通往哥本哈根的科学之路

Stephan Ramstorf

多数国家现在同意全球变暖应当控制在两摄氏度的范围之内。但这已经成为一个极端艰苦的挑战

1859年6月10日,在查尔斯达尔文的著作《物种起源》问世6个月前,物理学家约翰廷德尔在伦敦皇家学会进行了一系列不同寻常的实验演示。演示会由阿尔贝亲王亲自主持。

即便如此,无论是阿尔贝亲王、廷德尔还是台下那些受人景仰的听众,都不可能预料到150年后这次实验的结果将在多大程度上主宰世界。

这个月,来自世界各地的数千人,包括众多国家首脑将汇集哥本哈根,力求达成大幅削减二氧化碳这种无色无味气体大气排放的相关协议。尽管某些大国在会议召开前试图降低人们对于成果的期望值,但这次会议仍然被誉为二战结束后最重要的会议。廷德尔实验是这次会议的核心议题。

但廷德尔并非始作俑者,真正的始作俑者是法国天才约瑟夫傅立叶。出身孤儿的傅立叶在修道士的教育下长大,18岁就当上教授,在回国开始科研生涯前曾担任拿破仑的埃及总督。

1824年,傅立叶发现了我们星球的气候为何如此温暖——比简单计算能量平衡所得出的结果要高出好几十度。太阳光带来热能,而地球则将热能反射回太空——但能量得失的数据并不平衡。傅立叶意识到大气中某种气体能够捕获热能。他把自己的发现称为 leffet de serre,也就是温室效应。

廷德尔随即在实验室里测试了傅立叶提出的理论。他证明热能辐射(即今天我们所谓的长波辐射)被某些气体所吸收。二氧化碳就可以起到这种作用。1859年,廷德尔用优美凝练的语言对温室效应进行了描述:“大气吸收了入射的太阳热量,但却阻止了这些热量的散失,其结果造成了热量在地表的逐渐聚积。”

接着在1897年,斯凡特阿列纽斯计算出大气中二氧化碳含量翻倍能在多大程度上导致变暖结果。六年以后,阿列纽斯赢得了诺贝尔化学奖。他所得出的结果是4-6摄氏度(他的结果比现代研究一致发现的2-4摄氏度略高)。

阿列纽斯根本不担心全球变暖的问题。或许因为他是瑞典人的缘故,他甚至提出点燃煤矿来加速全球变暖,因为他认为气候变暖是个不错的主意。但在阿列纽斯的时代一切还只停留在理论阶段,因为没有人能用实测的方法证明大气中的二氧化碳浓度的确在升高。

直到20世纪50年代情况才发生了变化,查尔斯基林开始以前所未有的精度测量南极洲和夏威夷莫纳罗亚山的二氧化碳含量,这两个测量点都远离任何热源。直到1960年,他才成功地证实了二氧化碳含量的确呈上升趋势。

短短几年后的1965年,一份警告全球变暖的专家报告提交到时任美国总统的林登贝恩斯约翰逊手中,这是众多类似报告中的第一份。

这份报告指出:“到2000年,二氧化碳的增量将接近25%。这或许足以对气候造成可测量的明显变化。”1972年,最有影响力的科学杂志 《自然》 做出了更加具体的预测,认为到2000年气温将升高0.5摄氏度。接下来在1979年,美国国家科学院发布了全球变暖正日益迫近的真正警告。

我们用不着等到2000年就已经能够证实这些预测的正确性:20世纪80年代,全球变暖已经在世界各地气象站的气温监测中变得非常显著。

1988年成立了政府间气候变化专门委员会(IPCC),目的是对这个问题进行更为细致的分析,1992年在里约热内盧召开的地球首脑会议上,世界领袖签署了一份历史性的《气候变化框架公约》协议。公约的目标是:“将大气中温室气体的含量稳定在足以防止对气候系统产生危险人为干预的水平上。”

遗憾的是,从那以后的17年中几乎没有任何这方面的进展面世。

实际上,2008年来自化石燃料的二氧化碳排放已经比1990年增长了近40%。甚至连排放的增长速度也比20世纪90年代快了3倍。20世纪90年代的全球气温已经比工业化之前升高了0.5摄氏度,从里约地球首脑会议召开后又升高了0.3摄氏度。而且温度还在持续升高。

多数国家现在同意全球变暖应当控制在两摄氏度的范围之内。但这已经成为一个极端艰苦的挑战,因为温室气体排放和大气碳存量自里约会议以后呈加速增长态势。这也说明了哥本哈根为何如此重要:它可能是我们在受气候变化影响前解决气候变化问题的最后一次机会了。

廷德尔在150年前的测量证明二氧化碳能够捕获热量,并导致温度上升。50年前,基林的测量结果显示二氧化碳水平正在升高。与此同时,地球的温度正在如预测一样升高。我们还需要多少证据才能采取行动?■

作者为德国波茨坦大学海洋物理学教授,波茨坦气候影响研究所部门主任