全球气候变化：我们知道和不知道的3件事 | 科学人 | 果壳网 科技有意思
全球气候变化：我们知道和不知道的3件事
全球气候变化的真相，环境保护应该知道些什么
本文作者:MyEmily
我们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？
Michael Le Page是《新科学家》杂志生物和环境特稿编辑。在下面的文章中，他选取证据，描绘出一个简要的框架，列举了我们现在对气候变化这一迫在眉睫的问题，所了解和不了解的各方面。
我们知道：温室气体“捂热”地球
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。
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：人们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。
IPCC在2007年的报告建议将大气中二氧化碳浓度限制在450ppm；现在这一数字是380ppm。随着中印等国排放量的增加，目标似乎已经难以达到。从现在的趋势来看，最快在21世纪60年代气温就可能上升超过6度。如果“气候敏感性”高过我们预期，或者二氧化碳排放比IPCC情境预测的最坏情况还要高，升温幅度甚至将不止6度。
编者注：在本文中，我们节选出《新科学家》系列文章对气候变化现状最基本的阐述，旨在让读者对这些最基本的问题有所了解。而整个地球、世界各地、人类生活具体将在气候变化受到怎样的影响，我们将在另一篇文章中展开介绍。
本文编译自
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中学时，政治老师告诉我，资本主义国家受到寡头政治统治，石油等能源巨头阻挠太阳能、风能等新能源的推广与使用；长大了，我才发现，原来自己也生活在这样的环境中。
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全部评论(85)
杀了花再看。
二氧化硫排放减少后，温室效应将会加剧。难道要继续排放硫化物到空气中吗……
其实我对IPCC报告有点意见……似乎在引用文献的时候，报告倾向于选择看起来情况更严重的那些……
哎······以前是环保协会的会长曾劝阻我妈妈浪费水源用我妈妈那一句话来形容整个中国大部分人的看法就是：就算我一个人节制了别人也会浪费，我这点水能够干啥。别人没水那我就要趁有水时候享受……我囧……当时小小的年纪受到了很大的伤……那时候还是会长呢……
资深科幻迷，环境科学本科生
作为学环境的。。。面对这个情况真的喊伤心
引用lvchou的回应：其实我对IPCC报告有点意见……似乎在引用文献的时候，报告倾向于选择看起来情况更严重的那些……凡事做好最坏打算..
中学时，政治老师告诉我，资本主义国家受到寡头政治统治，石油等能源巨头阻挠太阳能、风能等新能源的推广与使用；长大了，我才发现，原来自己也生活在这样的环境中。
赞~引用柷敔的回应：中学时，政治老师告诉我，资本主义国家受到寡头政治统治，石油等能源巨头阻挠太阳能、风能等新能源的推广与使用；长大了，我才发现，原来自己也生活在这样的环境中。
我们知道的不知道的还有很多
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。操，总归都说成是中国的错就对了
这个问题在短时间是不可能有变化的，都是不近棺材不落泪。果壳上不是也有文章说对于一个眼前的小利益和一个长远的大利益，人们更愿意选择眼前的小利益吗，人都是只顾眼前的，没办法。
Do something, young men!
总之 需要大家一起努力
哀家过段时间就应该会给学生上到这节课了。不过课本上的东西很浅显==
还得看美国啊，他要不减，真够呛
引用柷敔的回应：中学时，政治老师告诉我，资本主义国家受到寡头政治统治，石油等能源巨头阻挠太阳能、风能等新能源的推广与使用；长大了，我才发现，原来自己也生活在这样的环境中。中国其实是各大国里太阳能、风能发展最快的，由于我国政策倾向明显，其实中国风电在前一阵过热了……现在也在快速发展……风电、太阳能以现在的技术，其实不应该急于大规模建设的……由于风电的不稳定性，导致大量风电机组无法并网，浪费很大，这事得安排妥当，慢慢来
下一个冰川期啥时候到来？
土木工程硕士生
想起那个电影~
An Inconvenient Truth
大气科学专业，气象万千小组管理员
引用lvchou的回应：其实我对IPCC报告有点意见……似乎在引用文献的时候，报告倾向于选择看起来情况更严重的那些……IPCC是政府间的合作，带着一些政治倾向吧。
引用air的回应：IPCC是政府间的合作，带着一些政治倾向吧。IPCC不承认其他任何组织和研究机构的数据，一切结论、模型都以自己在全球监测点检测到的为准，根本不能反应真正的变化，更谈不上代表着大多数人的利益。如果是为了让人们保护我们的星球，我没意见，但请不要以“科学”的名义。再者，作为一个中国人，我们还有很多的同胞在贫困线挣扎，他们看不到这个帖子，也发不出自己的声音。“环保”对谁有利？那些追求生活质量的人而已。但更多的人宁可要“温暖”的地球，也不要更贫穷的生活。如果抱怨能起作用，我相信我们早都“过上幸福快乐的生活了”。所以，想想办法，做点事，也许我们还可以改变点什么。
作为环境专业学生，看过不少如《寂静的春天》《古老阳光的末日》之类的书，也曾一度迷茫过，像汤姆·哈特曼说的，煤石油还有其他矿石燃料都是成千上亿年才由植物光合作用贮存起来的古老阳光，我们人类却妄图在几百年内就将他们全挖掘出来，反光合作用释放出的藏了几亿念得大量二氧化炭，怎能不使地球出问题呢？？其实姬十三说他不相信中医那种装神弄鬼的东西，不过是因为他没见过真正的中医，对什么都好奇的我，自学过两年中医，讲一个协调，一个通，一个顺，一个和谐。同样道理，天地万物，什么不是这样呢~~~~PS:还是不顺气儿关于中医那个，只有骗子才会装神弄鬼，真正的中医称作医生都是侮辱，他们更像是哲学家~~
话说气候也变得不规律了，中原今年夏季的雨水都转到冬季了···FMLPS.楼上说的很对，中国古代最厉害的还是哲学思想，它的循环辩证的观点是现代人无法体会的
空间信息与数字技术专业
把哲学直接应用于医学就不对了。。。引用moplee的回应：话说气候也变得不规律了，中原今年夏季的雨水都转到冬季了···FMLPS.楼上说的很对，中国古代最厉害的还是哲学思想，它的循环辩证的观点是现代人无法体会的
有机化学博士，法学学士
不过说真的，我依然不认为节能减排是个可行的方案。
气候变化啊……全球变暖啊……我的毕业论文题目啊……还没开始看文献呢……
表观遗传博士生
气候变暖有什么可怕的？一万年前黄河流域还有大象。。
引用小腰jj的回应：作为环境专业学生，看过不少如《寂静的春天》《古老阳光的末日》之类的书，也曾一度迷茫过，像汤姆·哈特曼说的，煤石油还有其他矿石燃料都是成千上亿年才由植物光合作用贮存起来的古老阳光，我们人类却妄图在几百年内就将他们全挖掘出来，反光合作用释放出的藏了几亿念得大量二氧化炭，怎能不使地球出问题呢？？其实姬十三说他不相信中医那种装神弄鬼的东西，不过是因为他没见过真正的中医，对什么都好奇的我，自学过两年中医，讲一个协调，一个通，一个顺，一个和谐。同样道理，天地万物，什么不是这样呢~~~~PS:还是不顺气儿关于中医那个，只有骗子才会装神弄鬼，真正的中医称作医生都是侮辱，他们更像是哲学家~~那你以后得病去找哲学家给你治吧
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地球上气候为何会变暖
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1、人口剧增因素 　　近年来人口的剧增是导致气候变暖的主要因素之一.同时,这也严重地威胁着自然生态环境间的平衡.这样多的人口,每年仅自身排放的二氧化碳就将是一惊人的数字,其结果就将直接导制大气中二氧化碳的含量不断地增加,这样形成的二氧化碳“温室效应”将直接影响着地球表面气候变化. 　　
2、大气环境污染因素 　　目前,环境污染的日趋严重已构成一全球性重大问题,同时也是导致气候变暖的主要因素之一.现在,关于气候变化的研究已经明确指出了自上个世纪末起地球表面的温度就已经开始上升. 　　3、海洋生态环境恶化因素 　　目前,海平面的变化是呈不断地上升趋势,根据有关专家的预测到下个世纪中叶,海平面可能升高50cm.如不采取及对措施,将直接导致淡水资源的破坏和污染等不良后果.另外,陆地活动场所产生的大量有毒性化学废料和固体废物等不断地排入海洋；发生在海水中的重大泄(漏)油事件等以及由人类活动而引发的沿海地区生态环境的破坏等都是导致海水生态环境遭破坏的主要因素. 　　4、土地遭侵蚀、沙化等破坏因素 　　5、森林资源锐减因素 　　在世界范围内,由于受自然或人为的因素而造成森林面积正在大幅度地锐减. 　　6、酸雨危害因素 　　酸雨给生态环境所带来的影响已越来越受到全世界的关注.酸雨能毁坏森林,酸化湖泊,危及生物等.目前,世界上酸雨多集中在欧洲和北美洲,多数酸雨发生在发达国家,一些发展中国家,酸雨也在迅速发生、发展. 　　
7、物种加速绝灭因素 　　地球上的生物是人类的一项宝贵资源,而生物的多样性是人类赖以生存和发展的基础.但是目前地球上的生物物种正在以前所未有的速度消失. 　　8、水污染因素 　　据全球环境监测系统水质监测项目表明,全球大约有10%的监测河水受到污染,本世纪以来,人类的用水量正在急剧地增加,同时水污染规模也正在不断地扩大,这就形成了新鲜淡水的供与需的一对矛盾.由此可见,水污染的处理将是非常地迫切和重要. 　　9、有毒废料污染因素 　　不断增长的有毒化学品不仅对人类的生存构成严重的威胁,而且对地球表面的生态环境也将带来危害. 　　10、地球周期性公转轨迹的变动 　　
地球周期性公转轨迹由椭圆行变为圆形轨迹,距离太阳更近.根据某科学家的研究地球的温度曾经出现过高温和低温的交替,是有一定的规律性的.
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