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这么热的天,还有救吗?

王璟珉     2018-08-07       来源:SSAP

由于气温持续升高使得辽宁的养殖业遭受罕见的打击……,在海参的主产区大连出现了大量海参被热死的惨况。

海参

海参

这并非孤立的事件,最近麻省理工研究人员预测:如果温室气体排放速度不改变,那么作为全球农业主产区之一的中国华北平原将会变得不适合人类居住。

那么究竟哪些因素导致了全球的气候变化,而我们究竟该如何面对这样的变化呢?


全球气候变化的产生

全球气候变化主要因温室效应(Greenhouse Effect)所致。温室效应是地球大气层的一种物理特性,是由于大气中的辐射活性气体吸收地球表面发出的长波辐射而使其不至于丧失太多的现象。这些气体通常被称为温室气体(Greenhouse Gases,简称GHGs),它们吸收地球表面的长波辐射,却对太阳的短波辐射形成不了任何阻挡。

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这样一来,地球表面一方面接收太阳辐射的热量,另一方面自身散热又受到温室气体的阻挡,地球表面的气温自然便升高了。温室效应是地球生物能够生存的基本条件之一。假若没有温室效应,地球表面的平均温度不会是现在适宜的15℃,而是不适宜生存的-18℃。但是由于人类活动造成了大气中的温室气体浓度逐渐增大,越来越多的热量散发不出去,导致了温室效应加剧,地表温度越来越高。

大气中能够产生温室效应的气体有近30种,从对温室效应的作用来看,最重要的就是二氧化碳(CO2),占66%。每年,全世界化石燃料都会增加大约60亿吨的炭使用量,并以二氧化碳的形式释放到大气中。而二氧化碳生命周期相当长,是一种比较稳定的化学物质,一旦被释放,进入大气,可生存5~200年,且较少参与大气中的化学反应。与工业革命前相比,1998年大气中二氧化碳的体积分数比工业革命前高出了30%,并由于人为排放,每年以0.5%的速率增加。

除二氧化碳以外,还有五种主要的温室气体:甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氯氟烃(CFCs)、全氟烃(PFCs)及六氟化硫(SF6)。其中,甲烷的释放60%来自于农产品的耕种、畜牧业的发展、采煤和天然气产品的泄漏、垃圾填埋等人为活动,并且一旦释放,其能够在大气中存活12年左右。早在1998年甲烷在大气中的浓度就已经达到工业革命前的150%,之后每年以0.9%的速度持续增加。氧化亚氮的浓度在同一时间段内也有所增高,虽然只增高到工业革命前的117%,但其存活时间却有114年之久。而氯氟烃、全氟烃、六氟化硫等温室气体,虽然在大气中的含量非常微弱,但它们都不是自然存在于大气中,而是伴随发泡制品、冰箱、空调以及工业生产过程人为产生的。虽然这五种气体在大气中的浓度比二氧化碳低许多,但其单位体积的增温效应却比二氧化碳高出许多倍,如下表所示。

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可见,大部分温室气体排放都与人类活动有着很大关系。而历史数据的搜集和分析也证明了这一点。各种温室气体的浓度在1900年前基本保持稳定,而进入20世纪后,尤其是在20世纪中后期,温室气体的浓度呈现迅速增高之势,而这恰好是工业化社会在全世界范围内日趋扩大的时期。

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气候变化的影响因素

影响全球气候变化不只是人为温室气体排放这个因素,也是其他更多更为复杂的因素共同作用的结果。目前在气候变化问题上最大的争议正是在气候变化的成因方面。由于人们对复杂的气候系统及其影响的认知水平非常有限,对造成气候变化的原因的争论非常激烈。其中,尤以IPCC(政府间气候变化专门委员会)为代表的“变暖派”和以NIPCC(国际非政府间气候变化专门委员会)为代表的“反变暖派”之间的争论最为引人注意。IPCC第五次气候变化评估报告指出,当前的气候变暖很大可能是人为因素造成的,而NIPCC2009年和2011年出版的《气候变化再审视》系列报告则反对这种说法,并指出自然原因很可能是造成20世纪中期以来全球气温升高的主要原因。尤其是通过南极东方冰芯数据的恢复显示,大气中CO2浓度的变化滞后于气温变化,从而引发对于CO2浓度变化与温度变化因果关系具有不确定性的争议。

由于各种不确定性的存在,目前对于造成全球气候变化的主要因素的说法各有不同,综合起来看,除了人为温室气体排放,至少还包括以下三种主要影响因素:全球暗化、气候变化的自然规律以及日益猛烈的阳光。


全球暗化

近几十年来,全球暗化(Global Dimming)被认为是影响全球气候变化的重要因素之一。但是与其他影响因素不同,全球暗化的出现和发展并非会促进全球温度的上升,而是在一定程度上抵消了人为造成的温室效应的实际效力。

全球暗化,是指20世纪50年代以来出现的一种现象,即被地球表面吸收的太阳光照量(Solar Radiation)在逐渐减少。有学者发现从20世纪50年代到90年代初期,太阳光到达地球表面的能量分别在南极洲、美国、俄罗斯以及不列颠群岛减少了9%10%、近30%16%。虽然全球暗化在世界不同的地区表现的程度不同,但整体来看,这期间全球平均光照量以每十年1%2%的速度不断地减少。

工厂

目前的研究认为,全球暗化主要是人为原因造成的,主要元凶是人类工业生产、地面运输等活动中排放的各种悬浮微粒。悬浮微粒具有吸收太阳能并反射太阳光到外太空的作用。日益严重的空气污染产生的悬浮微粒成为云滴的核子,并造成云滴数量的增多,形成了大量遮挡阳光进入地球的云雾。这些云雾不仅阻截了太阳光照量,也阻截了地球反射回外太空的能量。这一现象所产生的影响是复杂的,随着纬度、区域、时间的不同而不同。一般来说,云雾在白天主要起到冷却作用,阻截太阳光的照射,在晚上则起到阻截地球散热的作用。

还有一个重要的全球暗化元凶,就是飞机高空飞行留下的凝结尾流(Contrail)。由于全球航运的迅速增长,人们一直没有找到机会对此进行验证。美国“9·11”事件后的三天,全国停止了所有商用飞机的升空,给科学家提供了难得的验证机会,通过分析发现美国境内48个州在这三天内少有云、少有凝结尾流、白天温度更高、晚上温度更低,日温差增加了1℃。这是过去三十年内变化最剧烈的一次,并在一定程度上说明了飞机凝结尾流对降低地球表面太阳光照的作用。

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全球暗化除了会影响人类健康外,还会改变原有的气候系统,造成不良影响。例如,有学者分析指出,全球暗化影响了非洲撒哈拉地区的气候,使得降雨带无法北移至该地区并带来雨水,从而造成了严重的干旱,并威胁当地人的生命。但是对于全球暗化的影响,目前的研究结果尚没有达成一致,并且由于数据收集的困难和研究方法的局限仍需进一步研究。

然而,缓解全球暗化并不一定意味着气候系统将归于正常。Wild等人以及Pinker等人分别发现,自1990年以来,尤其是在欧洲随着空气污染的治理降低了悬浮颗粒的含量,暗化的趋势有所好转。然而暗化的趋缓却造成了温度的上升,温室效应的影响更为显著。因此,全球暗化和全球变暖之间有着不可分割的密切关系。全球暗化对全球变暖的影响就是前者的出现所具备的冷却作用在一定程度上抵消了温室气体促进全球变暖中的实际效力。由于暗化与暖化的双重矛盾,人们担心侧重解决全球暗化问题将加速全球变暖,若侧重解决全球变暖问题将加重暗化的影响。

总之,全球暗化是影响全球气候的因素之一,它抵消了全球变暖的实际效力,而两者同时又对人类产生危害,这就需要更为谨慎地处理两者关系。如何找到一个最优点,既能有效缓解全球暗化同时又能有效缓解全球变暖,应该是当前所要考虑的重点问题之一。


气候变化的自然规律

人们普遍认为全球气候变化的影响因素来自两个方面。一方面是人类日益频繁的经济社会活动所致,另一方面则是自然界自身运动变化的规律所致。在当前强调人为影响的同时,也有学者认为全球气候变化首先是自然规律,其次是人为影响。

目前通过在极地的冰川岩芯中获得相应历史年代的气温和二氧化碳等大气化学成分含量的资料来分析气候演变过程是较受青睐的方法。通过这种方法,科学家们发现两万年以来,全球气温逐渐上升,近1万年以来一直处于高温期间,即间冰期。该分析与近数十年来实测全球平均气温逐渐增高的结果也是相符的。同时,还发现距今42万年之内共有四个高温期,其中距今33万年附近和13万年附近的两个高温期的平均气温都明显高于近1万年来高温期的平均气温。如果说近1万年内的高温期与人类活动有关,那么更远古的年代中,人为影响存在的可能性就很小了。这说明全球气候变化并非只缘于人为温室气体的排放,更应从自然规律中寻找答案。

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高登义指出,地球自身的气温变化规律是造成全球气候变化的第一位因素,人类活动的影响则是第二位的。不仅要看重温室效应等造成全球气候变化的外因,还应认清气候变化的内因,即气候变化的自然规律。因此,他认为若要进一步探讨全球气候为何会出现当前的变化,应摒弃原有的仅从人为因素上下工夫的做法,而应从地球在宇宙中的地位以及它与宇宙中各种星体之间的相互作用来考虑。

还有科学家直接指出,全球变暖的现象并非二氧化碳增多所致。例如俄罗斯的科学家通过对全球气候演化过程的分析发现,历史上每一次全球变暖时,大气温度和二氧化碳的表现都是一样的:大气温度率先开始上升,二氧化碳含量的增加则要落后几千年,但后者增加的速度比大气温度上升的速度快,一段时间后二氧化碳含量增加的速度就会超过温度提高的速度,而二氧化碳含量降低的速度也比温度降低的速度快。


日益猛烈的阳光

除了地球内部的因素外,科学家们相信,全球气候变化也有着来自地球以外的影响因素,其中太阳活动(Solar Activity)也可能是引起最近个半世纪全球气温上升的重要原因。李崇银等指出,太阳活动对地球温度的影响主要包括太阳辐射的直接影响和引发地球磁场变化的间接影响两个方面,而地球磁场的变化可通过动力过程和热力过程影响大气环流和气候变化。然而,太阳活动对全球气候变化的影响却被低估了。实际上,Stott等认为太阳活动对当前全球气温的上升起到的作用占所有因素造成的影响的16%36%,对于全球气候变化研究来说,这部分影响是不应被忽视的。MarshSvensmark认为银河宇宙线流(Galactic Cosmic Rays Flux)的减少以及太阳活动的增强所造成的地球低空云量的减少是全球温度上升的主要原因。

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而研究也发现,太阳活动的程度与地球温度的高低有着直接的关系,并且在实际中也得到了验证:太阳黑子数目减少会造成地球出现寒冷期,数目增多则会造成地球温度上升。而近100年内太阳黑子的数目有所增加,在此期间全球温度也在不断上升。在过去20年里,全球气温10%30%的上升来自日益猛烈的太阳活动,并且在过去的6070年里,太阳活动的强度可能达到了8000年以来的最高水平。因此,许多学者认为,阳光较以前猛烈是引起全球气候变化的主要原因之一。然而,对此观点的争议也非常激烈。例如,被视为权威的IPCC在第三次评估报告中利用模型分析认为太阳活动的变化难以解释过去4050年里全球气候变化的现象。无论该因素对当前全球气候变化的贡献到底有多大,从该角度出发来研究全球气候变化问题都扩展了人们认识全球气候变化的思维广度,说明了引起全球气候变化的因素并非是单一的。

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本书仅探讨了可能造成全球气候变化的三种因素,除此之外,人口数量的增长、消费心理的变化、政府政策方针的导向等社会因素也会对全球气候变化产生一定的影响,并且随着人们对气候系统的进一步认识,可能还有更多的因素仍待发掘。Meehl等模拟研究了19001994年的全球气候变化情况指出(如下图所示),20世纪影响全球气候变化的因素主要包括:温室气体的排放、人为硫酸盐的排放、太阳变动性(Solar Variability)、臭氧的变化(包括同温层和对流层内的变化),以及火山岩的排放(包括自然和人为的两种)。其中,有的因素造成了温度的下降,有的造成了温度的上升,最终使得全球平均气温从1900年到1994年上升了0.52℃。

气候变化示意图

总之,全球气候变化是包括人为的、自然的、外太空的、地球内部的各种因素相互影响、共同作用的结果,那么在未来,气候将如何变化也将取决于这些因素的组合作用。因此研究全球气候变化问题的前提就是将这些影响因素都考虑进去。如果像讨论“公地的悲剧”一样,将问题的影响因素单一化,仅把人为温室气体排放作为全球气候变化的影响因素来考虑,就会影响人们对问题认识的全面性和准确性,也必然会影响人们寻找解决方案的方向。


没有技术解决方案与可能有技术解决方案

对于全球气候变化来说,是否存在技术解决方案呢?答案虽然仍不确定,但绝对不是否定的。因为人们在研发减排温室气体的技术方面不断取得进步,而技术的成熟是技术解决方案的基础,在发展技术上的任何进步都可能使技术解决方案成为可能。从当前的科技水平来看,人们主要在三方面取得了降低温室气体排放的成效。


首先是提高能源利用率,这是在短期内控制温室气体排放非常有效的方法。因为,提高能源利用率给减少温室气体排放、提高空气质量、降低生产成本、提高企业净利润提供了共存共赢的选择。其次是推广可持续、可再生能源的利用。实践证明,全球范围内对可再生能源的广泛政治支持已经产生了巨大的技术进步和客观的成本下降,致使全球能源供应日趋多元化。

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根据《BP世界能源统计年鉴2013》,在全球范围内,水电和可再生能源已经与煤炭展开了激烈角逐,仅用于发电的可再生能源消费量就增长了15.2%。这些可再生能源,如风能、太阳能都具有清洁能源的特性,因此它们的逐渐推进将进一步减少温室气体的排放。尤其是对于一些开发较晚的发展中国家的乡村地区,可再生能源利用的潜力相当大,如果将清洁能源发展考虑进去可以使发展中国家跨越不可持续的石化燃料技术,大幅降低潜在的温室气体排放量。另外,清洁技术的发展也使得生产过程和消费过程中产生的有毒有害物质的排放量逐渐降低。当前,许多清洁技术已经非常成熟,并且已投入市场,例如,在电力和工业领域,布袋除尘器和静电除尘器可以减少99%的颗粒物排放。烟气脱硫系统可以捕获高达98%的硫氧化物,而选择性催化还原技术则可以削减90%的氮氧化物的排放。

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虽然如此,当前这些技术的发展由于成本较高,尚难普及推广并转化成为一种可行的技术解决方案,所以人们主要采用政治、经济等社会科学的手段,希望通过国际合作的方式寻求问题的解决。然而,笔者认为全球气候变化的技术解决方案是有可能的。相比较而言,如果说人口问题没有技术解决方案是因为人们不会选择自我毁灭的话,人为温室气体的减排则不会遭到人们生理和心理上的抵抗,只是让人们选择先进的技术而放弃原有技术必须要满足两个前提条件:首先是先进技术的应用所带给使用者的成本优势和创造利润水平必须大于传统技术的应用;其次是技术的更新成本必须小于不更新造成的损失。正是由于现状还不能满足这两个条件,解决气候变化问题的各种先进技术还无法转化成为可行的技术解决方案。一旦条件满足,人们定会自动放弃传统的技术,选择更为有效且环保的技术。所以说,全球气候变化问题是一个存在技术解决方案可能的问题。


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 王璟珉         社科文献出版社2013年12月出版

简介:本书针对全球气候变化问题认知层面展开探讨,提出“冥王星现象”的概念,并构建气候变化问题的认知比较框架,即从基本假定、预期影响、解决方案三大方面八个特点上对“公地的悲剧”和气候变化问题进行了深入比较分析,发现气候变化问题并非“公地的悲剧”,也不一定会带来悲剧,而是比“公地的悲剧”更为复杂的不确定性问题。若要寻求更为有效的解决方案,那么就需要对气候变化问题有更为准确和全面的认识。

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