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凌光
本月初，美國宣布將退出應(yīng)對全球氣候變化的《巴黎協(xié)定》。此前，美國總統(tǒng)特朗普曾稱全球變暖的說法是騙局。
那么，關(guān)于全球變暖的命題，是怎樣提出來的？其中又有什么樣的爭議呢？
傅里葉提出“溫室效應(yīng)”
要想說清這件事兒，不妨讓我們從近200年前的一件事情說起了。
法國科學(xué)家約瑟夫·傅里葉在參加學(xué)者團隨拿破侖去打埃及戰(zhàn)役時，患上了粘液水腫——一種讓人總是感覺寒冷的疾病?；氐椒▏?，他整年披著一件大衣，將大部分時間用于對熱傳遞的研究。他想到這樣一個問題，當(dāng)陽光射到地球表面，給地球帶來溫暖的時候，為什么這顆行星不繼續(xù)升溫，直到和太陽本身一樣熱呢？
傅里葉給出的答案是：受熱的地表發(fā)射出看不見的紅外輻射，把熱量送回了太空。但是，他利用自己的新理論方法計算輻射效應(yīng)之后，得到的溫度卻遠(yuǎn)在冰點之下——要比實際的地球冷許多。
傅里葉認(rèn)識到，差距是由地球的大氣層造成的，大氣層攔截住從地表發(fā)出的部分紅外輻射，防止它們散發(fā)到太空中去。這被比喻成“溫室效應(yīng)”。1824年，他的論文《地球及其表層空間溫度概述》發(fā)表，說的就是這件事兒。
丁達(dá)爾發(fā)現(xiàn)溫室氣體
不過，當(dāng)時大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為，紅外輻射可以穿透一切氣體。
1859年，英國科學(xué)家約翰·丁達(dá)爾決定在自己的實驗室里來驗證一下。他證實了紅外線的確可以穿透大氣層里的主要氣體——氧氣和氮氣。就在他要放棄實驗的時候，他突然想到用煤氣來嘗試一下。煤氣是通過加熱煤炭產(chǎn)生的，用于照明，他的實驗室通有煤氣。丁達(dá)爾發(fā)現(xiàn)，就像碰到了木板一樣，紅外輻射不能穿透這種氣體。丁達(dá)爾繼續(xù)試驗其他的氣體，他發(fā)現(xiàn)二氧化碳?xì)怏w也是不可穿透的——這是一種我們現(xiàn)在所稱的“溫室氣體”。
雖然二氧化碳在地球大氣層中的含量只占萬分之幾，但是丁達(dá)爾注意到，這微量的二氧化碳，卻能改變整個大氣層的熱輻射平衡。
在進(jìn)一步的研究中發(fā)現(xiàn)，水蒸氣是大氣中含量更大的溫室氣體，這種氣體能輕易阻擋住紅外線。丁達(dá)爾說：“水蒸氣對于英格蘭的植物來說，就像是一層必不可少的毛毯，其重要性比之衣服對于人類還要大。若將這種水蒸氣從大氣中去除掉，哪怕僅僅一個夏夜的時間，那么第二天太陽照耀的就將是一個被冰霜緊緊包裹的孤島?！?/p>
阿列紐斯的復(fù)雜計算
1896年，斯德哥爾摩的科學(xué)家蘇萬特·阿列紐斯提出這樣一個問題。他說，設(shè)想大氣中二氧化碳的含量變了，比如火山的爆發(fā)可能噴出大量二氧化碳?xì)怏w，這將會導(dǎo)致溫度略有上升，但這種微小的上升可能帶來嚴(yán)重后果——變熱的空氣將保留更多水分。因為水蒸氣是真正強大的“溫室氣體”，所以，濕度的增加將會極大地促進(jìn)暖化。反之，如果所有的火山排放恰好都停止了，二氧化碳最終會被吸收進(jìn)泥土和海水。冷卻的空氣將會保留較少的水蒸氣。這個過程可能會演化成一次冰期。
冷卻減少空氣中的水蒸氣，較少的水蒸氣導(dǎo)致溫度進(jìn)一步降低，降溫又進(jìn)一步導(dǎo)致空氣中水蒸氣減少……這種自我加強的循環(huán)，在今天被我們稱為“正反饋”。
這只是一種理論上的模型。那么能否給出一種定量的計算，也就是說，地球上的二氧化碳出現(xiàn)一定量的變化后，會給地球的溫度帶來怎樣的改變？
顯然，這種復(fù)雜的效應(yīng)超過了任何人的計算能力。然而，阿列紐斯卻長年累月埋頭于枯燥的數(shù)值計算之中。他計算了地球各個緯度地區(qū)大氣濕度和輻射進(jìn)出情況后宣布：如果把空氣中的二氧化碳含量增加一倍，地球溫度將大約升高5℃，后來，他又把這一結(jié)果調(diào)整為4℃。后來的人們吃驚地發(fā)現(xiàn)，在沒有現(xiàn)代巨型計算機支持的條件下，他研究得到的結(jié)果，卻很好地落在了近幾年科學(xué)家們估算的增溫幅度內(nèi)，這實在是一種天才的分析。
1896年，燒煤釋放的二氧化碳只能使二氧化碳水平上升千分之一。根據(jù)阿列紐斯的計算，要花費幾千年的時間才能把空氣中的二氧化碳含量增加一倍。當(dāng)然，他沒有想到，后來工業(yè)化的進(jìn)程會發(fā)展得那么快。
卡倫德第一次提出全球變暖
到了上世紀(jì)30年代，氣候進(jìn)入了一個溫暖期。很多老人們說，天氣真的不像以前了。他們童年記憶里駭人的暴風(fēng)雪、早秋時節(jié)冰封的湖面，這一切都結(jié)束了。年輕一代趕上了好天氣。大眾媒體開始涌現(xiàn)文章，宣稱冬天真的變得溫和了。
氣象學(xué)家仔細(xì)查看了自己的記錄，證實了這種說法：暖化的趨勢來了。專家們告訴科學(xué)記者說：霜凍晚了，幾百年來都不曾見過小麥和鱷魚的北國，現(xiàn)在卻可以收獲小麥、捕獲鱷魚了。
氣象學(xué)家們的解釋是，天氣模式的適度變化總是存在的，其周期可長達(dá)幾十年或者幾百年。然而有一個人卻站出來“語出驚人”——1938年，蓋伊·斯圖爾特·卡倫德挺身而出，在倫敦的皇家氣象學(xué)會發(fā)言談?wù)摎夂颉?/p>
卡倫德似乎有點“越俎代庖”，因為他并不是職業(yè)氣象學(xué)家，甚至也稱不上是科學(xué)家。他只是一名蒸汽動力工程師，氣候是他的業(yè)余愛好，他把大量業(yè)余時間用于匯集氣象統(tǒng)計數(shù)據(jù)。他聲稱：這些數(shù)據(jù)的確表明地球上許多地方在變暖?，F(xiàn)在，卡倫德告訴氣象學(xué)家們，他知道誰應(yīng)該為變暖負(fù)責(zé)——是我們，是人類的工業(yè)！我們到處燃燒化石燃料，排放出千百萬噸的二氧化碳，而正是二氧化碳在改變著氣候。
卡倫德說：自19世紀(jì)早期以來，大氣中的二氧化碳含量已經(jīng)上升了一點點。對此，專家們則很懷疑。他們知道，沒有人能夠?qū)Υ髿鈱又泻哿康亩趸歼M(jìn)行可靠的觀測?？▊惖滤坪踔皇窃谔魭С旨悍接^點的數(shù)據(jù)而已！
卡倫德第一個站出來聲稱，全球溫度已經(jīng)上升了，而這種升溫是工業(yè)革命以來，二氧化碳排放增加造成的。不過，卡倫德認(rèn)為事態(tài)并不緊迫，氣候變暖對人類來說甚至是好事——它有助于莊稼長得更豐裕。他推算，我們升高全球平均溫度的步伐是緩慢的——可能到了22世紀(jì)末，才升高1℃。
二氧化碳真的在增加！
上世紀(jì)50年代中期，查爾斯·戴維·基林還是加州理工學(xué)院的一名博士后學(xué)生，他有一個強烈的愿望，想要實際測量出來，地球上的二氧化碳濃度是不是真的發(fā)生了變化？
基林并不是第一個有這樣想法的人。斯堪的納維亞的一個小組曾經(jīng)嘗試了一個監(jiān)測項目。他們對二氧化碳的測量結(jié)果隨著地方的不同，甚至是日期的不同而有很大的波動，因為路過的氣團攜帶了由森林或者工廠排放的氣體，好像脈沖一樣。一位專家承認(rèn)：“要通過這種測量來可靠地估計大氣二氧化碳庫和它的長期變化，看起來是沒希望的?！?/p>
但是基林不信這個邪。他自己動手，花費了幾個月的研究和勞動來制造儀器。通過在加利福尼亞州周圍的幾個地點進(jìn)行測量，耐心地改進(jìn)自己的技術(shù)。基林游說重要官員，終于說服他們提供了所需的資金。他建立了兩個觀測站，一個位于夏威夷群島莫納羅亞火山的頂部，周圍環(huán)繞著幾千英里的清澈海洋，這是對地球上未受人類干擾的大氣層進(jìn)行測量的最佳場所之一。另一件儀器被放到了更加原始的南極地帶。
基林擁有昂貴的儀器并且對任何可能的誤差源進(jìn)行了不懈追索。在南極，他追蹤到二氧化碳的測量值受附近機器排放的影響；在莫納羅亞火山，他發(fā)現(xiàn)火山本身噴發(fā)的氣體構(gòu)成了干擾。經(jīng)過對類似問題的小心翼翼的追蹤，基林對大氣層中的二氧化碳水平做出了異常精確和穩(wěn)定的基線數(shù)據(jù)。他收集到的頭十二個月的數(shù)據(jù)顯示，在這一年里，二氧化碳的濃度就有所升高。
1960年，有了兩整年的南極洲數(shù)據(jù)在手，基林報告說二氧化碳水平的基線已經(jīng)升高了。
隨著莫納羅亞的數(shù)據(jù)的積累，這些記錄越來越可觀。它顯示了二氧化碳水平一年比一年顯著增高?；制鸪醢堰@項工作視為一項臨時工作，現(xiàn)在卻變成了一項終身事業(yè)。不幾年，基林的不可動搖的二氧化碳上升曲線，就被科學(xué)評審組和科學(xué)新聞工作者廣泛引用，成為了溫室效應(yīng)的中心標(biāo)志。
是變暖還是變冷？
從上世紀(jì)60年代以來，很多氣象學(xué)家越來越熱衷于用計算機模擬天氣過程。人們越來越深刻地認(rèn)識到，地球的環(huán)境是一個極為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，起始狀態(tài)的微小改變就可能給未來的氣候帶來隨機的巨大改變。有一個著名的說法流傳開來：“一只蝴蝶在巴西扇動翅膀，就可能在得克薩斯州掀起一場龍卷風(fēng)?！?/p>
然而，上世紀(jì)30年代以來的氣候變暖趨勢并沒有持續(xù)下去。上世紀(jì)60年代初，氣象學(xué)家們公開談?wù)撜f，雖然全球溫度直到40年代一直都在變暖，但是最近的溫度卻在下降。從當(dāng)時的測量來看，二氧化碳在穩(wěn)定地增加，但是那些年的氣溫卻在下降，這是用二氧化碳的“溫室效應(yīng)”所無法解釋的。氣象學(xué)家們只能稱之為“一個古怪的謎題”。
的確，自上世紀(jì)40年代中期開始，特別是60年代以來，在北極和靠近北極的高緯地區(qū)，氣候明顯變冷，這些變化在氣象觀測、生物生態(tài)以及自然界許多方面都有明顯反映。
60年代，北大西洋的結(jié)冰范圍擴大，形成了遍及歐洲、美洲、亞洲廣大地區(qū)的幾十年來未見過的酷寒。由于北大西洋海水凍結(jié)，在格陵蘭和冰島之間曾一度連結(jié)成為天然“冰陸”，北極熊可以在“冰陸”上自由通行。
在美洲，美國的植物生長期比40年代縮短了半個月。日本的物候觀測結(jié)果表明，日本櫻花的始花期比50年代推遲了。
這種變冷趨勢會持續(xù)下去嗎？能持續(xù)多久呢？對此，變冷說者做了各種各樣的推測：有人估計近些年來的氣候偏冷趨勢可能是以幾十年的時間長度為周期的，因而這種偏冷趨勢可能還要持續(xù)20至30年左右，有人估計未來二三十年的氣候可能比現(xiàn)在還要冷，但不會出現(xiàn)極端的情況。此外，還有人認(rèn)為60年代以來的氣候變冷是“小冰河期”到來的先兆，從下世紀(jì)開始世界氣候?qū)⑦M(jìn)入冰河時代。
雖然科學(xué)家們不能就世界到底是在變暖還是在變冷取得一致意見，但他們一致同意：首先應(yīng)該為理解氣候系統(tǒng)的運行規(guī)律而加倍努力。
越來越暖了？
1986年，英國政府在東英吉利大學(xué)設(shè)立的氣候研究部，完成了對平均表面溫度的第一個可靠而全面的全球分析。他們發(fā)現(xiàn)在134年的記錄中，最熱的3年全部出現(xiàn)在80年代。研究部的漢森和他的一位合作者用不同的方法進(jìn)行了分析，得到了相同的結(jié)果。沒錯——史無前例的變暖趨勢正在降臨。
導(dǎo)火索在1988年夏天被點燃了。自30年代的大塵暴以來最嚴(yán)重的一系列熱浪和旱災(zāi)蹂躪了美國的很多地區(qū)。新聞雜志的封面文章、電視新聞節(jié)目的頭條新聞和無數(shù)報紙專欄，向公眾提供了關(guān)于干裂的耕地、炙熱的城市、“超級颶風(fēng)”和20世紀(jì)最嚴(yán)重的森林火災(zāi)的生動形象。記者們問：這些都是溫室效應(yīng)造成的嗎？越來越多的氣象學(xué)家們站出來說，一種長期的變暖趨勢正在進(jìn)行中，他們強烈懷疑溫室效應(yīng)就是“肇事者”。
媒體對這種新聞的報道非常廣泛，據(jù)1989年的一項民意調(diào)查，79%的美國人記得自己曾聽說過或讀到過“溫室效應(yīng)”，這同1981年的38%相比，是一個巨大的飛躍。
作為對所有這些壓力的回答，1988年，世界氣象組織和其他聯(lián)合國環(huán)境機構(gòu)成立了政府間氣候變化專門委員會（IPCC）。IPCC和以前的氣候?qū)＜椅瘑T會不同，它在很大程度上由世界各國的政府代表組成——這些人和國家實驗室、氣象局、科學(xué)機構(gòu)等有很強的聯(lián)系。它既不是嚴(yán)格意義上的科學(xué)機構(gòu)，也不是嚴(yán)格意義上的政治團體，而是一個獨特的混合體。該機構(gòu)的主要任務(wù)是對氣候變化科學(xué)知識的現(xiàn)狀、氣候變化對社會和經(jīng)濟的潛在影響以及如何適應(yīng)和減緩氣候變化的可能對策進(jìn)行評估。
IPCC的五次報告
IPCC自成立以來，召集國際上許多著名科學(xué)家，成立了專門的研究小組，從各種觀點和角度對地球氣候變動問題進(jìn)行研究和討論，目前已經(jīng)完成并發(fā)布了五次評估報告（1990，1995，2001，2007，2013）。IPCC也逐漸成為引領(lǐng)全球氣候變暖研究的權(quán)威機構(gòu)。
1990年IPCC第一次評估報告認(rèn)為，近百年的氣候變化可能是自然波動或人類活動或兩者共同造成的；
1995年第二次報告指出，越來越多的各種事實表明人類活動的影響被覺察出來；
2001年的第三次報告第一次明確提出，過去50年大部分觀測到的增暖可能由人類活動引起的溫室氣體濃度的增加造成；
2007年第四次報告將人類活動影響全球氣候變化因果關(guān)系的判斷，由原來60%信度的最低限提高到90%信度，指出人類活動“很可能”是導(dǎo)致氣候變暖的原因；
2013年第五次報告確認(rèn)世界各地都在發(fā)生氣候變化，而氣候系統(tǒng)變暖是毋庸置疑的。自20世紀(jì)50年代以來，許多觀測到的變化在幾十年乃至上千年時間里都是前所未有的。相比之前的評估報告，本次報告更為肯定地指出一項事實，即溫室氣體排放以及其他人為驅(qū)動因子已成為自20世紀(jì)中期以來氣候變暖的主要原因。
然而，IPCC的每一次報告也都引發(fā)了不小的反對聲音。也有一些科學(xué)家認(rèn)為，所謂氣候變暖只是自然本身的某種周期力量，并不是由人類引發(fā)的。
2009年11月，一名電腦黑客竊取英國東英吉利大學(xué)的電子郵件服務(wù)器，獲得了英國氣候?qū)W家之間交流的上千封電子郵件內(nèi)容，黑客們聲稱從郵件中可以看出，這些氣象專家研究并不嚴(yán)肅，他們甚至篡改對自己研究不利的數(shù)據(jù)，以證明人類活動對氣候變化起到巨大作用。換句話說，人類活動影響氣候這一說法，也許是謊言和欺騙！
爭論也許一直會持續(xù)。
（本文依據(jù)沃特（美）著《憂天——全球變暖探索史》等編寫，特此致謝。）
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