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· 正 · 文 · 来 · 啦 ·
变化无时无刻不在发生，本来这应该是司空见惯的事儿，但我们地球人为什么如此关注呢？从今天开始，我们想探讨一下有关地球环境变迁和气候变化的问题。气候变化，显然是一个颇受关注，颇有争议的话题。但是，要解决问题，仅仅有争议还是不够的。我们必须从科学认识和科学实践出发，而不是停留在哲学思维的层面。虽然世界上并不真正存在一个所谓的科学共同体实体，但是能够经受广泛质疑的科技论文和书籍，其最终的结论也就代表了科学共同体的声音。而缺乏这种胸怀的人及其言论，那怕他曾经是多么牛气轰天，最终都难于在科学上立足而被扫进历史的垃圾堆。那么，我们本章的内容将分成五个方面进行介绍。 首先，我们将从几个事实，几个疑问说起。这将是贯穿我们本章内容的重要线索。 我们说全球气候变暖有争议，并非变暖本身有争议，而是对于驱动变暖的原因有不同的认识。全球平均气温在逐年增加，也就是全球变暖，这个问题是一个人人可以通过数据证实的问题，这是一个事实，并不存在什么争议。我们稍后让大家来看看这些数据。其次，之所以称之为温室气体，就是因为科学家首先观察到了其对地球温室效应的存在。再者呢，大气中的温室气体含量在逐年增加，这也是一个可以通过数据来验证的事实，也很容易达成共识。 那么，有人可能会问，虽然大气的温度在逐年增加与大气中温室气体浓度在上升是事实，但这两个事实之间是否存在着必然联系呢？如果温室气体确实对大气有增温作用，那么温室气体的增温效应是否在一定程度上会达到饱和呢？也就是说，增加到一定程度后，温室气体再继续增加，而增温效应有限呢？第三，大气中温室气体增加在多大程度上是因为人类的影响而增加的呢？是否主要是自然界本身的原因的呢？第四，如果人类已经意识到这些问题的严重性，人类是否有很好的解决办法呢，是否还来得及呢？最后，气候变化问题，本来是一个科学问题，是如何成为社会问题，并最终走上了国际的谈判桌的？其中，地球人和中国人应该承担多大的责任呢？这五个问题，有些我们将在本节课解决，还有些问题，我们将在后面几节中慢慢来探讨。(http://cul.qq.com/a/20151215/050226.htm；气候问题如何成为政治问题？地球是在变冷，还是变热？全球变暖的共识如何达成？) 人类对温室效应的认识，可以追溯到一个世纪以前。许多科学家先后证明了大气中存在一种温室气体，它们会产生增温的作用，而且大气中只要有微量的温室气体，就对地球温度的变化有着特殊的作用，但这个时候还只是一种定性的研究。到了19世纪后期，以及以后的50年中，又有许多科学家先后开展了对温室气体增温效应的定量计算和预测，大致就类似我们看到的这幅图。在这幅图中，外面的线是地球受到太阳辐射后，如果没有大气吸收理论上应该反射回宇宙空间的能量，而里面的线是是实际反射的能量。但是，由于温室气体的存在，我们可以看到在某些温室气体吸收的特定波段能力被吸收了。其中，水是最强的温室气体，几乎在所有的波段都有吸收效应；其次是二氧化碳。臭氧、甲烷和氧化亚氮相对比较窄。（马里奥、桑修、富里叶、普里、泰德；http://www.doc88.com/p-771875563722.html） 现在我们知道，这些温室气体的作用，就犹如覆盖在地表上的一层棉被，虽然棉被的外表比里面要冷，但由于温室气体的存在，使地表热辐射不致于无阻挡地逸向外空，从而使地表比没有这些温室气体时更为温暖。从辐射传输的观点看，也可以认为是增加了中、上层大气中温室气体、水汽、云等向下发射的长波辐射，使地表和近地面空气增温。若地球上没有温室效应，季节温差和昼夜温差就会非常大，地表的平均温度不会是现在适宜的15℃，而是十分寒冷的-18℃。 1957年，美国科学家在夏威夷的莫纳罗亚ft和南极分别建立了大气成分观测系统，同时在实验室对南极冰芯中的空气样品进行常规采样和分析。南极的空气观测显然避开了各种人类生活区CO2源的干扰，更能够代表全球大气背景成分变化的情况。最后，这些测量站以精确的结果表明，大气中CO2浓度确实在不断增加，由此揭开了近代全球气候变化研究的序幕。这里特别应该提及的是当时在该站做博士后的查理斯·大卫·基林。 正是由于他，从20世纪50年代开始，执着地对这里的CO2浓度进行了数十年的连续测量，才让我们看到了大气CO2持续增加的事实和细节。在基林进行测量的二年后，就发表了关于全球大气CO2变化的经典论文，指出南极CO2含量的变化与化石燃料释放和海洋吸收在同步增加。他还指出，大气CO2含量所呈现的季节变化，可能与北半球温带植被的年循环生长有关。他们的工作很快得到了来自世界各地类似观测的呼应，从而得到了全球CO2分布和变化的图象。2002年，基林成为当年的美国国家科学奖得主。在他的获奖辞里提到：基林在莫纳罗亚山站得到的二氧化碳变化曲线被称作“基林曲线”，成为了20世纪的气候变化的标志图。 与二氧化碳相比，甲烷、氧化亚氮、氟氯碳化物的温室效应更高。比如，一个甲烷分子的温室效应是一个二氧化碳分子的21倍，氧化亚氮为二氧化碳的206倍，氟氯碳化物则为二氧化碳的数千倍到一万多倍。不过由于大气中二氧化碳含量远高于其它气体含量，因此二氧化碳的温室效应仍是最大的，也是最具代表性的。
那么，代表气候变化科学共同体声音的，就要数IPCC了，也就是联合国政府间气候变化专门委员会。IPCC始建于1988年，他们本身并不做什么具体的研究，而是查阅每年出版的数以千计有关气候变化的论文，原定于每五年汇编成一套评估报告，不过后来这个周期有所加长。这套评估报告，旨在总结气候变化的“现有知识”，为政治决策者提供气候变化的相关资料。
IPCC下设三个工作组和一个专题组，每个组设两名联合主席，分别来自发展中国家和发达国家，各组下面还设一个技术支持。第一个工作小组负责从科学层面评估气候系统及变化，即报告对气候变化的现有知识，诸如气候变化是如何发生的、以什么样的速度发生。第二个工作小组评价气候变化对人类和环境的影响，以及如何可减少这些影响。第三个工作小组负责评估限制温室气体排放或减缓气候变化的可能性。专题组负责统计和编制《国家温室气体清单》。
自IPCC于1988年成立以来，1990年、1995年、2001年、2007年和2013年相继五次完成了评估报告，这些报告已成为国际社会认识和了解气候变化问题的主要科学依据。第6次报告计划于20212022年之间完成。顺便说一下，当年，曾推动IPCC建立的美国前副总统戈尔，与IPCC一道儿荣获了2007年诺贝尔和平奖，以表彰他们在气候变化方面所做的工作。
那么，这些报告在对于气候变化的认识上，肯定是在逐步加深的，否则也没有必要隔几年重现编制一份。我们举个例子来说明。有关人类对全球变暖的影响，在第一次报告中并没有任何量化的描述，在第二次报告中用“可辨别的”这个词；然后在2001年用了“可能”这个词，并标记为67-90%的可能性，2007年用了“非常可能”，标记为至少90%的可能性，2013年用了“极有可能”，标记为至少95%的可能性。从这些字面描述上的变化，我们可以理解，科学家对气候变暖的归因认识更加深刻，因为气候变暖受人类活动影响的证据越来越强了。那么我们后面的诸多说法均是来自2013年的最新报告的。
根据IPCC第五次评估科学基础报告，相对于1961年-1990年，1880年-2012年全球地表平均温度约上升了0.85℃。这里不同的颜色表示不同的数据集。截取1880-2012年这段时间，是基于国际上三个独立的气候数据集最早的起始时间。1850年-1880年全球仪器测量数据有限，再之前几乎无仪器测量数据，难以得出科学的温升判断，故舍弃。期间，陆地比海洋增温快，高纬度地区比中低纬度地区增温快，冬季的半年比夏季的半年增温明显。而且，还可以得出的结论是，1982年2012年是过去1400年来最热的30年。
让我们来看看过去一千年气温的变化。该图中，绿色的小点显示的是以30年为单位的平均温度，我们可以看到，自1880年代以来，一直处于上升的趋势，而且上升在不断加快。自20世纪50年代以来，许多观测到的变化，在以前的几十年，甚至之前的几千年期间，都是前所未有的。
大气和海洋已经升温，造成北极海冰面积明显减小，北半球积雪面积明显减小。1992-2011年期间，格陵兰冰盖和南极冰盖的冰量一直在损失，全球冰川几乎都在继续退缩。自1979以来，北极海冰缩小速度很可能是每十年3.5%4.1%之间，南极海冰缩小速度很可能是每十年1.2%1.8%之间。
全球变暖，除了加速冰川和冰盖的融化，北半球多年的冻土层也正在融化。海洋升温还会引起海水膨胀，1901-2010年期间，全球平均海平面上升了0.19米。这幅图，是以1986-2005年间的均值为0进行的比较，不同的颜色的线表示不同的数据集。所有的数据集都经过协调，让1993年具有相同的值，因为1993年是有卫星高度仪数据的第一年，就是这里红色线所显示的。另外，自1980年以来，中国沿海海平面以每年2.7毫米的速度上升，高于全球海平面的上升速度。
与温度数据不同，有关大气中温室气体的浓度，我们不可能有历史记载的数据，只能通过间接方法估算。例如，这上面这幅图，就是通过冰芯数据来确定当时大气中的二氧化碳(以绿色表示)、甲烷(以橙色表示)和氧化亚氮(以红色表示)。
今天的课，我给大家展示了近千年来全球气候变化有关的一些数据和事实，还有人类对温室气体的认识过程。那么，这些变化究竟与什么有关呢？是自然的过程还是人为的过程？在更长的历史时期，地球上不是也有更大幅度的气候变化吗？有关这方面的介绍，且听下一节课：历史上的气候变化。
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