全球氣候變暖的關鍵問題有了肯定答案

編譯 希區客

地球科學領域最麻煩，也最基本的一個問題，等了41年，終于等來了一個更精確的新答案。

2015年，全世界最頂尖的32位地球科學家齊聚德國巴伐利亞，在阿爾卑斯山麓的城堡里進行了為期一周的科學研討。

巨頭匯集的大場面源于困擾這一行幾十年的難題。地球科學——一門研究陸地、海洋和氣候的學科——在過去的40年間蓬勃發展，這要歸功于大量人才的涌入：很多在更老一輩眼里應該奔著核物理或石油地質學去的科研新生代，都轉向冰川學和古氣候學領域去施展才華，而且這一代又一代的生力軍涌入狀態持續了40年。各國政府希望清楚了解全球變暖的威脅，向氣候科學領域投入了數億美元的資金，最后也確實收獲頗豐。多年研究為我們建立了觀察地球的全新方法：我們學會了繪制洋流和冰川的分布圖，也學會了讀取古代的暴雨、干旱及颶風留在湖泥與洞穴里的證據。

逆向預報1 000年前的天氣是件聽起來很酷的事兒，但它根本不觸及地球科學領域的硬核。沒錯，這行業確實涌現了無數可歌可泣的新發現，看起來并未對不起國家科學基金會（NSF）砸進去的數百萬美元經費，但我想說，氣候科學家沒有在那塊硬核上取得實質進展。它是本領域最古老、最純正的科學問題之一，是由諾貝爾獎獲得者斯萬特?阿累尼烏斯（Svante Arrhenius）于1896年首次開展研究的問題，也是對理解當代氣候變化至關重要的問題：如果大幅增加大氣中的二氧化碳含量，地球會變得更熱嗎？當然，盡管這一問題如此重要，5年前巴伐利亞研討會上的32位頂尖科學家也還是給不出解答，就像在1979年面對著相同困境的前輩們那樣。

從巴伐利亞開啟合作到今年7月才修得正果——由25位研究人員（主要都是當年參會的科學家）組成的團隊給出了41年來的首個新答案。答題的訣竅在“氣候敏感性”（climate sensitivity）的計算上。（氣候敏感性是指在大氣中二氧化碳濃度倍增后，地表溫度年平均值會升高多少。評估這項指標會涉及大量的不確定因素，可以說費時費力費錢，且常因計算方法及資源有限而難以實現。）論文作者之一、美國宇航局（NASA）的氣候科學家凱特?馬維爾（Kate Marvel）表示：“氣候敏感性的評估方法大大減少了預測的不確定性。這幫助我們搞清楚了氣溫到底會不會隨大氣二氧化碳量的增加而升高?！?/p>

這份新論文發現：大氣二氧化碳含量的倍增，可能使地表平均溫度升高2.6～3.9攝氏度。此前的研究將升溫區間定在1.5～4.5攝氏度。新研究的最大突破在于完全排除了“碳排放不會引發氣候變暖”的可能。研究團隊發現，如果大氣二氧化碳含量增加一倍，人類沒有任何方法將地球的升溫控制在2.3攝氏度以下。另一方面，他們對于升溫幅度過大（6攝氏度）的可能性的評估，相比過去低了不少。馬維爾說道：“‘我們會沒事’的概率為0，‘我們要完了’的概率很低?！?/p>

同行們視此項研究為本領域的里程碑。德國馬克斯?普朗克研究所的大氣科學家比約恩?史蒂文斯（Bjorn Stevens）告訴我：“這是一項非常重要的研究。它告訴我們，我們對地球系統實際的理解比我們曾以為的要好。”在2015年的一篇論文中，他提出了一種改進氣候敏感性評估的方法，并幫助組織了前文提到的巴伐利亞研討會，不過他不在此項新研究的作者行列。

無黨派智囊機構尼斯坎南中心的氣候科學家兼氣候政策主管約瑟夫?馬伊庫特（Joseph Majkut）通過電子郵件告訴我：“這項研究可能不會影響我們對氣候變化的基本看法。盡管在變暖的可能性方面存在爭議，但我們對氣候敏感性的關鍵估計還是相當一致的（二氧化碳量增加一倍，氣溫跟著升3攝氏度左右）。這項研究沒提出任何打破以往觀點的論斷，但將‘縮小可能范圍’這件事做得相當完善，我們現在有了一個百分百確定的結論?！?/p>

馬伊庫特接著說道：“當然，這些研究結果沒法改變那群抱著無所謂態度的想法——他們承認全球變暖是真實發生的，也承認這確實是由人類活動引起的，但也堅定地認為變暖的后果并不嚴重——‘氣溫升高2度，升就升咯，死不了人?！?/p>

自從阿累尼烏斯于1896年第一次思考氣候敏感性問題，這一概念幾經修改。在20世紀初期的大部分時間里，科學家們并未對二氧化碳的增溫作用進行過多評估，因為水蒸氣被視為一種影響更大的溫室氣體。直到英國化學家蓋伊?卡倫達爾（Guy Callendar）于20世紀40年代后期重新審視二氧化碳與氣溫的關系，阿累尼烏斯的概念才又得到研究者重視。1964年，美國氣候學家查爾斯?基林（Charles Keeling）指出，卡倫達爾和阿累尼烏斯沒錯，二氧化碳一直在以他們預測的方式讓地球升溫。

美國氣象學家朱爾?查尼（Jule Charney）經過15年的努力，與其他氣候學家以及建模專家一起，對氣候敏感性做了第一次現代意義上的估算。他們認為，氣候敏感性在1.5～4.5攝氏度之間。馬維爾說道：“這個數字真正令人沮喪的地方在于，他們第一輪的模擬計算得到了1.5～4.5攝氏度的范圍，下一輪采用更復雜的模型，還是計算出了相同的范圍?！?/p>

在查尼等人首次嘗試的十年之后，政府間氣候變化專門委員會（由聯合國領導的全球科學家小組，簡稱IPCC）著手重新評估氣候敏感性。1991年，他們做了第一次探討氣候變化的證據和影響的綜合報告，給出了和查尼他們一樣的結論。1995年的第二次報告，結果仍未發生變化。2001年的第三次，2007年的第四次，以及2014年的第五次，大家持之以恒地失望著。人們問道：“氣候科學家到底怎么了？”

氣候敏感性是一個技術概念，它的主要任務就是準確描述大氣中二氧化碳含量與地球表面溫度之間的關系。馬維爾等人的新論文長達150多頁——對于科學論文來說，篇幅無論如何都太長了。他們以計算機模型為框架，基于地球早期的氣候記錄，以及過去一個半世紀以來的全球氣象觀測數據，開展模擬計算。作者團隊想精確地知道，如果大氣層中的二氧化碳含量瞬間增加一倍，會發生什么。

當然，現實世界的二氧化碳倍增并非一蹴而就，論文里的設定及其引發的后果肯定與實際情況（總量增加一倍差不多需要一個半世紀）存在出入。另一方面，氣候變化也可能反過來加劇溫室效應。例如，如果失控的野火燒毀了數百萬平方英里的森林，那么存在于樹木中的碳將進入大氣。（當然，這種反饋不能用氣候敏感性來衡量。）

史蒂文斯表示，這項新工作可能代表了氣候科學領域某個時代的終結。從此以后，政策制定者們對氣候敏感性的了解會比以往任何時候都更全面。雖然還沒完全摸清全球變暖對不同地區氣候的影響，但我們已經能斷定，大氣中二氧化碳的倍增必然產生巨大影響。史蒂文斯說道：“我認為研究人員已經在前者上做出了極為出色的工作。這可能就是問題的正確答案。”

資料來源 The Atlantic