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全球变暖

2013-10-25 20:11|查看:4151|评论:0|字体: 繁体

全球变暖(global warming) 指的是在一段时间中,地球的大气和海洋温室效应而造成温度上升的气候变化现象,为公地悲剧之一,而其所造成的效应称之为全球变暖效应。

 

在20世纪时,全球平均接近地面的大气层温度上升了摄氏0.74度。普遍来说,科学界发现过去50年可观察的气候改变的速度是过去100年的双倍,因此推论该时期的气候改变是由人类活动所推动。

 

二氧化碳和其他温室气体的含量不断增加。正是全球变暖的人为因素中主要部分。据资料显示,大气中一氧化二氮(N20)的含量比18世纪中叶(西元1750年)工业革命开始从275ppbv增加到310ppbv,二氧化碳(CO2)的含量从280ppmv增加到360ppmv,甲烷(CH4)从700ppbv增加到1720ppbv,这些增长趋势主要缘于人类的活动。燃烧化石燃料、清理林木和耕作等等都增强了温室效应。自从1950年,太阳辐射的变化与火山活动所产生的变暖效果比人类所排放的温室气体的还要低。这些结论得到30多个来自八大工业国家的研究团体所确认。

 

从1958年莫劳岛二氧化碳含量变化

 

从1958年莫劳岛二氧化碳含量变化

 

美国加利福尼亚大学的科学家在太平洋中央夏威夷的茂纳罗亚峰上设立4个7米高和一个27米高的采样塔,每小时采样4次,分析二氧化碳的变化情况。

 

环境气体循环图

 

环境气体循环图

 

目前全球平均温度的变化,二氧化碳浓度的变化与气温上升,实际上并没有直接的关系,从工业革命开始,二氧化碳的含量急剧增加,虽然植物的光合作用吸收了很大一部分二氧化碳,海洋也溶解一部分二氧化碳并固定成碳酸钙,但空气中二氧化碳的含量还是逐步增加。根据美国弗吉尼亚大学和英国东安格里亚大学联合研究的结果,在进入20世纪后半叶,全球温度上升的趋势非常明显。

 

美国一所石化厂的排烟

 

美国一所石化厂的排烟

 

全球性的温度增量带来包括海平面上升和降雨量及降雪量在数额上和样式上的变化。这些变动也许促使极端气候(extreme weather)事件更强更频繁,譬如洪水、旱灾、热浪、飓风龙卷风。除此之外,还有其它后果,包括更高或更低的农产量、冰河撤退、夏天时河流流量减少、物种消失及疾病肆虐。预计全球变暖所因致事件的数量和强度;但是很难把这些特殊事件连接到全球变暖。因为二氧化碳在大气中有50年到200年的寿命,很多研究集中在2100年或之前的时间。但是无论气候变化的成因或结果为何,许多人是非常关心的;而且对于应付预言后果的政策应该如何实施,引起了全球广泛的政治争论、公开辩论及各种学术研究。这些政策讨论重点是应该减少还是扭转未来的暖化及怎么应付预计的后果。

 

命名法则

 

原则上,“全球变暖”一词对成因持中立观点,但是根据大众的用法,“全球变暖”意味着人类对环境的影响。其他组织则使用“人为的气候改变”(anthropogenic climate change)代表人为因素导致的改变。

 

根据不同的重组所展示过去2000年的平均地表温度。每十年找一个平均值。特别显示2004年的温度来作参考

 

根据不同的重组所展示过去2000年的平均地表温度。每十年找一个平均值。特别显示2004年的温度来作参考。

 

历史上的全球变暖

 

根据仪器记录,相对于1860年至1900年期间,全球陆地与海洋温度上升了摄氏0.75度。自1979年,陆地温度上升速度比海洋温度快一倍(陆地温度上升了摄氏0.25度,而海洋温度上升了摄氏0.13度)。根据卫星温度探测,对流层的温度每十年上升摄氏0.12度至0.22度。在1850年前的一两千年,虽然曾经出现中世纪温暖时期与小冰河时期,但是大众相信全球温度是相对稳定的。

 

根据美国国家航空航天局戈达德太空研究所的研究报告估计,自1800年代有测量仪器广泛地应用开始,2005年是地球有温度记录以来第二温暖的年份,比1998年的年平均地表温度记录低了0.06摄氏度。世界气象组织和英国气候研究单位也有类似的估计,曾经预计2005年是仅次于1998年第二温暖的年份。

 

在人类近代历史才有一些温度记录。这些记录都来自不同的地方,精确度和可靠性都不尽相同。在1860年才有类似全球温度仪器记录,相信当年的记录很少受到城市热岛效应的影响。从最近的千禧年内的多方记录所展示的长远展望,在过去1000年的温度记录中可以看到有关的讨论及其中的差异。最近50年的气候转变的过程是十分清晰,全赖详细的温度记录。到了1979年,人类更开始利用卫星温度测量来量度对流层的温度。

 

在2000年后,各地的高温记录经常被打破。譬如:2003年8月11日,瑞士格罗诺镇录得摄氏41.5度,破139年来的记录。同年,8月10日,英国伦敦的温度达到摄氏38.1度,破了1990年的记录。同期,巴黎南部晚上测得最低温度为摄氏25.5度,破了1873年以来的记录。8月7日夜间,德国也打破了百年最高气温记录。在2003年夏天,台北、上海、杭州、武汉、福州都破了当地高温记录,而中国浙江省更快速地屡破高温记录,67个气象站中40个都刷新记录。2004年7月,广州的罕见高温打破了53年来的记录。2005年7月,美国有两百个城市都创下历史性高温记录。2006年8月16日,中国重庆最高气温高达43度。台湾宜兰在2006年7月8日温度高达38.8度,破了1997年的记录。2007年8月16日,日本埼玉县熊谷市温度高达40.9度,破了1933年日本山形市的记录。

 

过去40万年的二氧化碳含量与自工业革命的急速飙升

 

过去40万年的二氧化碳含量与自工业革命的急速飙升;地球轨道的周期性改变(又称为米兰柯维奇旋回)被相信是十万年的冰河时期循环的背后推动者。

 

成因

 

气候系统的改变来自自然或内部运作及对外来力量的改变作出的反应。这些外来力量包括了人为与非人为因素,譬如太阳活动、火山活动及温室气体。多名气候学家同意地球近年来已经变暖。近代气候转变的成因仍然是活跃的研究范畴,但是科学界的共识指出温室气体是全球变暖的主因。可是,科学界外仍然对此结论有争议。

 

在地球大气层排放二氧化碳及甲烷,而其他情况不变下,会促使地面升温,温室气体产生天然的温室效应。如果没有它,地球温度会比现在低摄氏30度,使地球不适合人类居住。因此,在支持与反对这套变暖理论之间争辩是不正确的,反而应该侧重于大气层中二氧化碳及甲烷含量的增加所产生的最终效果,什么时候应该促进或什么时候才同意使之缓和。

 

举一个重要的回馈过程的例子,就是冰反照率回馈。大气层中增加二氧化碳暖化了地球表面,导致两极冰块溶解。陆地与开放水域便占据更多的地方。两者比冰的反射还要少,所以吸收了更多太阳辐射。这样使变暖加剧,到头来促使更多冰块溶化,循环不断持续。

 

因为地球的热力惯性与对其他间接效应的缓慢反应,地球现今的气候在不断增加的温室气体下变得不平衡。气候行为研究指出,纵使温室气体维持现今的水平,全球平均温度可能仍然会上升摄氏0.5至1度。

 

在过去65万年,大气层二氧化碳与全球温度的图表

 

在过去65万年,大气层二氧化碳与全球温度的图表

 

1980年至2003年,全球主要温室气体的趋势图

 

1980年至2003年,全球主要温室气体的趋势图

 

大气层中的温室气体

 

温室气体对于太阳的短波辐射来说是透明的。可是,它们却吸收了来自地球发放的(黑体辐射)部份长波的红外线辐射。这样使地球难以降温。它们能暖化地球多少是以全球变暖势能作指标。

 

大气层中二氧化碳及甲烷的浓度自1750年比前工业化水平(280百万分率)分别上升了31%与149%。而现在的水平已经高于380百万分率。从冰芯中提取可靠的数据指出,与过去65万年的作比较,这是个明显的飙升。从一些非直接的地质学证据,有理由相信过去4000万年的二氧化碳含量比较高。在过去的20年中,大约四分之三的人为的二氧化碳排放都是燃烧化石燃料。其他的人为排放都是土地使用方面,特别是砍伐森林。

 

1958年在夏威夷大岛海拔约3400米的毛纳洛峰上对二氧化碳混合比率展开了最漫长的连续的仪器测量。从此以后,人们发现每年的测量结果不断攀升,如基林曲线(Keeling Curve)显示,数值由当初的315百万分率上升至2006年超过了380百万分率,升幅大约是21%。结果显示二氧化碳含量在每个月出现轻微季节性变动而整体上全年是不断上升。

 

甲烷是天然气的主要组成部分,大部分由生物生产和从天然气管道和其它基础设施泄漏出来。一些甲烷的生物来源是自然的,譬如白蚁。可是其他来源则是由人类农业活动增加而带动的,例如稻米的耕种。最近的证据显示,森林也许是甲烷的来源。如果属实,这会是对天然温室效应的额外贡献,而不是人为温室效应的。

 

虽然实际的趋势轨线视乎不确定的经济、社会、科技及自然发展,预期未来的二氧化碳水平将因为使用化石燃料而持续攀升。政府间气候变化委员会的《排放情况的特殊报告》罗列出很多不同的二氧化碳情况,在2100年可以达致由541至970百万分率的水平。如果煤与焦油被广泛地采用,现时的化石燃料储备是有能力实现这个水平并且在2100年后继续排放。

 

全球的主要人为排放的温室气体是来自燃烧燃料。余下的大部分来自“短暂的燃料”(生产与运送中耗用的燃料)、工业及农业体增多。生产中的排放。在1990年,他们的比重分别是5.8%、5.2%和3.3%。当前的数据都可以作比较。大约17%来自发电时所耗用的燃料。很少来自大自然与人为生物来源,大约只有6.3%来自农业所产生的甲烷和氧化亚氮。

 

正回授效果会导致更多温室气体的来源。譬如从西伯利亚永久冻土中的泥煤田释放的甲烷可能多达7百亿吨。注意人类排放的污染物如硫酸盐气溶胶有冷却的作用。虽然被干扰的自然循环可能导致二十世纪中期的温度记录中所见的高原,但那些人类排放的污染物在某个程度上也引致同样的温度记录

 

燃料类造成的排放比较

 

燃料类造成的排放比较

 

大气中二氧化碳浓度的趋势性研究

 

通过讨论已有的60年来(1948~2008年)大气中二氧化碳(CO2)浓度数据(From reports of Pieter Tans. etal)的分布状态,采用趋势分析方法,给出了具体趋势方程形式。与冰芯分析或观测数据对比结果表明,趋势方程曲线与已有数据基本符合,随后给出了2010~2016年间大气中CO2浓度预测值(389~402ppmv),并进而对CO2浓度与气候变化的关系予以了初步探讨。

 

如果没有温室效应,人不能生存。只是二氧化碳令温室气体增多。

 

于2000年人为排放的温室气体的各个组成部分

 

于2000年人为排放的温室气体的各个组成部分

 

另外一些理论

 

人类曾企图测量关于“在过去50年观察得到的大部分暖化都是由人类活动所致的”的科学公众舆论程度。在科学杂志中,加州圣迭戈大学的历史学教授纳奥秘·奥勒斯克斯从科学资讯机构中的928份科学文献的摘要中寻找全球气候改变(global climate change)。他得出结论,当中75%明示或暗示接受了这个公众舆论的观点。可是,奥勒斯克斯教授并没有表示多少摘要指出人类导致的暖化效果。

 

除了这个公众舆论外,还有其他的假说尝试解释全部或部分的全球温度升高的原因。某些假说如下:

 

全球温度升高仍然属于自然温度变化的范围之内。

 

全球温度升高是小冰河时期的来临。

 

全球温度升高的原因是太阳辐射的变化及云层覆盖的调节效果。

 

全球温度升高正反映了城市热岛效应。因为很多读数都在人口稠密或正在扩张的地区。

 

过去30年的太阳辐射的变化图

 

过去30年的太阳辐射的变化图

 

太阳变化理论

 

政府间气候变化专门委员会的第三份评估报告所阐述的模型研究发现最近40至50年的气候改变并不需要太阳发光度的变动。这些研究发现火山及太阳活动只能影响1950年前的温度改变的一半,但这种自然力量最近已经被抵消。特别是,自1750年的温室气体所推动的气候改变比同期增加的太阳活动所推动的高出八倍。

 

有些研究(Lean等人,2002年;Wang等人,2005年)认为前工业时期的太阳发光度比第三份评估报告中所提及的复原纪录(例如:Hoyt和Schatten,1993年;Lean,2000年)还少三四倍。其他研究人员相信太阳发光度对全球变暖的影响被低估了。他们估计太阳活动促使近来温室效应的16%或36%。其它人则建议云层和其他过程的回馈加剧了太阳活动的变动所带来的影响。如果是真的,太阳活动的变动真的被低估了。从普遍的科学理解来说,太阳发光度变动对历史上的气候改变贡献是十分小。

 

现在的太阳活动水平是历史性高。科学家萨米·索兰基(Sami Solanki)博士等人认为过去60年至70年的太阳活动是八千年来的高峰期。Muscheler等人则认为过去几千年都曾经出现类似的高峰期。Solanki博士根据他们的分析断定了太阳活动在未来的50年会降低的机会率大约是92%。再者,美国杜克大学的研究者在2005年发现过去二十年的改变中的10%至30%可能来自增加的太阳输出。回顾了现有的文献,Foukal等人断定自从1970年代中期太阳输出的变化很难加剧全球变暖并且没有证据显示太阳发光度在这个时期有所增加。

 

植被、森林资源与全球变暖的关系

 

全球森林资源是有效防止全球变暖的工具。树木通过光合作用吸收空气中的二氧化碳,生成氧气和糖类。当人类将森林破坏后有一部分会被用作燃料使用用于供暖或是烧制成碳木。在使用的过程中燃烧会产生二氧化碳,增加二氧化碳在大气中的含量,进一步加重温室效应,加速全球气温变暖。因此,一方面减少吸收二氧化碳这种主要温室气体的数量,另一方面又会增加二氧化碳的排放。所以破坏或是不合理使用森林资源资源是对环境的严重破坏,是全球气温上升的一大诱因。大面积的草原与植被同样具有吸收二氧化碳与涵养地下水的功能,草原与植被严重破坏的区域同时会造成严重沙尘暴,加速草原与植被的沙漠化

 

道德、社会及政治争议

 

过去几年以来,大众对地球暖化的重视程度明显提升。人们对地球暖化原因的各项科学解释高度关注,同时引起了政治与经济上的辩论。虽然贫穷地区,特别是非洲的排放量很微小,但却面对着全球变暖所带来的极大风险。同时,美国不满发展中国家能够免除京都协议书的约束,并且以这个为拒绝签署协议书的理由。在西方社会中,相比美国,欧洲有很多人接纳了人类对气候的影响及努力对抗变暖这些说法。

 

化石燃料组织及公司譬如由菲利普·库尼(Philip Cooney)及某些智库-竞争企业协会和卡托研究所所代表的美国石油学会及艾克森美孚利用一些运动来淡化全球变暖的风险。环保团体及公众人物则举行运动来强调当中的风险。最近,一些化石燃料公司已经减少了淡化运动,甚至呼吁制定避免全球变暖的政策。

 

这个议题促发了关于限制工业的温室气体排放对经济活动的影响的辩论。在美国,对科学证据及报告作政治操控也成了重要的议题。其他国家则更会讨论为了减排而采取另外一些更洁净能源时所需要的成本。

 

其他争论焦点则在于一些新兴工业国家如印度及中国在控制排放的力度应该有多大。2007年,中国的二氧化碳排放量已经超越美国,中国辩称因为中国人均排放量是美国的三分之一(2010年),所以在减排上没有很大责任。美国辩称如果他们必要承担减排成本,中国也要。印度也快将成为工业排放的大国之一,将会与中国一样面对同样的问题。

 

受全球变暖影响,在瑞士阿尔卑斯山的阿莱奇冰川正在不断后退

 

受全球变暖影响,在瑞士阿尔卑斯山的阿莱奇冰川正在不断后退

 

一千年内北半球温度变化趋势(1000年-1950年每50年一刻度,1950-2000每10年一刻度)

 

一千年内北半球温度变化趋势(1000年-1950年每50年一刻度,1950-2000每10年一刻度)

 

造成的影响

 

1.由于海洋温度升高,海水体积膨胀,南极和格陵兰的大陆冰川也会加速融化,导致海平面上升,会淹没沿海低海拔地区,例如大洋洲岛国图瓦鲁已被水淹没。全世界有3/4的人口居住在离海岸线不足500公里的地方,陆地面积缩小会极大地影响人类居住环境,甚至可能导致战争。河、海堤的建立,可降低海平面上升的影响,保护地势低的地区。(要注意,广为流传的“海洋上漂浮的冰川的融化会导致海平面上升”的说法是错误的。根据阿基米德原理,实际上,海洋上漂浮的冰川融化后海平面仍会保持不变。只有当陆地的冰川融化后流入海洋才会改变海平面的高度)

 

2.由于海洋温度升高,水蒸发加快,大量水气被输送进入大气,会导致局部地区短时间内降雨量突然升高,这样暴雨天气就会导致水灾、山体滑坡、泥石流等更加频繁的发生,位于河流沿岸的城市和位于河流下游的广大地区因此受到洪水的威胁,水灾面积因为短时的强降水而迅速扩大,水土流失问题也比过去更加严峻。

 

3.由于大气温度升高,导致热带传染病向高纬扩散,目前已有热带传染病扩散的迹象。而过去在低温下难以存活的病毒随着冬季温度上升,有全年活动的可能,最近一段时间的监控发现,过去已经得到控制的疾病如结核病等有再度爆发的可能。

 

4.由于大气温度升高,令蒸发量上升,在以往干旱少雨的地区面临更加严峻的考验,而不正确的耕作方法很有可能让以前植物覆盖的半干旱地区失去保护成为半沙漠化地区,从而导致内陆地区沙漠化加速,沙漠有扩大的危险(实际上沙漠化问题已经困扰着东亚和中亚国家,在撒哈拉边界地区更是情况堪忧)。

 

5.由于温度升高,如果食物链中的上层和顶层生物如果不作出相应变动就会严重危机到种群的繁殖和发展,整个生物多样性会受到威胁,许多物种会加速灭绝的步伐。

 

6.由于两极冰山崩塌,北欧、南美近极地的地方温度会迅速下降(因冰溶化有溶化比潜热,大量冰同时溶化会吸取大量能量以作溶化之用,所以近极地的地方温度会迅速下降),会严重影响当地生态系统,造成不可逆的变化。

 

7.澳洲流行病学家安东尼奥·麦克迈克尔(Anthony McMichael)于美国微生物学会的会议上提出警告,表示全球变暖使得多种流行病的流行模式发生改变增加爆发机会。

 

8.由于极端气候(extreme weather)会使农作物失收,减少粮食供应,在一些地区造成严重的经济损失,甚至引致饥荒,例如干旱会使非洲的荒漠化范围扩大,农地生产力下降。

 

对全球变暖的其他看法(※各看法互相独立)

 

1.实际上,地球46亿年来,不断经历温暖化与寒冷化,海平面也有升有降,二氧化碳水平也时高时低,有的时代甚至远高于现在的水平,并不是固定不变的。既然气温、海平面、二氧化碳水平都是不断变化的,而最近几十年气温、海平面和二氧化碳水平的变化完全在自然变化范围内。现在“防止全球变暖”的行为试图让地球的温度保持一定违反了自然规律。

 

2.“平均气温”应当以什么时代的气温作为标准也是含糊不清的,且不说数十亿年的地球史,近两千年的人类历史中,就出现了中世纪温暖时期和小冰期这两种平均气温极端对立的情况,在没有确定什么气温才算标准时去谈防止全球变暖并不合理。

 

3.海平面在数万年来一直是在上升的,与人类活动关系不大。最初,亚洲美洲、日本台湾与亚洲大陆、英国与欧洲大陆都是连在一起的,后来海平面上升才被分开,因此,将海平面上升的主要原因归咎于人类是不合适的,是缺乏科学常识的体现。

 

4.“低碳”和“防止全球变暖”等口号实际上成了政治作秀,签订了《京都议定书》的国家并不积极减排,甚至还有所增加。(见京都议定书相关章节)令人们怀疑这是政客们为了骗取选票的手段。

 

5.一些国家以“防止全球变暖”为名义,开征各种税收,加重国民负担,使原本处于贫困线上的人口更加贫困。这些国家并不着眼于改进技术减少碳排放而是只顾着收税,引来人们的批评。使人们怀疑“全球变暖”是政府为了从人民身上多收税而故意夸大。

 

6.商业利益:许多商家把“低碳”作为一种宣传手段,而低碳产品往往比其他产品更贵,如果强制放弃普通产品而改用低碳产品会加重贫困人口的生活负担,是很不道德的。

 

7.一些号称能减少温室气体排放的作法,事实上反而会增加温室气体排放,例如生质燃料;而植树的效应也是被怀疑的,因为此过程及植物本身所排放的温室气体可能比其能有效减少的温室气体更多。

 

8.根据化学原理,“关灯点蜡烛”实际上排放更多的碳元素。因此,“地球一小时”中许多人关灯点蜡烛实际上与他们减碳的主张相违背,作秀的成分更多。

 

9.全球变暖令死于寒潮者减少,有说指死于寒潮的人比热浪多。有人认为,全球变暖使得高纬度地区夏天更热,冬天更冷的极端气候常发生。但事实上,发生寒潮恰恰证明地球没有发生全球变暖。而且,变暖、变冷都归咎于全球变暖显然是一种不科学的强词夺理,违背了科学的可证伪性原则。

 

10.2013年北极夏季盖面积比2012年增加了60%,超过100万平方英里。科学家警告,世界正在经历气温急速下降,可能面临全球变冷。气温急速下降将持续到本世纪中叶以后。前此根据计算机预测灾难性的气候变暖是危险的误导。

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