還原CO2增多導致全球變暖的一些誤讀

華東師范大學地理系（200062） 王家偉 段玉山

眾所周知，CO2是一種溫室氣體。但在生活中，很多人一提到溫室氣體就會聯想到CO2和溫室效應，繼而認為是人類排放的大量二氧化碳加劇了溫室效應從而引起了全球變暖。在他們看來，CO2等溫室氣體是有害氣體，是它們導致了全球變暖，進而導致了一系列因全球變暖而來的災難。于是世界各國都在積極呼吁提倡低碳生活，主張減少碳排放，進而緩解全球變暖的趨勢。事實真是如此嗎？是CO2增多導致全球變暖了嗎？有些問題值得商榷、有待討論，有些問題更需要進一步地研究。重新梳理一直以來很多人在這方面的誤讀也顯得很有必要。

一、溫室氣體知多少

溫室氣體通常是指大氣中那些能讓太陽短波輻射自由通過，同時強烈吸收地面和空氣放出的長波輻射（紅外線），對地表有一種保溫作用的氣體。那么究竟大氣中哪些氣體是溫室氣體呢？是不是僅有我們通常所認為的CO2等幾種？為什么我們談到溫室氣體時一般只提到CO2呢？溫室氣體在地球大氣中所占的比例大嗎？水蒸氣（H2O）是否也是溫室氣體呢？

表1 地球大氣的主要成分及各自所占比例

實際上溫室氣體中最主要的是CO2，但CO2不是唯一的溫室氣體。地球大氣中的溫室氣體其實還有很多，二氧化碳(CO2)、水蒸氣（H2O）、氧化亞氮 (N2O)、甲烷(CH4)、氟利昂和臭氧(O3)等是地球大氣中主要的溫室氣體。CO2等溫室氣體在地球大氣中所占的比重非常小，CO2等一些主要溫室氣體和包括其他溫室氣體在內的所有微量氣體的總和僅占大氣體積的0.04%（見表1），這其中CO2就占了0.03%，很顯然，CO2的含量遠遠超過了其它溫室氣體；并且主流學術界一直公認主要是由于“溫室效應”導致了近現代全球變暖，認為人類在生產生活中排放的大量二氧化碳是導致全球變暖的罪魁禍首；又由于CO2在溫室效應中的作用超過了一半（見圖1）。因此，我們談治理溫室氣體時一般只提到CO2，很多情況下，CO2被人們以偏概全地代指為溫室氣體也就順理成章了。根據溫室氣體的定義及最新研究成果表明，水蒸氣（H2O）也具有保溫作用，也是主要的溫室氣體之一。

圖1 主要溫室氣體溫室效應作用百分比（%）

二、溫室氣體的功與過

由溫室氣體引起的溫室效應(Greenhouse effect)，又稱“花房效應”，是大氣保溫效應的俗稱。全球大氣層和地表這一系統就如同一個巨大的“玻璃溫室”，使地表始終維持著一定的溫度，產生了適于人類和其他生物生存的環境。在這一系統中，大氣既能讓太陽短波輻射透過而到達地面，同時又能阻止地面長波輻射的散失，因其作用類似于栽培農作物的溫室，故我們把大氣對地面的這種保護作用稱為大氣的溫室效應。

近一百多年來，據科學家觀測全球的氣候正在逐漸變暖，與此同時，大氣中的CO2等溫室氣體的含量也在逐漸增加。在人們的印象中，由CO2等溫室氣體產生的溫室效應是近現代全球暖化的主要原因之一，而氣候變暖又會給人類帶來一系列災難。在很多人看來CO2等溫室氣體就是有害氣體，他們真的是有害而無利嗎？

1．溫室氣體的功

CO2等溫室氣體能夠吸收地表長波輻射并將其返回地表，起到了對地球保溫的作用，使地球表面的溫度能夠保持在平均15℃左右，并且使地球上的白天和夜晚的溫差不至于過大，產生了適于人類和其他生物生存的環境，這種大氣的保溫作用稱為“自然”溫室效應。如果地球大氣不存在這種“自然”溫室效應，那么地球表面平均溫度就會下降到-23℃左右，白天和夜晚的溫差也將變得很大，地球也將變得不利于人類和其他很多生物的生存。可以說沒有“自然”溫室效應的存在也就基本不可能有人類的存在，所以地球大氣“自然”溫室效應的存在是有功于人類和其他生物生存的。除了對地球的保溫作用，溫室氣體中的CO2是植物光合作用的原料之一，臭氧(O3)是保護人類免受太陽紫外線傷害的保護傘等等。

2．溫室氣體的過

與“自然”溫室效應相對應的是“增強”溫室效應。“增強”溫室效應主要是指由于現代工業社會過多燃燒煤、石油和天然氣等礦物燃料，排放出的大量二氧化碳等溫室氣體進入大氣造成大氣的保溫效應隨之增強，引起地球表面變熱的現象。很多科學家認為，由CO2等溫室氣體產生的“增強”溫室效應是近現代全球暖化的主要原因之一，而氣候變暖可能會給人類帶來一系列災難。所以在很多人看來，CO2等溫室氣體以及溫室效應對人類是有害而無益的，自然對它們沒有什么好的印象。

現在人們所談到的“溫室效應”一般都是指由于CO2等溫室氣體的增多而引起地球表面變熱的“增強”溫室效應，而不是對地球起保溫作用、使地球表面平均溫度維持在15℃左右，有利于人類和其他生物生存的“自然”溫室效應。所以對溫室效應的功與過，我們要分開來看，區別對待。

三、CO2排放增多導致全球變暖的反對聲

人教版高中地理教材在“全球氣候變化”一節中指出：“從19世紀末至今，全球氣候雖然有波動，但總的趨勢是在變暖。近半個世紀以來，全球氣溫升高的主要原因，很可能是人為排放的溫室氣體的數量增加所致。引起近現代全球氣溫升高的主要原因之一，是大氣中二氧化碳等氣體濃度的增加。由于人類活動向大氣中排入大量二氧化碳，使得大氣中二氧化碳的濃度不斷增加，而且增加的速度呈越來越快的趨勢。”上海版高中地理教材也基本持相似的觀點。不僅是我們的地理教材，一直以來主流科學界也都認為由于人類燃燒煤、石油、天然氣等礦物燃料產生的大量二氧化碳是導致近現代全球變暖的罪魁禍首。

目前公認的全球氣候是在變暖嗎？變化有沒有那么大？人類活動能夠影響全球氣候變化嗎？近現代全球氣候變化是人類大量排放的二氧化碳等溫室氣體造成的嗎？還有其他因素引起近現代全球氣候變化嗎？

2009年11月發生了令全世界震驚的 “氣候門”（climate gate）事件。被公開的一千多封往來于多位世界頂級氣候學家的關于氣候變化研究的郵件和文件顯示，一些科學家在操縱數據，偽造科學流程來支持他們有關氣候變化的說法。直至此時，人們才開始懷疑一直被主流科學界所公認的“氣候變暖”、“人類活動影響氣候”和“人類導致全球變暖”等理論。質疑氣候變暖理論和對氣候威脅論持懷疑態度的氣候學家的觀點由此重獲關注，并由此走進公眾的視野。

1．氣候變化具有偶然性和復雜性

中山大學大氣科學系王安宇教授指出氣候是突變的，有升也有降（如圖2），而CO2等溫室氣體的變化是漸變的（如圖3），兩者不一致，不能過分強調了人為因素。

圖2 近20年來全球平均氣溫的變化

圖3 近300年來大氣中二氧化碳濃度的變化

前聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）主席伯特柏林（B. Bolin）認為氣候預測的結果和現在溫室氣體的增長是一致的，但不要去講其間的因果關系，其間關系很復雜，實際上對于氣候的研究要考慮多種自然因素。

美國科學院院士、世界著名氣象學家麻省理工學院的理查德?林德森（Richard Lindzen）教授早在1991年就認為地球氣候長久以來一直處于不斷變化的過程中，期間存在各種復雜的原因，而不是如“全球變暖”支持者所說的那樣僅僅是由于二氧化碳排放的原因。實際上氣候一直在變暖和降溫間反復（如圖4），氣候是否異常變暖，尚無定論。

圖4 全球氣溫的長期演變

2．氣候變暖是一定范圍內的周期性自然波動

一些氣候學家認為全球氣溫變暖是自然規律，是一種自然界的周期波動，這和人類活動沒有必然聯系。因為人類生活的時間段屬于大冰期之間較溫暖的時期（也叫間冰期），第四紀冰期（大約始于距今200—300萬年前，結束于1—2萬年前）先后出現過四個較溫暖的間冰期，其中最溫暖的間冰期比現在還要溫暖。美國氣候學專家哈佛大學的威利孫教授和理查德?林德森教授也認為，在地球歷史上，氣候冷暖交替發生過多次（如圖4），而當時要么就還沒有人類，要么就是還處于石器時代，人類對當時的氣候影響微乎其微。

圖5 近百年來全球年平均氣溫的變化

近一百多年來全球氣溫確實有著一定的波動上升，但很多氣象學家認為，這樣的上升是微小的，也是有升有降的 (圖5)。美國國家科學委員會（NRC）也做過相關研究，他們根據美國國家航空航天局（NASA）20年的衛星全球溫度探測結果（如圖2）分析認為近年來全球氣溫變化并不大，全球變暖并沒有那么嚴重，在很大程度上是被人為夸大和扭曲的。

3．氣候變暖并非主要由人類排放的CO2造成

20世紀全球溫度上升最快的階段是1910至1940年，此后則迎來長達30年的全球降溫階段，直到1978年全球氣溫重新開始上升（如圖6中的地球表面平均溫度變化趨勢線）。理查德?林德森教授認為，如果工業二氧化碳的排放是導致全球暖化的主要原因，那么1940年至1978年間的降溫階段將無法解釋。

圖6 全球燃料排放CO2和全球平均氣溫的變化

普林斯頓大學的威廉?哈勃（William Hubble）教授和學者格雷戈里(Ken Gregory)也都認為，在地球歷史上的那些冷暖交替的過程中，地球曾有更大的變暖現象（如圖4）， 但大氣中二氧化碳的含量并沒有顯著的變化。二氧化碳導致全球變暖的能力是有限的，CO2濃度是當今地球十倍的歷史時期曾經是冰期。

全球氣溫的上升是人類排放的CO2等溫室氣體造成的，這一結論的得出也主要基于數值模式對CO2增長效應的模擬。由于對溫室氣體的模擬中根本沒有考慮水汽的時空變化，自然的氣候變化、厄爾尼諾、城市化、水汽、硫化物等其它因子造成的氣溫升高在模式中也沒有考慮，并且某些地區的模擬結果和實際情況相反，理查德?林德森認為數值模擬結果并不是很可靠。威廉?哈勃也認為目前支持全球變暖趨勢的數據和模型上存在諸多不確定因素。著名學者施瓦茨（P. Schwartz）和蘭德爾（D. Randall）認為數值模擬的結果沒有考慮海洋，全球增溫將會改變洋流，導致全球降溫。

隨著“氣候門”事件的曝光，越來越多的反對聲音告訴我們，“全球變暖”、“人類活動排放的CO2導致氣候變暖”、“氣候變化將威脅人類生存”等理論觀點在整個科學界一直存在巨大爭議。影響氣候變化的因素是復雜的和多方面的，很多因素都有可能在影響著氣候的形成和變化，既有太陽活動、火山爆發等自然原因，也有CO2等溫室氣體的排放、森林的破壞等人為原因，科學界至今也沒能達成一致共識。

關于氣候是否異常變化、氣候變化的原因等，科學界盡管有不同的觀點、存在爭議，但自工業革命以來，人類大量燃燒煤、石油、天然氣等礦物燃料排放的CO2的確是在快速增長（如圖3）。人類為了經濟的增長對自然資源的過度開采、利用和破壞，導致的嚴重環境污染和生態破壞已是不爭的事實。這里為二氧化碳“申冤”、重申科學爭議，并不是支持或反對哪種學術觀點，而是還原爭議事實、梳理其中的某些誤讀；更是希望大家注意環保、節約能源，轉變生產方式和生活方式，尋求人類與自然的和諧發展，這將是人類未來生活的趨勢潮流。