作者:陈丹 来源:科技日报 发布时间:2010-1-17 16:24:36
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《自然》杂志盘点2009年气候科学
有很多意义重大的发现,也围绕一些话题产生了诸多激烈的争论
 
气候无疑是2009年的重要“标签”之一。虽然去年12月在丹麦哥本哈根举行的联合国气候变化大会没能达成一个新的国际减排协议以接替将于2012年“寿终正寝”的《京都议定书》,但它确实成功地将全球的关注目光聚焦到全球变暖这一议题上。再加上去年年底常年干旱少雨的沙特遭受特大暴雨袭击;英国北部遭遇“千年一遇”的暴雨;而自圣诞节前就开始肆虐欧美各地的罕见暴雪至今仍未见有收势的迹象,各类极端天气事件在全球各地“为非作歹”,应对气候造成的影响更显紧迫。
 
在刚刚过去的这一年中,科学家们在气候科学领域获得了很多意义重大的发现,但同时,也围绕一些话题产生了诸多激烈的争论。《自然》杂志网站近期刊文对此进行了梳理。
 
1.气候变暖全球化
 
2009年的开场消息可谓在意料之中,不足为奇:总体说来,南极大陆正在变暖。
 
2009年1月,华盛顿大学的气候学家埃里克·斯泰格及同事在《自然》杂志上发表的论文表明,暖化现象在南极大陆广泛存在。他们通过综合卫星监测数据和气象站的历史记录,对南极地区过去50年来的气温进行了分析,结果发现,西南极洲的平均气温逐年升高了0.1℃。
 
2009年10月份发表的另一项研究佐证了他们的发现。英国南极调查局的莉斯·托马斯和同事在《地球物理研究快报》上报告说,对从南极半岛西南部钻取的冰芯研究的结果显示,过去50年中,南极气温升高了2.7℃。
 
这些研究提供了必要的证据,表明人类行为引起的变暖正在全球范围内发生。“我们现在看到,地球七大洲都在变暖,这与气候模型的预测一致,是温室气体效应的结果。”斯泰格说。
 
2.关于降温的误解
 
2009年3月,一篇探讨气候变化周期的技术性论文被广泛曲解为我们正处在一个全球降温的时期。为了以正视听,研究人员耗费了大量精力。
 
威斯康辛大学密尔沃基分校的凯尔·斯旺森和安纳斯塔西奥斯·托尼斯在《地球物理研究快报》上发表报告称,尽管21世纪气温总体会升高,但是在这个上升趋势中,会交替出现阶段性的30年变暖和30年变冷。
 
他们对气候的自然变化能否解释这种冷暖期的更迭进行了研究,考察的因素包括厄尔尼诺现象等短期天气事件。结果发现,不同形式的气候自然变化确实会同步存在,从而让气候状态发生转换。研究人员说,我们大概在2001年至2002年间就已经进入了这样一个阶段,在这种情况下,变暖的过程有可能会出现一个停顿,然后气温接着又会升高。
 
有些批评家针对研究数据提出异议,并怀疑两位研究人是否将这种情况与气候正常的逐年变化混淆了,即气温在有些年份里会下降,在另外一些年份里则会升高,即使从长期来看气温的变化趋势是上升的。
 
对此,斯旺森表示:“无论如何,要注意我们不是在谈论全球降温,而仅仅是变暖过程中的一个停顿,这一点很重要。”
 
然而到了2009年9月,关于降温的话题又卷土重来。德国吉尔大学莱布尼兹海洋研究所的气候学家莫季布·拉蒂夫在日内瓦举行的世界气候大会上发表讲话称,有必要以10年为一个时间尺度开展气候变化研究,以加大预测的准确度。他指出,由于气候存在自然可变性,从理论上而言,我们可能看到“10年甚至20年里气温相比现在的水平要低”。据报道,拉蒂夫曾经预测全球会变冷,其言论得到了气候变化否认者的响应。
 
但一个被忽略的事实是,研究人员们普遍都认可,目前地球正在经历全面的变暖,并且这一趋势会长期持续下去。
 
2009年11月,英国气象局、自然环境研究理事会和英国皇家协会发表声明称,过去的10年是有历史记录以来最热的一段时期。
 
3.确定海平面上升幅度
 
整个2009年,科学家们在确定海平面随气温升高而可能上升的幅度方面取得了进展。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)在其2007年的报告中预测,到2100年,海平面将升高多达59厘米。但报告同时指出,这是一个较低的估计值,因为目前海平面升高值的计算依据的是水温升高后海水的体积变化,没有将另一个重要因素——冰山的裂冰作用这一动力过程的“贡献”考虑在内,而在格陵兰岛和南极洲的边缘地带,冰川断裂现象越来越常见,冰川融化后流入大海的水量很难估计。
 
2009年3月,在丹麦哥本哈根举行的气候变化国际科学大会发布报告说,到2100年,海平面可能升高1米。其中的一个“罪魁祸首”是“热膨胀”——海洋变暖的速度比此前设想的要快50%,当温度升高时,海水就会膨胀。另一个“犯罪同伙”则是格陵兰和南极洲的冰盖消融速度快于预期。
 
2009年7月,哥伦比亚大学的马克·施德尔和同事在《自然—地球科学》杂志上发表论文指出,IPCC的预测可能是正确的。研究小组通过使用珊瑚化石和对冰芯测量获得的数据,重建了过去2.2万年间的海平面波动状况。根据他们的计算,到2100年,如果温度升高1.1℃,海平面将只会上升7厘米;而温度升高6.4℃的话,海平面将上升84厘米。施德尔说:“基于两种估算方法是完全独立的,这一结果支持了IPCC的结论。”他同时警告说,如果对海平面上升的估计是正确的,地势较低的国家以及三角洲地区将会成为洪灾的“口中之物”。
 
2009年9月,英国南极调查局的哈米什·普里查德及同事发表在《自然》杂志上的研究发现,格陵兰和南极洲两个地区的冰盖融化速度比之前认为的要快得多,这是由于“动态变薄”过程导致的,在这个过程中,温暖的海水会逐渐削蚀冰盖的边缘。由于目前科学界还未揭开“动态变薄”羞答答的“面纱”,海平面到2100年的升高幅度很可能会超过1米。
 
4.开展更多关于减排目标的磋商
 
关于减排目标的确定,科学界提出了多种衡量方案以供讨论,有人表示需要将大气中二氧化碳的浓度稳定在450ppm(百万分之450)或者350ppm;还有人认为应该让全球排放在2015年或者2020年达到峰值以避免出现灾难性的气候暖化后果;另有一组科学家建议,将重点放在一个整数上会比较容易。
 
这个数字就是1万亿吨。这是二氧化碳累积排放的极限。牛津大学的麦尔斯·艾伦及同事在《自然》杂志上刊发文章表示,如果我们希望得到一个合理的机会来避免气温升高超过工业化时代之前水平2℃的话,二氧化碳累积排放总量就必须控制在1万亿吨以下。
 
考虑到自1750年以来我们已经排放了5000多亿吨二氧化碳,现在只剩下另一半5000亿吨可以支配。而按照目前的排放速度,40年后我们就将达到这个数字。
 
从政治上而言,这项将累积排放控制在1万亿吨的策略会增加政策制定者继续延期行动的风险,他们的理由将是:不用着急,只要在排放到1万亿吨之前停下来就行。但艾伦表示,这项控制累积排放的举措强调的是排放的最终宽限,我们拖延得越久,最后不得不采取的行动的力度就越大。
 
5.按需服务的气候科学
 
由于排放增长趋势得不到遏制,气候变化到底会给地区带来什么影响呢?对于这一问题,政府希望能从科学家那里得到更为确切的答案。在英国政府的要求下,2009年7月,科学家公布了一组地区预测,通过其绘制的一个25千米的网格,详细阐述了气候变化可能会给英国带来的种种影响。
 
这次预测是英国新推出的“气候服务”工程的一部分。“气候服务”将为使用者提供关于气候变化的定制信息,包括前所未有的小范围的预测。这些预测将帮助特定地区做好准备,应对不断严重的旱情、更大的洪水或者更频繁的风暴等天灾。
 
该预测结果原本定于2008年11月发布,由于对科学家使用的方法进行了一次独立审核而被延迟。审核的结论认为,这一预测存在严重的局限性。有些人也因此担心预测结果“是当前气候科学能力的滥用”。
 
尽管英国这项雄心勃勃的计划引起了一些忧虑,但全球各国政府都渴望效仿英国,并从其错误中汲取经验教训。2009年7月,德国首个国家气候服务中心在汉堡开放。美国也宣布打算实施国家气候服务计划。2009年9月,世界气象组织在日内瓦召开会议,制定了一个全球气候服务框架,以推动各国之间的气候数据共享。
 
6.过度升温和适应对策
 
随着碳排放量不断增加,以及各国政府在减排承诺上的继续拖延,一些科学家开始思考,如果我们没有实现将全球气温升高幅度控制在不超过工业化时代之前水平2℃范围内的目标,我们的世界会变成什么样。
 
伦敦帝国学院的马丁·帕里和同事在2009年4月的《自然》杂志上警告说,我们应该为适应越过2℃界限之后的状况作准备。研究人员表示,即使排放在2015年达到峰值,然后每年以3%的速度削减,气候变化仍然可能超出2℃。作为防范,我们应该从现在就开始计划适应气温超过工业化时代之前水平4℃的情况。
 
在2009年9月于英国牛津举行的一个会议上,科学家们又重申了上述观点,当时他们已经对升温4℃意味着什么进行了相当深入的研究。可能出现的状况包括:如果海平面上升1米,国内生产总值将蒙受1万亿美元的损失,1.46亿人将失去家园,同时还将会有饥荒、疾病、火灾和洪水的肆虐。
 
英国气象局哈德利中心的理查德·贝茨说,到2060年,气温可能会比工业化时代之前的水平高出4℃,其中部分原因是天然碳汇可能丧失了从大气中吸收二氧化碳的能力。
 
2009年11月,一个由65所研究中心组成的欧洲协会得出结论认为,要避免超出2℃界限,2100年必须达到几乎零排放,在2050年之前我们可能就需要开始采取措施将碳从大气中清理出去。
 
7.地球工程渐获认可
 
2009年,地球工程这一理念在从科幻迈向现实的道路上前进了几步。我们应该考虑主动控制气候,在以前,这样的想法即使不完全危险,也好像是“海市蜃楼”,但是,随着温室气体排放的与日俱增,利用地球工程手段来遏制气候变化的理念受到的排斥也逐渐减少。
 
2009年1月,德国和印度科学家进行的一项向南印度洋倾倒硫酸铁的实验被临时叫停。研究人员旨在调查铁元素促进浮游生物的过度繁殖可能会给海洋生态系统带来的影响。但是,浮游生物也会吸收大量二氧化碳,由于担心实验会加深对这种地球工程措施的可行性的了解,研究活动被阻止了。直到最后取得德国政府部门的批准,实验才得以完成。
 
英国皇家协会2009年8月发表报告指出,如果不削减排放,地球工程可能很快成为我们遏制全球变暖的唯一希望。美国国会也就地球工程问题举行了听证会,美国国家科学院则成立了工作组来评估一些特殊的举措。“在某些情况下我们将不得不结合多种手段,开始将这些气体从大气中清除出去。”IPCC主席拉津德·帕乔里在2009年12月的哥本哈根联合国气候大会召开前夕说。
 
尽管大部分人将地球工程看作是最后的、不那么吸引人的选择对策,史蒂文·莱维特和斯蒂芬·都伯纳在其新著《超级魔鬼经济学》(SuperFreakonomics)一书中却狂热地推荐这一概念,他们建议将地球工程作为应对气候问题的一个快捷、低廉的解决方案。他们提出,可以简单地通过向大气中注入悬浮微粒来给地球降温。
 
他们在书中推崇的这个方法实际上也是美国西雅图知识风险(IntellectualVentures)公司的科学家的得意之作。事情的起源要追溯到20世纪70年代。当时由于二氧化硫污染严重,科学家担心全球会变冷(因为二氧化硫停留在大气平流层,并与水蒸气结合形成云,从而遮挡阳光)。此后各国减少了硫排放,变冷问题“烟消云散”。到了1991年,菲律宾皮纳图博火山爆发,二氧化硫的制冷作用再次得到证实。当时有大约2000万吨二氧化硫被喷发到大气中,火山灰遮天蔽日,之后一到两年内,全球温度平均降低了0.5℃到1℃。因此,向大气平流层排放二氧化硫是解决全球变暖的最简单办法。
 
问题的关键是如何将二氧化硫直接送往平流层。知识风险公司的方案是借助“通天管”,利用一长串气球就可以让一根很长很轻的管子插入云霄,连天接地。如果要解决南北极变暖的问题,大概只需要2000万美元的启动资金,两年内就可以安装好设备,每年的运行投入大约为1000万美元。如果拯救全球,就需要在世界范围内选取5个区域设立基站,每个站点分别插上3根管子,初始投入1.5亿美元,每年的运行成本1亿美元,总共2.5亿美元就可以有效地逆转全球变暖。知识风险公司表示,采用这种方法向大气中排放的二氧化硫量只相当于目前全世界总体硫排放量的1%,不会造成影响。
 
8.利用悬浮微粒降温遭质疑
 
人造悬浮微粒被认为可以通过直接反射太阳辐射、延长云层寿命来对抗全球变暖。但《自然》杂志2009年10月刊登评论指出,不同类型的云以及在不同地区形成的云所产生的效果不同,某些情况下,可能会缩短云的寿命。评论认为,悬浮微粒的降温效果最小,并呼吁就此课题进行更多相关研究。
 
在《科学》杂志2009年10月发表的一项研究中,位于纽约的美国宇航局戈达德航天研究所的德鲁·辛德尔领导的研究小组报告说,悬浮微粒对气温的影响取决于它们同大气中其他气体的交互作用。他们发现,悬浮微粒的交互作用会使甲烷的暖化潜能在100年中增加10%;如果考虑到悬浮微粒与云层的交互作用,甲烷的暖化效应会增加20%到40%。这些交互作用对气候变暖的促进会部分地被氮氧化物同硫酸盐微粒之间的交互作用所导致的降温抵消。关于这些空气中细小微粒的全面影响目前还没有定论。
 
9.喜马拉雅冰川消融之争
 
2009年11月,印度环境与林业部公布了一份具有争议的报告。一位退休的冰河学家在报告中称,喜马拉雅冰川并没有因全球变暖而融化。
 
一些科学家愤怒地回应说,这份报告没有经过同行审议,另外,报告的结论建立在仅仅对25个冰川进行抽样调查的基础上。IPCC主席拉津德·帕乔里称,这些发现是没有确实根据的。IPCC2007年的报告发现,15000个喜马拉雅冰川消融的速度快于世界上任何一座冰川的消融速度,到2035年这些冰川可能将完全消失。
 
印度能源与资源研究所的冰河学家塞伊德·伊克巴·哈斯南说,这份报告使用的是旧数据,事实上冰川正在快速缩减。
 
但加拿大威尔弗里德·劳里埃大学的冰河学家肯尼思·海威特说,有些喜马拉雅冰川的确在向前推进。由于地理位置和海拔不同,冰川发生的变化也不一样,没有足够的数据得出一个综合结论。“这里也在发生气候变化,但有不同的结果。”海威特说。
 
10.“气候门”事件混淆视听
 
就在去年12月的哥本哈根联合国气候变化大会召开前期,英国东英吉利大学气候研究中心的服务器遭黑客入侵,上千封电子邮件和文档被窃取并在互联网上公开。这起“气候门”事件让否认气候变化的人感到高兴,同时也令一些气候科学家极为难堪,尤其是该中心主任菲尔·琼斯。
 
在这些私人电子邮件中,不仅有同事和批评者的苛刻言辞,还讨论了如何避免向批评人士公布原始数据。而最引人关注的是建议研究人员篡改结果的电子邮件。在一封1999年的邮件中,琼斯说,针对一个图表中的一组数据,他使用了一个“欺骗手段”来“隐瞒下降趋势”。在另一封邮件中,琼斯说他要将两篇论文排除在IPCC的报告之外。最后事实表明,所指的“欺骗手段”好像是用一种统计方法弥补一组可疑数据的缺陷,而IPCC的报告实际上也对那两篇论文进行了讨论。
 
虽然这些被披露的邮件给气候变化怀疑论者口实,但主流的科学观点一致表示,全球变暖并不是一个炮制出来的阴谋。IPCC官员去年12月4日发表联合声明,重申了全球变暖是不容置疑的事实。声明指出,全球变暖是全世界无数的独立研究机构多方观测的结果,并不依赖于单一实验室。陆地、大气、海洋以及冰雪覆盖的地区,都显示了这种趋势。
 
由于气候系统的内在复杂性,没有人可以百分之百地肯定人类活动是导致全球变暖的罪魁祸首。即使IPCC在其2007年的评估报告中也只是表示,自20世纪中期以来,大部分已经观测到的全球平均气温的升高,很可能是人为产生的温室气体浓度增加所致。科学家仍需进一步搜集数据,继续改进现有模型,以减少这种不确定性。但是,任何因为这种不确定性就加以否认甚至拒绝采取行动的做法,也是十分不科学的。
 
 
 
 
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