作者:钱维宏 来源:科学时报 发布时间:2010-5-20 9:40:44
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钱维宏:气候变化问题应该及早在科学上找到答案
 
国际社会对气候变化的争议愈演愈烈。继有关国际科学组织发表各种声明以来,近日(5月7日)美国《科学》杂志又刊登255名美国科学院院士关于“气候变化与科学公正性”的公开信。
 
气候变化的科学争论焦点主要集中在近百年气候观测事实证据的完备性、人类活动与自然因子作用的相对大小、气候模式预测和利用模式评估未来气候变化趋势的可靠性以及气候变化影响的严重程度等方面。这封公开信是在指责气候变化怀疑论者不应该对全球科学家政治攻击。这说明气候变化科学问题已经转变成政治争论。
 
解决政治争议,当然有不同的途径。气候变化毕竟是科学问题,应该及早在科学上找到答案。找答案不是建立庞大的组织开展群体争论,而是依靠在气候变化第一线的科学家,特别是从事百年到千年气温变化研究的科学家。
 
科学正是要证明事件和事实。到目前为止,很多的科学结论确实多来自实验室,那是在很多假定、理想化甚至抽象的环境条件下得到的。真实的气候系统是非常复杂的,包含了相态变化和物质与能量的交换。气候系统中的温室效应是不能与实验室内的温室效应和计算机模型温室效应直接比拟的。科学家可以犯错误,但要少犯世界观和方法论的错误。
 
人类科学发展进程中确实有过错误的共识,但那是受到客观条件和世界观的局限。为了避免历史上为共识所导致的错误,今天人们就要自觉地听取不同的意见,甚至听取批判者的意见。伽利略、巴斯德、达尔文和爱因斯坦等著名科学家所走的是从“理论—实践—理论”反复进行的艰苦道路。实践就是遭遇挫折和广泛听取意见的过程。科学真理能够被这少数人认识,是因为他们敢于面对挫折和听取批评意见的结果,而非共识所推行的。在自然科学上,有些理论是经得起大量重复试验和观测数据证明的。但气候变化的观测资料太少,任何气候变化的理论与要达到“事实”的距离还非常遥远。人类不能把这样的长时间数据建立在人造模型结果上和不全面的代用数据上。
 
科学技术的发展大大推进了人类对自然的认识。比如,星球年龄是基于地壳岩石生成以来放射性同位素随时间衰变测定的。这个数据并不代表地球起源理论。到目前为止,人类对自然的认识仍然非常有限。数学上的非性线问题并没有得到很好的解决,物理上的复杂现象并没有得到很好的认识。气候系统中有气体、液体和固体,是一个非常复杂的非性线相互作用系统。在解释自然界的宏观现象中,很多结论仍然不是科学的理论,而是假说。宇宙大爆炸理论只是一种猜想。包括地球上恐龙灭绝的原因也还没有得到很好的解释。现代科学划分得太细,缺乏一个大的构架把从天到地的观测数据摆放到它应有的位置。
 
人类的欲望太强烈了。在欲望驱使下,人类持续改变着环境,也改变了局地气候。在现代技术下,人类在地球上无所不到,对生态系统确实构成了威胁。人类活动对全球平均气温的改变量还没有得到具体数据。气候永远在变化,过去是变化的,未来还将变化下去。科学不是东风压倒西风,也不是西风压倒东风,更不是口头争论就能够决定胜负的。科学要以事实为依据,以理服人。
 
全球变暖是事实,这个冬季经历了赤道太平洋的厄尔尼诺事件是事实,北半球环球条带的干旱与雨涝是事实,华盛顿多雪的冬天也是事实。但这些事实形成的原因并不一样。全球增暖不能解释局地干旱、雨涝、热浪和低温。这些持续性极端气候事件是热力对比分布下的产物。全球气温变化滞后于太阳辐射变化,滞后于海温变化,但全球气温变化并不滞后于大气二氧化碳浓度的变化。
 
地球变暖是一个不争的事实,争论是在双方或多方都没有分解出增暖的观测数据中有多少来自自然因素,又有多少来自人类影响,用百分率信度不容易让更多的人理解。无论地球是变暖还是变冷,对人类的影响都具有两面性。
 
人类要立即行动起来解决环境变化的根源,而不是解决气候变化的根源。解决环境问题就是约束化石燃料的燃烧。有几个问题确实已经到了要澄清的时候:
 
(1)近百年气候观测事实证据的完备性。尽管有“气候门”事件对数据的怀疑,但国际上有了多条近百年的气温数据,它们之间的差异并不算大。这些数据都表现出1976年以前的冷期,那时冬季河流的结冰现象比现在明显,渤海也是在30多年前有过今年的冰冻。这些都反映出,气候在变化,特别是有几十年的周期变化。
 
(2)人类活动与自然因子作用的相对大小。1850年以来全球气温上升的趋势是每百年0.44度,这一趋势中可能含有人类活动的作用。20世纪全球增暖的幅度大约为1度。如果把长期趋势都归结为人类活动,比值不到一半。
 
(3)现在迫切需要得到最近1000~2000年的可靠气温代用数据,以便定量估计从中世纪暖期到小冰期气温经历的下降自然变化。这种长数据也是认识几百年尺度的自然气候波动对0.44度趋势有多大影响的需要。
 
(4)要评估近百年来城市化特别是近50年来城市化的发展速率对0.44度趋势的影响,因为城市化直接影响了仪器观测的数据。
 
(5)人类土地利用直接改变了地球与大气之间的能量、质量,特别是水分交换的速率。水分不但会发生相变,也是地球上最大的温室气体。二氧化碳作为大气温室气体之一,在解释全球增暖的量值上仍然存在不确定性。
 
(6)气候模式的可靠性。尽管在温室气体驱动下,目前的气候模式能够把近百年的增温再现出来,但对于自然变化部分,如1910年代的冷低谷和1940年代的暖平台并没有再现出来。
 
(7)气候变化影响不但要考虑增暖,也要考虑降温。片面考虑气候变化增暖影响是无益的,也是不符合经济学方法论的。中国人的古训是“凡事预则立,不预则废”。遇事预,不只是预估一种结果,而是预估可能会出现的几种结果,对不同结果有所防范,才能立于不败之地。
 
(8)工业化以来人类使用化石燃料数量的阶段转折性与大气二氧化碳浓度变化拐点有确定的联系。这种联系反映出,大气二氧化碳浓度是人类化石燃烧的很好的记录指标。现代人类正利用前人所没有掌握的技术,加快燃烧地球地质时期沉积的气候资源。这不但对前人和后人不公平,也增加了地球环境的负担和生态环境的退化。
 
总之,全球近百年和近50年变暖趋势加大是一个不争的事实。工业化以来大气二氧化碳浓度增加记录了化石燃烧排放量也是不争的事实。全球增暖与大气二氧化碳浓度增加的因果关系还不明确。各种极端气候事件是气候系统内部热力对比形成的结果,不是全球增暖和全球降温的直接结果。气候变化是一个科学问题。人类活动和大气二氧化碳浓度增加是一个环境问题。人类为减少排放采取的行动,是明智的无悔行动。
 
采取行动的基础是科学。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)不直接作研究,而是对科学家的研究成果作出评估。我们欢迎IPCC和有关评估组织充分反映历史气候变化研究的多方成果,对未来气候预测也要有不同的方法和不同的意见。这样的评估是对未来负责。在评估中还要说明科学存在不确定性。我们也欢迎美国《科学》等国际顶尖刊物发表更多的科学观点,用事实代替争论。(作者系北京大学教授)
 
《科学时报》 (2010-5-20 A1 要闻)
 
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