全球气候变暖的关键问题有了肯定答案

编译 希区客

地球科学领域最麻烦，也最基本的一个问题，等了41年，终于等来了一个更精确的新答案。

2015年，全世界最顶尖的32位地球科学家齐聚德国巴伐利亚，在阿尔卑斯山麓的城堡里进行了为期一周的科学研讨。

巨头汇集的大场面源于困扰这一行几十年的难题。地球科学——一门研究陆地、海洋和气候的学科——在过去的40年间蓬勃发展，这要归功于大量人才的涌入：很多在更老一辈眼里应该奔着核物理或石油地质学去的科研新生代，都转向冰川学和古气候学领域去施展才华，而且这一代又一代的生力军涌入状态持续了40年。各国政府希望清楚了解全球变暖的威胁，向气候科学领域投入了数亿美元的资金，最后也确实收获颇丰。多年研究为我们建立了观察地球的全新方法：我们学会了绘制洋流和冰川的分布图，也学会了读取古代的暴雨、干旱及飓风留在湖泥与洞穴里的证据。

逆向预报1 000年前的天气是件听起来很酷的事儿，但它根本不触及地球科学领域的硬核。没错，这行业确实涌现了无数可歌可泣的新发现，看起来并未对不起国家科学基金会（NSF）砸进去的数百万美元经费，但我想说，气候科学家没有在那块硬核上取得实质进展。它是本领域最古老、最纯正的科学问题之一，是由诺贝尔奖获得者斯万特•阿累尼乌斯（Svante Arrhenius）于1896年首次开展研究的问题，也是对理解当代气候变化至关重要的问题：如果大幅增加大气中的二氧化碳含量，地球会变得更热吗？当然，尽管这一问题如此重要，5年前巴伐利亚研讨会上的32位顶尖科学家也还是给不出解答，就像在1979年面对着相同困境的前辈们那样。

从巴伐利亚开启合作到今年7月才修得正果——由25位研究人员（主要都是当年参会的科学家）组成的团队给出了41年来的首个新答案。答题的诀窍在“气候敏感性”（climate sensitivity）的计算上。（气候敏感性是指在大气中二氧化碳浓度倍增后，地表温度年平均值会升高多少。评估这项指标会涉及大量的不确定因素，可以说费时费力费钱，且常因计算方法及资源有限而难以实现。）论文作者之一、美国宇航局（NASA）的气候科学家凯特•马维尔（Kate Marvel）表示：“气候敏感性的评估方法大大减少了预测的不确定性。这帮助我们搞清楚了气温到底会不会随大气二氧化碳量的增加而升高。”

这份新论文发现：大气二氧化碳含量的倍增，可能使地表平均温度升高2.6～3.9摄氏度。此前的研究将升温区间定在1.5～4.5摄氏度。新研究的最大突破在于完全排除了“碳排放不会引发气候变暖”的可能。研究团队发现，如果大气二氧化碳含量增加一倍，人类没有任何方法将地球的升温控制在2.3摄氏度以下。另一方面，他们对于升温幅度过大（6摄氏度）的可能性的评估，相比过去低了不少。马维尔说道：“‘我们会没事’的概率为0，‘我们要完了’的概率很低。”

同行们视此项研究为本领域的里程碑。德国马克斯•普朗克研究所的大气科学家比约恩•史蒂文斯（Bjorn Stevens）告诉我：“这是一项非常重要的研究。它告诉我们，我们对地球系统实际的理解比我们曾以为的要好。”在2015年的一篇论文中，他提出了一种改进气候敏感性评估的方法，并帮助组织了前文提到的巴伐利亚研讨会，不过他不在此项新研究的作者行列。

无党派智囊机构尼斯坎南中心的气候科学家兼气候政策主管约瑟夫•马伊库特（Joseph Majkut）通过电子邮件告诉我：“这项研究可能不会影响我们对气候变化的基本看法。尽管在变暖的可能性方面存在争议，但我们对气候敏感性的关键估计还是相当一致的（二氧化碳量增加一倍，气温跟着升3摄氏度左右）。这项研究没提出任何打破以往观点的论断，但将‘缩小可能范围’这件事做得相当完善，我们现在有了一个百分百确定的结论。”

马伊库特接着说道：“当然，这些研究结果没法改变那群抱着无所谓态度的想法——他们承认全球变暖是真实发生的，也承认这确实是由人类活动引起的，但也坚定地认为变暖的后果并不严重——‘气温升高2度，升就升咯，死不了人。’”

自从阿累尼乌斯于1896年第一次思考气候敏感性问题，这一概念几经修改。在20世纪初期的大部分时间里，科学家们并未对二氧化碳的增温作用进行过多评估，因为水蒸气被视为一种影响更大的温室气体。直到英国化学家盖伊•卡伦达尔（Guy Callendar）于20世纪40年代后期重新审视二氧化碳与气温的关系，阿累尼乌斯的概念才又得到研究者重视。1964年，美国气候学家查尔斯•基林（Charles Keeling）指出，卡伦达尔和阿累尼乌斯没错，二氧化碳一直在以他们预测的方式让地球升温。

美国气象学家朱尔•查尼（Jule Charney）经过15年的努力，与其他气候学家以及建模专家一起，对气候敏感性做了第一次现代意义上的估算。他们认为，气候敏感性在1.5～4.5摄氏度之间。马维尔说道：“这个数字真正令人沮丧的地方在于，他们第一轮的模拟计算得到了1.5～4.5摄氏度的范围，下一轮采用更复杂的模型，还是计算出了相同的范围。”

在查尼等人首次尝试的十年之后，政府间气候变化专门委员会（由联合国领导的全球科学家小组，简称IPCC）着手重新评估气候敏感性。1991年，他们做了第一次探讨气候变化的证据和影响的综合报告，给出了和查尼他们一样的结论。1995年的第二次报告，结果仍未发生变化。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着。人们问道：“气候科学家到底怎么了？”

气候敏感性是一个技术概念，它的主要任务就是准确描述大气中二氧化碳含量与地球表面温度之间的关系。马维尔等人的新论文长达150多页——对于科学论文来说，篇幅无论如何都太长了。他们以计算机模型为框架，基于地球早期的气候记录，以及过去一个半世纪以来的全球气象观测数据，开展模拟计算。作者团队想精确地知道，如果大气层中的二氧化碳含量瞬间增加一倍，会发生什么。

当然，现实世界的二氧化碳倍增并非一蹴而就，论文里的设定及其引发的后果肯定与实际情况（总量增加一倍差不多需要一个半世纪）存在出入。另一方面，气候变化也可能反过来加剧温室效应。例如，如果失控的野火烧毁了数百万平方英里的森林，那么存在于树木中的碳将进入大气。（当然，这种反馈不能用气候敏感性来衡量。）

史蒂文斯表示，这项新工作可能代表了气候科学领域某个时代的终结。从此以后，政策制定者们对气候敏感性的了解会比以往任何时候都更全面。虽然还没完全摸清全球变暖对不同地区气候的影响，但我们已经能断定，大气中二氧化碳的倍增必然产生巨大影响。史蒂文斯说道：“我认为研究人员已经在前者上做出了极为出色的工作。这可能就是问题的正确答案。”

资料来源 The Atlantic