pa3429c.jpg Paul Lachine

热火时代

柏林——

美国国家航天航空局(NASA)和美国国家海洋和大气管理局(US National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)的气温记录表明,今年4月是全球至少130年来最热的4月。而过去12个月是有记录以来最热的12个月。

这些数字来自气象站和气象船。但是如果你更喜欢卫星数据的话,得到的结果也相差无几。卫星数据表明,今年3月是最热的3月,而4月则是第二热的4月;地面数据正好相反,4月是最热的4月,而3月是第二热的3月。

当然,从科学的角度讲,长期趋势才是更重要的。过去30年来——即有卫星数据记录以来——长期趋势显然是向上的,而且各种数据显示的结果都差不多。

如果你仍然对全球变暖趋势有所怀疑,看看日渐消失的高山冰川吧,要不然看看北冰洋越来越薄的冰层——与1970年代相比,最近几年夏季海冰已经缩减了一半左右。

是什么造成了气候变暖?物理学家告诉我们:要知道为什么温度升高,就要寻找热源。(这是热力学第一定律的推论:能量总是守恒的。)因此,我们必须考察地球的热平衡,以此来探寻变热的原因。

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这简单得令人惊讶:地球的热源只有一个——太阳辐射(其中大部分是可见光,即物理学家所谓的短波辐射)。热量从地球散失的途径也只有一个——辐射热(辐射热是不可见的,即物理学家所谓的长波辐射)。两者的物理本质是相同的,波长存在差别的唯一原因是太阳要比地球热得多。

那么,太阳辐射变化能够解释地球变暖吗?测量数据表明,到达地球的太阳辐射在过去50年里并没有增加——事实上,还略有下降。但这一数据最显著的特点是太阳辐射以11年为周期变化(称为施瓦布(Schwabe)周期,由天文学家施瓦布1843年发现)。

过去几年来,我们处在有卫星测量以来最长最深施瓦布周期波谷中。问题来了:当地球温度处于创纪录的高峰时,太阳却正处于几十年来最黯淡的时期。太阳活动变化显然不能解释全球变暖。

但还有一点因素可以影响地球所接受的太阳辐射:有多少太阳辐射被冰雪、云层、戈壁沙砾和其他类似镜子的明亮物体反射回太空中。事实上,我们所观察到的气候变暖部分要归因于反射减少——因为冰雪覆盖减少了。这使得气候系统吸收了更多的太阳热量,也是北冰洋要比地球其他地区热得更快的原因之一。

但是冰雪覆盖减少本身是气候变暖的结果,因此太阳辐射反射减弱并非气候变暖的主要原因。相反,它是气候变暖的正反馈。

人类活动以更直接的方式改变了地球在太空中的亮度。但是将森林改造为农地(农地比森林更亮)以及增加大气层中的浮尘颗粒(可以反射太阳光)增加了对太阳辐射的反射,因此可以消除部分本应发生的地球变暖。

因此我们必须转向地球热量系统的另一部分:发散到太空的辐射热。向大气中排放吸热气体——即所谓的温室气体——改变了辐射热。长波辐射在逸向太空的途中被温室气体所吸收,其中一部分被反射回地面。

这一“温室效应”的重要性在19世纪被约瑟夫·傅里叶(Joseph Fourier)命名以来便已为人所知。英国物理学家约翰·丁达尔(John Tyndall)最能言简意赅地解释这一概念,1859年,正是他首先在其实验室中测量了许多气体的温室效应,其中包括了二氧化碳。他写道:“大气层对太阳热量无条件放行,但地球辐射热要经过检查;其结果就是地球表面出现积聚热量的趋势。”

通过测量我们知道, 温室气体正在地球大气层越积越多。当前二氧化碳水平要比过去100万年以来任何一个时期都要高出三分之一。我们可以计算出这在多大程度上改变了地球的热平衡。看吧,正好是能够解释观察到的气候变暖的水平。这就是为何鲜有气候学家对温室气体导致气候变暖存在质疑的原因。

事实上,在被观察到以前,气候变暖便已被科学家预测到了。二氧化碳水平上升在1960年便已被人察觉。1975年,美国气候学家华莱士·布勒克(Wallace Broecker)在《科学》杂志上发表了题为《我们正处在全球显著变暖的边缘吗?》的论文,准确预言了“目前的变冷趋势在十年左右的时间里将让位给因二氧化碳造成的显著变暖过程。”而“在下世纪早期,(二氧化碳)将使地球平均气温突破1 000年来的最高值。”他预测整个20世纪全球将变暖0.8℃。这一预测是完全正确的。

许多人正在加入反对全球变暖科学的阵营。但物理学定律不会向反对派低头:过去35年以来,全球变暖趋势正如科学所预测的那样。这一趋势仍将持续下去,直到我们削减二氧化碳的排放量为止。

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