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温室的昨天、今天和明天
我们的地球正在变暖?全球性的灾难正在接近?IPCC的报告向我
们展示了这个星球的现状和未来。
世界末日或者大灾难是兜售天堂门票的广告。然而科学家们也说,
若不采取措施,我们可能面临着大灾难。温室效应不是一个新词,很
多人都知道,所谓的温室效应,是由大其中的二氧化碳造成的。二氧
化碳就像蔬菜温室的玻璃,它使热量不易被散射出去。这样一来,地
球大气就会变得越来越热。若干年以来,全球变暖一直是人们谈论的
话题——不仅仅是因为它会导致灾变,也是因为它牵扯到人类社会的
方方面面:政治的、经济的、文化的等等。你也许曾经读到过一些描
述全球变暖后果的文字,甚至是科幻作品。但是也有人说,全球变暖
是一个幻觉,在相当长的未来中,灾难不会来临。全球变暖甚至是有
益的。那么,真相到底是什么?
IPCC和SPM
政府间气候变化小组(IPCC)正是为研究这个问题而建立的。对
于大多数人,IPCC是新面孔,然而,这是一个已经建立了13年的组
织。1988年,联合国环境规划署(UNEP) 和世界气象组织(WMO)联
合发起组建政府间气候变化小组(IPCC)。IPCC的作用是为了对与
人类活动造成的气候变化相关的科学、技术、社会经济信息进行评估。
IPCC不定期发表对于气候变化的评估报告。1990年,它发表了第一份
评估报告。1995年,第二份评估报告发表。2001年,第三份评估报告
发表。IPCC是由各国相关领域的科学家组成的,它发表的《评估报告》
是具有相当的专业性质。我们绝大多数人是无法也没有时间和精力去
阅读这份报告的。但是对于各国起决定性作用的政策制定者来说,他
们有必要对此问题进行了解。一个折衷的方案是,为《评估报告》撰
写一个纲要,总结出《评估报告》的主要观点和结论。这个纲要被称
作《为决策者者撰写的纲要》(SPM)。SPM的文字比较浅显易懂,
一般人也可以从中了解到关于全球变暖问题的研究结论。
变暖,确实在变暖
地球真的在变暖吗?也许你认为今年夏天是最炎热的夏天。但是,
这不足以作为全球变暖的证据,因为此时在地球上的其他地区,可能
正在下着暴风雪。IPCC的研究表明,从1861年开始,地球气候的变化
趋势是变暖,从那时起,地球表面的平均温度大约升高了0.6℃,误差
是正负0.2℃。在全球范围中,20世纪90年代是最热的十年,其中1998
年时最热的一年。
图一:1860年以来全球气温的变化。横坐标代表年份,纵坐标代表温度,单位是摄氏度。
科学家们通过对于树木年轮、珊瑚礁、冰等历史纪录的研究,得
出了过去一千年气候变化的大致趋势。
全球气候变暖还从其他一些方面体现出来。最明显的例子之一是,
地球上冰川覆盖的面积正在减小。自从20世纪60年代后期以来,冰雪
覆盖的面积已经减少了10%。与此相应的是,20世纪全球海平面平均
上升了0.1~0.2m。20世纪以来,降水量在上升,这也是气候变化的特
征之一。例如,在北半球中高海拔的地区,每过十年,降水量就上升
0.5%~1%。自从20世纪70年代中期以来,厄尔尼诺现象发生的次数更
多,这导致了很多地区的气候异常。在亚洲和非洲的一些地区,旱灾
发生的频率和程度也在明显的提高。
暖房中的气体
科学家们已经知道,大气中的二氧化碳、甲烷等气体具有正的温
室效应(也就是会促进升温),而尘埃和二氧化硫则具有负的温室效
应(可以降低气温)。太阳活动也会对气候造成影响。随着工业时代
的来临,各种温室气体的浓度一直在上升。
图三:工业时代温室气体在大气层中的含量。横坐标是时间,左方纵坐标是气体的浓度
(ppm=百万分比,ppb=10亿分比)。右方纵坐标是单位面积的辐射强度,单位是Wm2
自从1750年以来,大气中的二氧化碳浓度上升了31%,即使是在过
去的20000年中,这个增长速度也是惊人的。人类排放的二氧化碳中,
75%是由于燃烧化石燃料(煤、石油)造成的。在过去的20年里,二
氧化碳的浓度一直以每年百万分之1.5的速率递增。甲烷(CH4)也是
温室气体之一,在150年里,它的浓度上升了10亿分之1060,并且仍
然在增加。这其中,大约一半以上的甲烷是人工排放的。一氧化二氮
——也是一种温室气体——的浓度则上升了10亿分之46。
人类活动产生的大气悬浮微粒可以减轻温室效应,但是它们存在
的时间很短。同样,在过去的一个世纪中,自然因素对于气候变化的
影响也非常小。也就是说,温室气体对于气候变化占有支配地位。我
们不能指望其他的因素削弱温室效应。
与人类有关
令全球变暖的因素包括自然因素和人为因素。科学家对于这两种
因素都建立了数学模型。从图四可以看到。对于自然因素的模拟,模
型与实际的观测数据重合的只有20世纪上半叶。对于人为因素的模拟,
我们可以看到,大部分时间它们是重合的。当考虑到自然和人为因素
的共同作用后,模型的预言与实际观测结果就吻合的相当好了。当然,
我们也可以看到,尽管相当吻合,图中还是有一些不尽如人意的地方。
这是气候变化模型的不完善造成的。但是无论如何,这都强有力的证
明了人类活动与气候变化是相关联的。
图四:IPCC关于全球年平均气温的模型。从图中可以看出,在考虑到自然和人为因素之
后,模型与实际情况吻合的相当好。图中横坐标为年份,纵坐标为温度,单位是摄氏度。
命运尚未注定?
我们面临的工作之一就是削减化石燃料的使用量。碳循环模型已
经显示,即使我们把二氧化碳的排放量限制在1990年的水平,也需要
几十年甚至一、两个世纪才能把大气中的二氧化碳浓度维持在百万分
之450、650或者1000的水平。根据IPCC模型的预测,从1990到2100年,
全球平均气温仍将上升1.4℃~5.8℃。
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