm为百万分比浓度）。虽然有多种因素同时影响我们星球的气候，但已有的证据表明：二氧化碳是引起近年来气候变暖的首要原因。

我们不知道：人类会排放多少温室气体？

  除非我们知道大气层中最后会有多少温室气体，否则我们无法预测未来几年地球温度会上升多少。

  人类是最大的不确定性因素。我们未来如果能大幅度减排，二氧化碳浓度就不会超过400ppm，温度不至于升高太多。但事实上，只有少数国家承诺削减温室气体的排放，中美等重要排放国并不在列；而一些做出承诺的国家还在暗中建造更多火电厂，承诺的可信度打上折扣。目前，温室气体的排放轨迹接近于联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布的最差情况。如果还不减排，2100年二氧化碳浓度可能达到1000ppm甚至更高。

  另一个不确定因素是地球的反应。到目前为止，大气中人类排放的二氧化碳被海洋大量吸收，大约占排放量的1/3。试想，如果这个缓冲效应减弱以后会怎样。当前，大气中二氧化碳浓度上升使地球变暖，但过去二氧化碳浓度也在自然上升。

  现在，暖水海洋溶解二氧化碳的能力下降，而我们依然不知道确切原因；有人提出生物活性的改变或许能解释这一现象。如果这种机制开始生效，人们就需要更大力度的减排才能抑制地球变暖。

  永久冻土层、泥炭沼泽和海底甲烷水合物中封藏有大量温室气体。我们尚不知道储藏量有多大，不知道冻土层会融化多少，也不知道泥炭沼泽会干涸到什么程度，不知道大海会不会随着温度升高开始从水合物中释放甲烷----作为温室气体，甲烷可比二氧化碳更强力。

  这些风险都难以量化，IPCC（政府间气候变化专门委员会）考虑的情境很大程度上忽略了它们。最坏的情况是，即使我们大幅度减排，二氧化碳浓度还是持续升高。我们采取行动越晚，行动产生的效果就越弱。

我们知道：其它污染物在给地球降温

  我们往大气中排放各种物质。同二氧化碳一样，一氧化二氮和氟氯烃也是温室气体。煤烟，即炭黑，可以通过吸收热量让物体升温，同时也会形成遮蔽，冷却地表。其他反射物也将太阳热量反射到太空，让地表降温。

  大型火山喷发时，会向大气中排放二氧化硫，比如1991年菲律宾的皮纳图博火山。它喷发后一两年间，地球温度降低了。但是，不同于二氧化碳，二氧化硫的效果是短暂的。因为二氧化硫在大气中会形成液体气溶胶，最终随雨降回地面。

  燃烧含硫的化石燃料可以大大增加大气中二氧化硫浓度。20世纪40到70年代间，二氧化硫污染非常严重，平衡了二氧化碳造成的温室效应。西方国家为遏制酸雨减少了硫排放，这一掩蔽效应也逐渐消失，地球变暖继续进行。

  2000年硫排放的增加，很大程度上源于中国火电厂数量的增多。现在，中国正为这些火电厂安装脱硫设备。二氧化硫排放减少后，温室效应将会加剧。

我们不知道：冷却作用有多强

  有的污染物可以在大气中形成微小的气溶胶液滴，它们能造成异常复杂的影响。二氧化硫气溶胶反射了多少热量，要受很多因素影响：气溶胶液滴的大小，在大气中的高度，夜晚还是白天，处于哪个季节……

  气溶胶对云也产生很大影响，比如，云会因为它变得更亮，能将更多热量反射到太空。气溶胶存在的时间很短，通常不会像二氧化碳一样在大气中均匀分布，而容易聚集在污染物的中心。

 正因此，我们仍不能确定诸如二氧化硫这样的污染物带来的降温效果有多少。随着二氧化碳的排放增加，降温效果也被温室效应抵消，这一点倒是很明确。但是，温度升高是不是由于较强的降温效应被更强的温室效应抵消后产生的效果？或者，只是温和的降温效应中和了更温和的温室效应？

  大部分IPCC的模型显示，是第二种情境。但是，如果气溶胶降温效果强过人们的预想，地球可能在气溶胶浓度降低后加速变暖。

我们知道：地球会变得非常热

  在一个无生命、无水的星球上，大气中二氧化碳浓度升高至两倍，星球温度会升高1.2摄氏度。不过，在地球上，即使没有气溶胶的复杂影响，这一过程也不那么简单。

  先看水的作用。水蒸气是强效的温室气体。大气温度升高，蕴含的水蒸气就更多。一旦更多二氧化碳进入湿润的地球大气层，温室效应就会迅速加剧。

  这种“正反馈”现象不单单只有这一例。温度一升高，原本能反射阳光的积雪层和海冰会迅速融化，最终导致更多热量被吸收，温室效应加剧。从更长的时间尺度考量，植被变化也会影响热量吸收，而且陆地和海洋也可能释放更多二氧化碳，超过其吸收量。成百上千年过去，冰盖可能大面积融化，进一步减少地球反射率。排除诸如超级火山爆发这样无法意料的灾难，地球会因此变得非常温暖。但是，究竟会温暖到什么程度呢？

我们不知道：究竟会变得有多热

  如果大气中的二氧化碳浓度变成现在的两倍，那么地球究竟会变得有多热？有一种方法可以探询复杂反应后的结果：利用地球气候的计算机模型。另一个更为可靠的办法是参照最近数百万年的气候情况，考察过去二氧化碳浓度改变如何影响气候。

  “气候敏感性”是衡量气候系统中温度变化的指标，通常取大气中二氧化碳浓度升至2倍后，引起的全球平均温度变化。上述两种方法都表明，若二氧化碳浓度变为现在的两倍，地球温度至少会提高2摄氏度。而大部分研究认定：升高3摄氏度的可能性最大。

  一些对过去气候的研究却表明，升温可能达到6摄氏度或更高。出现这种差异的原因之一是，气候模型只能考虑短期反馈，然而史前气候研究还包括长期反馈，比如冰盖的改变。如果这些研究和真实图景接近，那么我们的模型可能会提供未来几十年气候变暖情况的精确答案，但是，会低估未来几个世纪甚至更长时间的温室效应。

  正因为可能存在的缺陷，气候模型甚至会低估近期气候对温室效应的反馈。这意味着我们可能低估2050年或2100年的温室效应。一些研究表明，气候模型中，海洋吸收了比实际情况更多的热量；其它研究表明，云系可能产生比模型中更多的正反馈。因为不能确定气溶胶的冷却效果，也不确定温室效应的实际强度，这些问题还没能解决。

  大多数证据仍然表明，短期内“气候敏感性”大概是3摄氏度左右，同IPCC的气候模型一致。不过，即使这数字已经算低得不可能，实际情况仍可能更高。

  而即使“气候敏感性”是3度，现在也几乎没可能限制气温升高。想让气温仅比前工业时代高2度很难。根据最近的研究，到2050年，我们有超过50%的可能性尽一切努力减排，削减80%的排放。

我们不知道：各个地区分别会变成什么样

  即使地球平均气温上升仅2度，仍然会引起一些相当剧烈的变化。哪些地方会变成热带天堂？哪些地方会变成潮湿地狱？哪些地方会变成沙漠？为了未来做打算，知道这些很有用。

  不幸的是，我们并不清楚。大体情况是热带地区会扩张，并且变得更湿润；热带地区边缘的干燥地区会更干燥，并且往极点移动；高纬度地区会变得更温暖，更潮湿。

  但要说更精确的细节，人们观点就很难一致了。一些气候模型专家甚至认为，对地球气候变化进行细节方面的预测是一种误导，因为，某种程度上，这意味着尚不存在的未来情况得到了确认。

  我们的问题在于，我们不清楚自己会怎么做。比如，2100年亚马逊雨林会剩下多少？这会对当地降雨和温度造成重要影响吗？

  这也是个气候模型解析的问题。为了使计算可控，气候模型将大气层分成几大块；对地区气候进行预测，就相当于“放大”这些模型，又好比利用不相连的地区模型，使用远非理想的方法。

  更重要的是，模拟一些对地方气候有重大影响的现象时，地球气候模型表现很差劲。比如，墨西哥湾暖流可以使西欧变暖，而正是大西洋水循环形成了湾流；如果这一循环减速或者完全停止，南半球会变得更热，而美洲东北部和欧洲却比往常冷，亚洲雨季可能不会如期开始。不能好好把握这些变化，我们对地区气候变化的预测就可能错的离谱。

我们知道：海平面将上升许多

  海洋变暖后会膨胀。陆地上的冰融化或滑落入海，也会使海平面上升。如果格陵兰岛和南极大陆的冰都融化，海平面会上升超过60米。

  今天，我们正处于温暖的冰期末期。过去50万年里，有几个相对温暖的间冰期，那时气温比现在高了不到1度，海平面大概比现在高5米。约300万年前，气温比过去几千年的平均气温高出一两度，海平面比现在高了至少25米。

  通过研究过去百万年气温与海平面的关系，人们发现温度每升高1度，海平面最终会因此上升20米。

  那么，温度如果上升2度，海平面的变化就非常值得人警惕了。至于要有多警惕，还得看大冰盖在气候变化过程中会融化的有多快----这又是我们不知道的。

我们不知道：海平面上升有多快

  如果大冰盖融化是一个缓慢的过程，可能持续几千年，那么我们也许在海平面大幅度上升前还有时间让地球降温；如果大冰盖对温度上升反应迅速，我们的后代就可能会要生活在一个海岸线大幅改变的新世界。

  有多少余地够我们回旋还不得而知。过去冰川融化的历史并不能帮助我们了解多少。冰川融化可以很快：上一个冰期，北美洲冰盖消失；一个世纪内，海平面有时上升幅度超过一米。格陵兰岛的冰盖是否也会这么快融化？我们还不清楚。

  为了精确地预测海平面上升速度，我们首先要知道地球会变得多热。我们并不清楚地球气温会上升多少；其次，我们也不知道会有多少额外的热量传递给冰盖。不久以前，人们认为冰盖融化的主要原因是变暖和的空气。但目前看来，温度升高的海水已经开始发挥重要作用。

  这是个坏消息。温暖的海水比空气更能加速冰的融化。暖流会融化漂浮的冰架，而正是这些冰架挡住了陆地上的冰。更糟糕的是，有的地方和南极西部地区一样，冰盖所在的陆地比海平面要低，会直接暴露于温暖的海水中。

  直到最近，IPCC预测，随着气候变暖，大气水分增加，降雪增多，21世纪南极大陆冰盖会增长。但是，地面上的图景看起来非常不同。卫星测量显示，南极大陆和格陵兰岛的冰都已经在大量消失，而且融化速度还在加快。我们还不知道这一势头是否会继续，但按照目前的趋势，到2100年海平面仅仅因为冰层融化就会上升0.5米。将这一图景扩展到全球，许多冰川学家现在认为，到2100年海平面可能至少要上升1米。对一些小岛国家来说，这可是个坏消息。同样，对于一些城市----比如伦敦、纽约和上海，以及人口稠密的低洼地区----比如荷兰、孟加拉国和美国佛罗里达州，也都面临危机。

  最坏的情况是，一旦冰川融化，强烈的正反馈作用开始进行。比如，随着冰盖融化，表面降低，接触到更温暖的空气。如果是这样，海平面会加速上升。

我们不知道：生活会受到多大威胁

  如果我们有足够时间去适应的话，一个二氧化碳浓度更高、气候更加温暖潮湿的地球能供养更多生命。问题是，对今天的动植物和人类来说，我们都已经适应过去几千年异常稳定的气候。

  现在，气候正迅速变暖，而且可能比过去几百万年都热，同时我们可以预见，未来气候将不再稳定。这可谓一大挑战。许多物种可能为了找到一个温度适宜的环境，不得不迁徙。为了和食物出现的时间同步，动物必须改变繁殖和迁徙的时间。许多物种可能做不到。基于判断相对保守的温室效应，理论研究已经进行了极端的估计：约1/3或更多陆生物种会灭绝。现实世界中，对温室效应影响的研究已经支持了这一结果。

  从居住地到农作物的选择，我们也已经适应了特定的气候情况。气候变暖，连同大洪水和严重干旱灾害风险的加剧，都会给我们造成更多潜在的毁灭性冲击：饥荒引起的食品价格飞涨，大规模移民。这些影响会多严重，还得看我们是不是已经做好准备，比如种植能应付极端天气的作物，为野生动物迁徙建造洪水区域外的走廊。

我们知道：洪灾和旱灾会更多

  温暖的空气包容更多水分：气温每上升一度，水分增加约5%。因此气候变暖会带来更多降水，下雪下雨的频率也会更高。这个趋势已经很明确，而且比模型预测的更强。

  降水更密集，洪水就更多。虽然我们不能说某一场洪水爆发是由于气候变化，模型却显示气候变化会让这种灾害更频繁且更极端。过去一两年间，从巴基斯坦到美国，有多次洪灾爆发，如果不是全球气候变暖，这些洪灾可能也不会打破那么多记录。

  尽管世界大部分地区平均降雨会增多，干旱期还是会不时出现。旱期来临时，高温下土壤会更快变干。一旦土壤干透，太阳的热量就不会使水分蒸发，而是直直透入地里，引发或加剧热浪。2003年欧洲爆发的热浪打破世界记录，这就是原因之一。

我们不知道：飓风会更多吗？

  水变成水蒸气需要许多热量。当水蒸气聚集成云，释放储存的热量，会使周围的空气变暖；变暖的空气上升，继而冷却，使更多水冷凝，过程一再反复。这一过程能给极端天气的形成提供能量，比如雷暴。这就是为什么热带气旋或飓风只在温暖的海洋区产生。没有充裕的潮湿空气供给，它们会很快丧失能量。

  随着未来几十年低层大气变得更温暖潮湿，会有更多能量支持极端天气形成。不过，这些能量会多久爆发一次呢？因为需要特定的形成条件，飓风出现得相对较少。海平面温度变得更高，虽然有利于飓风形成，但也会产生更猛烈的高层风会打散它们。最终结果可能是飓风发生的次数减少，但每次的强度变大。随风速增长，飓风的破坏性也在加强，只消几个强风暴，就比多个低强度风暴造成的破坏还要严重。

  在温和的北纬地区，情况可能好一些。来自极点的冷空气和热带的暖空气交汇，由于温差引起冬季暴风雪；然而，气候变暖使北极区和其他地区的温差变小，暴风雪可能不那么频繁了。

我们不知道：临界点会来临吗？什么时候？

  如果北极地区突然变冷，海冰会在几年内覆盖北极。如果格陵兰岛和南极大陆的冰盖大量融化，使海平面上升一米或更多，则需要几千年的降雪重新形成冰盖。这个风险实实在在：我们知道，南极西部地区的冰盖过去曾坍塌多次，海平面也因此上升至少3米。

  我们认识到许多类似的危险“临界点”。亚马逊雨林可能变成草原，正如8000年前撒哈拉突然干枯。海底的甲烷水合物也可能释放大量甲烷。

  即使没有临界点，气候系统本身也有巨大的惯性。温室气体浓度更高，直接结果就是地表气温上升----这也得数十年后才会变得显著。有的影响真正起作用也要几个世纪后，比如，随着温度升高，海洋含氧量下降，在人的时间尺度上这些后果根本不可逆转。其它灾难比如物种灭绝，大城市被海水淹没，也是完全不可逆。危险在于，当我们意识到就要超越临界点时，或许做什么都为时已晚。

气候变化最大的不确定因素

  最大的不确定性根本不在于科学，也不在气候系统，而在于我们自己。我们会燃尽最后一滴化石燃料吗？会有惊人的科技进展，让我们实现毫无障碍地使用可再生能源的转变吗？我们还会在海平面上升后可能被淹没的地方，建造上海这样的大城市吗？

  没人能回答这些问题，可我们知道人类社会屈从于巨大的惯性。即使我们决心要减排，真正“减”或许也得几十年才能落实。可惜现在我们连这个决心都没有，许多颇有影响力的人甚至还否认问题的存在。

  许多人也只是“嘴上”关注气候问题，这一点也让人担心。许多政客虽然支持抑制全球变暖，却没有履行承诺。许多签署《京都议定书》的国家，也没能完成最低目标。同时，一些欧洲国家一边制定着更宏伟的2030年前减排目标，一边还在投产火电厂。

  等我们闭着眼睛都知道必须要采取大力度措施时，遏制气候朝不利方向变化的最好机会可能已经浪费。就在今天，采取苛刻的措施抑制变暖，还有人怀疑这是否值得，甚至是否必要。或许，最大的未知数是不知道如何说服当代人为保护长远的将来采取行动，更别提如何说服我们的后代。