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近年来,我们都亲身感受到,气候似乎有些反常。天气会突然变化,从干旱到洪水、从寒冷到高温,让人难以适应。有关天气、气候的话题越来越多,其中全球变暖,被很多人所熟知。那么,什么是地球变暖,它与我们有多大关系呢?
危机开始
青藏高原,地球上最年轻、也是最广阔的高原,被誉为世界屋脊。它耸立于地球之巅,发育了众多冰川与河流,拥有牵动全球气候的惊人力量。然而,远古的青藏高原如今却显得更加青气氤氲——从印度洋吹来的季风正携带着更多的热量、夹带着比以往更多的水汽掠过高原上空。(图1)
西藏那曲县那么切乡,世代居住在这里的多吉家,与当地 最大的高山湖泊——错鄂湖为伴。然而,最近这些年来,错鄂湖却让她一家很苦恼。因为错鄂湖变得和从前大不一样,湖水不断在上涨。
湖水逐渐淹没了她家世代为生的牧场。被湖水一点点蚕食的牧场,变成了一片片沼泽地。
湖水上涨还危及到她家的房子,村庄被迫整体迁移,远离这个曾经世代相依的湖泊。
多吉的邻居普布家,还发生了奇怪的事情。他家的房子里,地面经常会莫名其妙地往外冒水。水把房子的地基都泡了。普布原以为是住在湖边的缘故,但是当他们把家搬到离湖更远的地方时,冒水的事情依然发生。
在那么切乡,因为冒水被迫搬家的有多户人家,而牧场被淹几乎每家都遇到了。而且,许多牧民家仍然面临着湖水上涨带来的威胁。对此,即使是村里最年长最有经验的老人也无法解释。一种不安的氛围蔓延了整个村庄。
其实,这里上涨的湖水来自冰川,由于温度升高,青藏高原冰川融化,高原湖泊受冰川融水补给,慢慢变大。而温度升高,冻土融化,使原本封冻的水从地下冒了出来。
对于这些,世代居住在高原上的居民未必清楚,但青藏高原的确在发生着历史记载上从所未有的变化:冰川在消融、冻土在解冻、沼泽在滋生。被称为地球第三极的青藏高原,已经敏锐地感受到地球变暖了。
地球的温度究竟升高了多少,使亘古不变的冰雪发生了融化?
为了解气候变化的规律,早在100多年前,人类就在不同的地区建立起了多个温度测量站,开始用温度计测量温度。
如今,全球有2万多个温度测量站,几乎遍布地球的每一个角落。它们能够准确测量出陆地、海洋和空中的温度变化。所有的测量数据通过面积加权计算,就可以得出全球的平均温度。
结果显示,最近100年间,全球地表平均温度上升了0.74℃。 (图2)
0.74 ℃,或许你会认为,这是一个微不足道的温度变化,因为任何一个季节和昼夜的温差都要比它大很多。其实,地球是一个错综复杂的体系,全球温度的细微变化,在全球不同地区,却表现出了极为不同的变暖轨迹。
赤道地区的平均温度变化并不大。但在北极,50年内平均温度却升高了大约7 ℃。在南极西南部,50年内升高了大约4℃。青藏高原,30年内升高了近1 ℃。而在许多海洋地区,海表以及海面以下3千米的海水也都在升温。
地球上的一切其实都相互关联。因此,0.74 ℃的升温,并非微不足道。它会因为不同地区升温的差异,对地球整个系统造成严重影响。这相当于地球发了一场低烧,这场低烧究竟带来了怎样的危害呢?
在地球上,有两个地方是气候变化的哨兵——南极和北极。
南极大陆,90﹪以上的地区被冰雪覆盖,拥有地球上最严酷的寒冷。然而,这里的坚冰却正在经历着大规模解体。2002年1月31日,一个巨大冰雪体从南极大陆西南部分离出来。让人难以想象的是,这个厚200米,面积3000多平方千米的巨大冰雪浮岛,在短短的35天后,居然彻底瓦解了。(图3)
这似乎离我们很遥远,它却给帝企鹅带来了灾难。帝企鹅是唯一能够终年生活在海上的鸟类,但它需要在稳固的海冰上筑巢,冰架的崩裂将葬送它们的家园,而那些还没有来得及学会游泳的企鹅幼仔,将会因此溺水身亡。
在地球另一端——北极,更多的浮冰也在消失,对北极熊来说,这可不是个好消息,因为浮冰是它们觅食、交配的场所。为了到达下一块浮冰上,它们不得漂游几十千米。一旦距离超过它们可能跨越的限度时,它们可能由于体力不支溺死水中。
位于北极圈内的格陵兰岛是世界上最大的岛屿。这个被巨厚冰雪覆盖的岛屿上美丽的冰中湖泊,并不是由降雨形成的,而是由冰融化而成。许多融水已经汇成了河流,把冰川劈成一道道裂缝。(图4)
在冰川下面,它们正在酝酿着可怕的危机。融水涌入冰缝,给冰川底部带来了夏季的热量,润滑冰川底部的岩床,进而动摇整个冰川,这将导致整个格陵兰岛冰盖逐渐向海洋移动。
科学家最为担心的是南极西部冰原和北极格陵兰岛冰川。它们都是陆地冰架,一旦融化,后果非常严重。像北冰洋上的海冰,属于海洋性冰架,融化不会引起海平面上升,而陆地冰架落入水中,相当于给水中加冰,将会导致海平面上升。
两极冰川的融化速度,将决定人类的命运。近百年来,海平面平均上升了17厘米。17厘米,看起来微小,但它却带来了巨大的影响。
基里巴斯是太平洋上由33个岛屿组成的岛国。最高海拔只有4米左右,居民住房距离海岸仅1千米左右,海平面上升正在吞噬着他们的家园。2011年,基里巴斯政府表示,将考虑举国搬迁至类似大型石油钻井平台的人工岛屿。
为什么海平面仅仅上升了17厘米,就让人们束手无策呢?
大海并不总是平静的,由台风引起的风暴潮,就是其中之一。这是一种由台风或热带风暴将海水推入海岸导致海平面异常升高的现象。海平面上升会使潮流和波浪增强,从而进一步放大风暴潮的威力。
距基里巴斯不远的岛国图瓦卢,最高海拔也只有4.5米。2000年2月,一场有史以来浪峰最高的潮水,几乎吞没了岛国上所有居民的家园。
在太平洋和印度洋,这样的岛国还有40多个,它们离海平面仅剩1米多,前途同样让人担忧。
印度洋上迷人的旅游胜地——马尔代夫,美丽的背后却暗藏着无奈。2008年11月,马尔代夫提出了将每年旅游业的一部分收入用来购买新的国土,做好搬迁的准备。(图5)
遭遇这种威胁的不仅仅是岛国,还有广大的沿海国家。
中国珠江三角洲,绝大部分地区海拔不到1米,有13﹪的土地处在海平面以下。如果海平面继续上升,专家推测,到2050年,海平面将比2000年上升30厘米,珠江三角洲将面临与图瓦卢类似的窘境。一旦海水越过防护设施,一半地区将会被淹没,中山、珠海等城市,都沦陷在海水之中,上千万人的生命将受到威胁。
全球有一半人口生活在距离海岸线50千米以内的沿岸地区。受到威胁的还会有更多我们所熟悉的城市。未来,地球变暖或许会使世界版图变成另一番模样。
在远离海洋的内陆地区,地球变暖呈现的却是另外一种影响。
寒冷的青藏高原,密集了高耸的山脉,发育了3万多条冰川,流域达10万平方公里。但是,这些看似岿然不动的冰川也在发生变化,即使是最寒冷的昆仑山和喜马拉雅山北坡也不能幸免。
海拔高达5400米的珠峰北坡,往日的不少冰川已经不复存在,而由冰川融化形成的雪水已形成了一条奔流不息的大河。(图6)
而由冰川融化形成的冰碛湖,正星罗棋布地分布在山谷之中。
据统计,珠峰北坡的绒布冰川,40年内退缩了近300米。而 黄河源头的哈龙冰川,25年内退缩了近1公里。在全世界,主要的20条大冰川都存在着明显退缩。这些冰川的融化意味着什么呢?
冰川是人类最宝贵的淡水资源。现在,虽然冰川融化增大了河水的流量,但冰川的长度和厚度在不断减少,如果这种趋势持续下去,最后的结局将是冰川消失,河流断流,人们守着河道却将无水可用。
甘肃民勤,这种担忧已经变为现实。民勤依靠祁连山冰川融水形成的石羊河的养育,原本是一片可耕可渔的绿洲。但现在,由于冰川融水的减少,石羊河已经变得干涸。赖以生存的植物不断减少,绿洲的生态环境已经岌岌可危。
现在,沙漠正在以每年20米左右的速度向绿洲推进,每年平均有4个月是风沙天气,有近一个月是强沙尘暴。水退沙进、沙进人退,许多自然村被迫迁徙,成千上万的村民沦落成了“生态灾民”。(图7)
民勤,中国西北风沙线上的桥头堡,正在艰难地阻隔着巴丹吉林和腾格里两大沙漠的扩张。未来,两大沙漠一旦合拢,沙漠总面积将超过10万平方公里,如此大面积的沙漠将会拦腰斩断河西走廊,到时中国华北乃至北半球的生态环境将受到极大威胁。(图8)
这就是地球变暖的力量。
更令人担心的是,长期形成的、人类已经适应的地球气候系统也正在因此发生巨变,人类还将面临越来越难以对应的气候。
天问大气
亿万年以来,地球始终以一定的倾斜角度面向太阳,导致赤道地区聚集了比两极更多的热量。这种热量分布的不均衡,构成了地球气候系统的原始驱动力。
大气受热会上升,而遇冷即下沉,地球表面由此形成不同的气压带。气压高低不同,便会推动大气运动。这种运动每时每刻都在进行,我们把这种大范围的空气运动称为大气环流。它把热量从赤道地区传送到高纬度地区,同时大气环流又会推动表层海水流动,将赤道地区的暖水带到高纬度地区,这种由表层洋流输送的暖水在高纬度地区蒸发从而温暖周边的大陆。而暖洋流由于蒸发导致热量和水分散失,使得表层海水温度降低、密度增大。于是这种变冷的咸水便会下沉,并从海洋深处返回赤道,这就是由温度和盐度驱动的深层洋流。于是表层洋流和深层洋流组成了庞大的海洋环流,它就像海洋中的河流,传输了地球一半的热量,我们的地球就像一个热能分配器,通过大气环流和海洋环流将热量从赤道地区传送到高纬度地区,从而保证了全球能量均衡。
由于大气中携带有水汽,在能量传输过程中便产生了降雨、台风、降雪等天气现象。正是这种能量传输,缔造了地球上的天气和气候。也缔造了复杂的气候系统。
然而,一旦这种能量传输过程发生变异,就会给人类带来灾难。
2005年8月底,一场时速达233公里的飓风“卡特里娜”正面撞击了美国新奥尔良。飓风过后,整个城市几乎泡在水中,很多屋顶被掀翻,全城停电、停水,城市运行系统陷入瘫痪,据统计,台风造成1000多人死亡,损失达1500亿美元。人类在灾难面前不堪一击。
近30年来,北大西洋表面海水温度仅上升了0.5℃,飓风的破坏力却增加了一倍。
灾难不仅发生在北大西洋,在东太平洋,情况同样糟糕。
2006年8月,第八号台风“桑美”向中国东南沿海袭来。让人没有想到的是,“桑美”居然在一天内连跳5级,演变成了风力达17级的超强台风。
从生成到登陆,短短5天时间,“桑美”就聚集了相当于上万颗原子弹的能量,猛烈撞击了福建和浙江沿海地区。
结果,“桑美”带来了一片狼藉。温州苍南县,在他们所信赖的避风塘,近23﹪的船只沉没,很多树木被连根拔起。福建福鼎,沿海20公里之内没有一间房屋幸免于难。损失达200亿元。这是历史上伤亡最大的超强台风之一。(图9-1、2)
然而,这仅仅是地球一次微不足道的能量传输和爆发而已。
但严重的是,地球长久以来处于平衡状态的能量传输,正在因0.74 ℃的升温而发生着新的变化。
地球上传统的热带区域,指的是地球南北纬23.5度之间。
但研究显示,最近30年,地球热带区域至少向南北两极各推进了2个纬度,相当于各扩张了200多公里。
热带加速扩张,冰冷的极地急速升温。热量分布出现新的变化,影响到了从赤道向两极的能量传输。于是,传输能量的大气环流开始变异。
变异的大气环流不会将水汽进行合理分配,相反,它却打乱了以往正常的水循环秩序,给人类带来更多的极端气候事件。
中国的雨带,初夏时主要位于江淮之间,到盛夏,北移到海河流域和华北地区。然而,2007年7月,雨水并没有像往常那样逐步北移,而是停滞在黄淮一带,并集中形成了暴雨。
由此,淮河流域爆发了1954年以来的第二大洪水。在济南,一场突如其来的暴雨让泉城变成了水城。
也正是在这个月,英国遭遇到200年一遇的大雨;印度尼西亚爆发了猛烈的泥石流;孟加拉洪水泛滥,一半国土被淹;热浪袭击欧洲中南部,造成数百人死亡;美国西部遭遇罕见高温,山林大火迅速蔓延;而处在冬季的南美洲则遭遇到了异常低温。
让人没想到的是,当北半球进入冬季时,气候灾害又来了。
2008年1月,大气环流持续异常,使冷暖气流出现了稳定对峙,不断交汇在中国江淮流域和长江以南地区的上空,形成了罕见的冰雪冻雨天气过程。
先是雨夹雪转暴雪,接着出现持续冻雨。4次连续袭击,使大半个中国都被压在冰雪之下,让人们遭受了长达一个月之久的低温雨雪冰冻灾害。(图10)
交通中断、通信中断、电力中断、物资供应中断、农业生产受损,1亿多人被卷入雪灾之中,直接经济损失超过1500亿。
风雪阻断了人们回家过年的旅程,在肆虐的雪灾面前,人们不禁充满了困惑,不是说地球变暖了吗?
事情并不矛盾。地球变暖是就全球平均气温而言,并不意味着发生在所有地区和所有时间。同时,它还意味着地球气候系统的剧变。大气环流异常,打乱了热量和水汽的正常传递,使冷暖剧变或旱涝急转的极端气候事件不断增多。
2010年上半年,中国就出现了这种剧烈转变。西南5省份刚摆脱特大干旱,接着连续遭遇暴雨袭击,洪涝齐发。在东北,持续罕见的低温5月结束,异常高温6月就接踵而至。
2011年,类似的情况又再次出现。6月之前,长江中下游地区发生了近60年来最严重的冬春持续气象干旱;进入6月后,这一地区遭受严重暴雨洪涝灾害,降水量为60年历史同期最多。
在非洲东部,60年来最严重干旱夺去了3万儿童的生命。而在泰国,连续4个月的洪水使首都曼谷变水城,900多万人受灾。
随着地球变暖,这种情况将会越来越多。气温升高的同时,使蒸发量增大,大气中容纳的水分将更多。温度每升高1摄氏度,大气含水量可提高约7%。这意味着需要更多的水汽,大气才能饱和,达到降水条件。如果达不到饱和状态,大气就会不断地吞噬水分,并封存在大气中,水汽不会以降水形式落下,这就使得陆地更加干燥,形成干旱。而一旦大气的含水量达到饱和状态,达到降水条件,就会发生降水。降水强度 会因此加强,从而可能导致洪涝灾害。
2010年初,欧亚遭遇到了一场极寒天气,亚洲黄渤海遭遇了30年来最严重冰情。仅仅两年后的2012年初,极寒天气又一次袭来。欧洲部分地区出现百年来最低气温,亚洲日本与韩国遭遇暴雪频袭,中国内蒙古最低气温跌破零下40℃。反常的天气让人疑惑,地球究竟是变暖还是变冷了?
其实,地球变暖恰恰是这次极寒天气的深层次原因。
旱涝急转、冷暖剧变,人类在付出更多代价的同时,也将越来越难以应对。
但危害不仅仅如此,地球变暖还造成了生态系统、粮食生产和人类健康等方面新的危机。
亚马逊河是世界上流域最广,流量最大的河流。然而,在2005年夏天,也出现了罕见的情况,由于持续干旱,亚马逊河多条支流干涸,因此,亚马逊热带雨林也经历着前所未有的危机。极端高温带来了一系列连锁反应。最初是干旱,紧接着是大火,2005年夏天的大火过后,超过2500平方公里的亚马逊热带雨林被严重烧毁。森林减少,涵养水源能力降低,由此带来降雨减少,热带雨林将陷入新的死循环,这是我们任何人不愿看到的。(图11、12)
珊瑚礁,海洋中的热带雨林,其面积不足海洋的四百分之一,却养育了全球四分之一的海洋鱼类,是世界上古老而又活跃的生物群落。它对水温的变化极为敏感。
1998年,全球16﹪的珊瑚遭遇到了灭顶之灾。多姿多彩的珊瑚,变成了光秃秃的骨架。原因仅仅因为海水温度异常升高了近1℃。珊瑚的死亡消失,又直接导致了大量鱼类的死亡。(图13)
而更加可怕的是那些悄无声息的变化。随着地球变暖,陆地上的植物将会提前开花。这给一些鸟类和昆虫带来了麻烦。如果它们按照以往的经验去寻找食物,说不定会挨饿甚至死亡。而植物的授粉也会因此受到影响。为此,它们必须及时调整自己的生物钟,开始新一轮的适者生存训练。
与此同时,植物向凉爽地方迁移的行动已经开始。据统计,最近50年,全球植物版图平均每10年往极地迁移6公里。
由于树木的寿命很长,需要花费很长时间来繁殖,一些来不及迁移的植物可能会被“热死”。
但是,害虫们却活跃起来了。它们趁虚而入,侵蚀着来不及迁移的脆弱物种。地球变暖打乱了处于微妙平衡中的生态关系。相当多的物种因此面临生存危机。
人工培育的物种也在发生变化,其中就包括我们赖以为生的粮食作物。它们的生长边界正在向高纬度地区扩张,有可能带来更多的收成。然而,这却无法弥补高温、干旱、洪涝等极端气候所带来的损失。
人类也不例外,高温酷暑正在考验着人类的体温调节系统。据估计,世界每年因热浪致死的人数达百万以上。
地球变暖也有赢家。据世界卫生组织报告,过去30年间,发现了30多种新的或是死灰复燃的严重传染病。
更加可怕的是,被冻结的古老病菌会随着冰川融化而复活。候鸟的迁徙,有可能把它们带到人类身边,甚至有朝一日,会随着沙尘暴大范围传播。
地球变暖带来的农业和粮食安全、生态安全、水资源安全、公共卫生安全等问题,其实,还远不止如此。地球似乎在变得面目全非,它带来的负面影响,正在把人类卷入一个可怕的漩涡之中,这就是世界面临的危机。
那么,这是地球变暖脱离了气候变化规律带来的危机吗?如果是的话,那么又是谁使地球变暖了呢?
真相追踪
作为太阳系的一颗行星,地球的温暖,来自于太阳。然而,地球在接受太阳辐射的同时,也在不断地向太空放射热量。如果不考虑其他因素,当辐射达到平衡时,地球的平均温度应该是-19 ℃,同时,昼夜温差巨大。
类似的情况现在就存在于月球上。在月球表面,昼夜平均温差高达260℃以上。
但与月球不同的是,地球的大气层,改变了这一切。
人类肉眼看不见的大气层,能够透过太阳的短波辐射,同时又会吸收地球向外的长波辐射,并将它反射回地球,从而阻挡了地球的热量散失。这种保温作用的结果,使地球平均温度达到了14 ℃。这种大气层对地球的自然保温效应,就是我们常说的温室效应。
正是由于太阳和大气层的共同作用,才使地球成为一个适合生命生存的星球。
在大气层中,能够产生温室效应的,并不是占含量优势的氧气和氮气,而是水汽、二氧化碳等微量气体。在所有温室气体中二氧化碳最为重要,是驱动地球冷暖变化的重要力量。
在地球近46亿年的生命史中,陆块曾经分分合合。这种剧烈的地质构造活动,通过海陆分布的改变,强烈地影响到地球上的能量传输。同时,地质活动引发的大量火山爆发,也在大幅度改变着大气中二氧化碳的含量。两者的共同作用,使气候发生了剧烈变动。造成地球在无冰的水球和冰封的雪球之间来回转变,每段过程可能历经几亿年,平均温差达几十度。
大约4000万年前,随着印度板块与欧亚板块碰撞的结束,地球开始稳定为现在的海陆格局。
此后,随着海洋和生物的吸收,大气中二氧化碳含量不断减少,温度也在不断下降,地球进入一个新的大冰期。它大约开始于250万年前,两极常年被冰雪覆盖,我们称之为第四纪大冰期。从此,地球气候出现了周期10万年的冷暖变化,平均温差5 ℃左右。触发这种变化的是一种微妙因素:地球轨道参数的变化。地球在公转时轨道的形状、地轴的倾斜角会发生微小的周期变化,而且地球自身也在发生周期摆动。三种因素叠加形成的轨道变化作用导致地球高纬度地区季节受热出现周期变化。一旦高纬度地区夏季受热减少,冬季积累的冰雪不再消融,冰雪反射阳光使地球变得更冷,由此,启动冰期开始。当轨道变化继续,地球又会重获温暖,迎来间冰期,整个过程在二氧化碳的反馈作用下扩展到全球。于是,地球便出现了周期性的冷暖变化。
在10万年周期中,大部分时间处在波动的冰川积累期,间冰期短暂,大约只有1万多年。到20世纪,间冰期已经持续了1万多年。如果周期准确,人类所处温暖时代应该快结束了。
但是,英国一位电气工程师柯兰达却发现了相反的情况。1938年,他报告说,1890年~1935年,陆地平均气温上升0.5℃。他认为,这是由人为二氧化碳温室效应造成的,这种变暖可能会持续下去。因为人类排放二氧化碳还在继续增加。
他的结论遭到广泛质疑。大多数科学家认为,气候可能受太阳活动影响,发生着间歇性波动,这种变暖是暂时的,地球将可能迎来下一个冰期。
在这种观念影响下,为了应对寒冷时期的战争,美国军方甚至在格陵兰修建了军事基地进行军事和气候研究。这个军事基地被官方称作世纪营,曾有200多人在这里生活。(图14)
当时,只有近100年的可靠温度记录,似乎也无法支持地球持续变暖的说法。因此,认为人为温室效应会使地球变暖,就需要拿出证据。这引起了美国加州理工学院基林博士的兴趣。
1957年,科学家在夏威夷岛的蒙那罗亚建立了直接测量温室气体的观测站。这个地方很少受人类活动影响,能够反映出地球大气中二氧化碳的变化。基林根据测量发现大气中二氧化碳浓度正在逐年升高,并且认为这与人类工业排放有关。
然而,反对者提出了新的理由。大气中原本就有二氧化碳产生,凭什么理由认为浓度增加与人类工业排放有关呢?恰巧,一种来自核武器研究的技术,追踪出了碳元素的活动轨迹。科学家发现,自然界中循环的二氧化碳与燃烧化石燃料产生的二氧化碳,这两者的碳原子有点不一样。正是通过这个微小的差别,证明了大气中增加的二氧化碳是来源于化石燃料的。
因此,基林有足够证据证明,人类工业排放的二氧化碳正在使地球变暖。然而,这个今天看来具有里程碑意义的事件,在当时却没有受到重视。
气候是在发生周期变化,似乎更容易使人信服。
幸运的是,计算机技术的发展,让气候研究有了突飞猛进的进步。科学家可以假设各种前提条件,采用电脑模型来预测气候。1995年,科学家成功模拟出20世纪的温度和二氧化碳浓度变化之间的关系。模型显示,温室效应正在按照模型预测的方式发生作用。这意味着,科学家从自然气候变化中成功检测出了人类的影响。从此,人为排放二氧化碳使地球变暖的观点逐渐成为主流。(图15)
然而有科学家认为,变暖有可能是太阳活动变化,特别是太阳黑子造成的。当太阳黑子爆发时,太阳辐射增强,这会 导致地球温度上升。这存在着11年的活动周期。事实真是这样吗?
1000多年来地球温度的变化曲线,其中大部分时间的变化与太阳活动相符。但从1960年开始,却逐渐脱离了太阳活动的轨迹。(图16)
科学界仍在争论,但对公众来说,自己的感受才是最重要的。1980年以后,气温逐渐升高,异常炎热和干旱的天气经常出现,加上媒体的报道,更多的公众也开始相信,地球的确在变暖。
由于认识到潜在的全球气候变化问题,世界气象组织和联合国环境规划署于1988年建立了政府间气候变化专门委员会,简称IPCC。它的作用是在全面、客观、公开和透明的基础上,评估与了解人为引起的气候变化、这种变化的潜在影响,并评估适应和减缓气候变化方面的科技和社会经济信息。地球变暖的问题逐渐被公众和媒体关注的同时,科学家正在积极寻找地球变暖的成因。
新的证据不断地被发现。其中最有力的是取自南极的冰芯。在冰川形成的地方,由于温度很低,雪来不及融化,被压缩成冰,积存在冰中的空气跑不出去,于是冰里便保存了当年的空气。研究这些空气,能够找到二氧化碳和温度之间的关系。
从南极冰芯中,科学家得出了42万年来二氧化碳的浓度变化图,温度的变化与其相一致,符合冰期、间冰期循环的自然规律。但近百年来,二氧化碳浓度却急剧增加,远远超出了几十万年的自然规律。与这相对应的是,全球的温度也随之升高。(图17)
而二氧化碳取代自然因素引起地球变暖的时间,正是工业革命萌芽的时期。从那时起,人类进入了大量使用煤、石油、天然气等化石燃料的时代。地下的化石燃料,实际上是封存的太阳能。工业革命使得人类把它变成了24小时都可用的能源。这种能源在提高生产力的同时,也使那些埋藏在地底下,几千万年都不参与循环的碳得到了集中释放。(图18)
现在,人类已经用碳成瘾,能源消耗彻夜不停才能满足需要。看似平常的日常生活,却累积消耗了大量的化石能源。
在舒适的空调房间里看电视,每两个小时的耗电量,相当于要燃烧掉1千克煤炭。
即使许多看起来与化石燃料无关的物品,也在间接消耗化石燃料产生的能源。就矿泉水而言,生产包装瓶和水,以及运输和回收,都需要消耗大量化石燃料。消费一瓶矿泉水,相当于消耗掉小半瓶石油。
其实,产品的每个环节几乎都在消耗化石燃料、排放二氧化碳,这一过程,我们称为碳足迹。生产一件250克的纯棉T恤,所需棉花在种植时消耗化肥等生产资料,相当于排放1千克二氧化碳,纺织、染色、制作过程排放1.5千克二氧化碳,运输环节排放0.5千克二氧化碳,使用时洗涤、熨烫排放4千克二氧化碳,整个过程共排放二氧化碳7千克,是T恤自身重量的28倍。
大到工业企业,小到一件T恤,从社会运行耗能,到生活消费耗能,所有的碳足迹累积起来,其排放的二氧化碳数量十分惊人。
如果把全球人均一年排放的二氧化碳压缩成固态的干冰立方体,在工业革命初期,边长约30厘米,重40千克左右;而在2008年以后,边长则增大到近1.5米,重量超过4吨。
工业革命前,人类种植、饲养使用所需的燃料一直受限于地球接收的日光,但现在我们却能不受限制地挖掘地下埋藏的碳能源,人类每年使用的能源相当于过去几百年所积累的。深埋地下的碳不停地被释放,使大气中的二氧化碳越积越多,由此造成的增强的温室效应导致地球温度迅猛提升。
工业革命初期,地球上只有10亿人,但现在,已经迅速膨胀到67亿人。并且工业化程度大大增加,又在进一步加速二氧化碳的排放。
百年内快速升温0.74 ℃,正在使气候偏离几十万年来的自然规律。现在,已经是人类为了挽救自身必须全力行动的时候了。
联合国政府间气候变化专门委员会在第四次评估报告指出,地球变暖“很可能”是由于过多的人为温室气体浓度增加导致,可靠性在90﹪以上,在第三次报告中仅用了“可能”一词。这却是国际科学共同体对人类最严厉的一次“气候定罪”。面对人类自己造成的气候变化,人类应该采取怎样的行动,才能避免这一危机呢?
路在何方
1992年6月,150多国元首聚集巴西里约热内卢,举行联合国环境与发展大会。在此次会议上,各国签署了一个具有划时代意义的共识——《联合国气候变化框架公约》。从1995年起,每年都召开《公约》缔约方会议,旨在加强应对气候的合作,共同应对气候变化的危机。到2011年,已经召开了17次会议。
《联合国气候变化框架公约》目标是将大气中温室气体浓度控制在安全范围内。并在《京都议定书》中,规定了各国具体的减排任务和步骤。
地球变暖是一个全球问题,但各国角色不同。
发达国家以排放为代价发展起来,是主要的温室气体排放国,其目前人均排放仍然很高,而占世界人口大多数的发展中国家,其排放仅占很少一部分。
由于历史责任不同,公约因此确定了“共同但有区别的责任”原则。即发达国家有率先大幅度减排的任务,并有义务向发展中国家提供应对气候变化的资金和技术。
而发展中国家应根据本国国情,在发达国家资金和技术转让支持下,努力适应气候变化,尽可能减缓温室气体排放。
遗憾的是,《公约》签订以后,不仅情况进展缓慢,而且许多发达国家的排放不减反增。然而,变暖的情况却不容乐观。
联合国政府间气候变化专门委员会,简称IPCC,每隔四五年公布一次报告,对世界上有关气候变化最好的科学、技术和信息进行评估,提供这方面最权威的数据信息。IPCC在最近一次报告中指出,20世纪后半叶可能是过去1300年中最暖的50年。而且如果不加以控制,到21世纪末,地球平均气温可能升高6度以上。
化石能源,成就了人类的现代化。然而,繁华的背后,气候转变的计时却已经启动。
专家推估,只要地球温度上升1度,部分野生动物就会濒临灭绝,物种被迫迁离驻地甚至灭绝;上升2度,有3成的动植物绝迹,各地干旱,饥荒,珊瑚白化,人类面临生存危机;上升3度,3成海岸湿地将会淹没,热浪,干旱,上亿人无水可用;上升4度,亚洲、非洲、低洼三角洲每年洪患不绝;上升5度,超过4成的动植物将会灭绝;一旦全球温度升高6度,人类及大多数物种都将会灭绝。
更为可怕的是,气候将有可能因为升温而发生逆转变化。
一旦升温超过某一个临界值,气候系统或许会发生反方向的突变:地球变冷,并迅速陷入一个寒冷的冰期。
对此,历史曾有见证。距今约一万二千八百年前的新仙女木时期,气候在升温的过程中,突然出现了急剧转变,短短几十年内,平均气温骤降7 ℃以上,并持续了1000多年。
那么,地球温度在上升过程中,为什么会突然逆转,出现急剧降低呢?
答案在海洋中。当时,海洋环流中的北大西洋暖流遭遇到了意想不到的事情。气温升高,冰期时遗留下的北美洲冰湖融化溃决,大量淡水涌入北大西洋,冲淡了海水。
海水由于密度减小不能继续下沉,导致北大西洋暖流循环减慢并最终停止。结果,两岸大陆失去了暖流带来的热量,出现急速降温,冰川开始扩张。由于冰川反射太阳热量,又进一步加速了降温,最终使北半球陷入一片冰天雪地。
现在,虽然北美洲的冰湖已经不复存在,但却存在着另外一个巨大的隐患——位于北极区域的广袤冰盖。如果这个冰盖融化一半以上,同样可能引发北大西洋暖流的改变,重现新仙女木时期的气候浩劫。
到那时,寒冷的冰期气候将在极短的时间内到来,人类很难迅速适应,那也将是人类现代文明从未遭遇过的灾难。
我们无法预言,这种超出自然节律的未知气候变化,对包括人类在内的生态系统来说,将会意味着什么。
曾有一部名为《后天》的电影,讲述了地球变暖带来的可怕场景,指的是北大西洋暖流停滞后,全球变冷的景象,它的原型就是新仙女木时期。不过,出于戏剧化需要,它将气候变冷的速度大大加快了。但它同样给我们提出了警告,如果变冷一旦到来,人类将很难快速适应,那将是可怕的灾难。这绝不是危言耸听。可以说,人类正处在应对地球变暖、防止气候突变的紧要关头。
2009年,联合国召开哥本哈根大会,这场史上聚集全球最多领袖的气候大会,最终无法达成挽救人类的气候协议。不过与会代表达成了一个初步的共识,即人类应该努力,控制全球气温升幅与工业化之前相比不超过2 ℃。
2 ℃,这是气候可能失控的危险临界点。这意味着人类的二氧化碳排放空间只剩下8000亿吨。而现在,人类每一秒钟的排放就超过800吨,同时自然界大约能吸收其中一半。如果以此计算,人类扭转气候危机的时间仅剩50年左右。
要赢得更多的时间,人类需要尽快减缓、稳定、直至减少二氧化碳的排放。
为此,人类进行了各种努力和尝试。
在华能北京热电厂,一种试验正在进行。这里的二氧化碳没有排放到大气中,而是被收集压缩成干冰,变为新的资源。
也有人在试验将二氧化碳捕捉并封存在地底下。
使用化石能源而大幅度减少向大气中排放二氧化碳,这会是最终的解决办法吗?我们暂时还无法回答。
其实,最好的办法是,使用不排放二氧化碳的可再生能源替代化石能源。过去,我们把电变成风,现在,人类正在把风变成电。(图19)
太阳无时不在,它每小时投射到地球的能量,够全人类消耗一年。位于甘肃的大唐武威太阳能电站,数千个太阳能电池板,正在捕捉这种源源不断的能量。不再埋头挖掘化石能源,把目光移向天空,这将是希望的开始。(图20)
以地球变暖为主要特征的气候变化问题,本质上是发展问题。然而,地球上每个人都有平等发展的权利,符合道德的选择是,发达国家立即减少消耗,发展中国家逐步减少消耗,直到最终都大幅度减少化石能源的使用,从而彻底减缓地球变暖的进程。
然而,在具体应对措施上,各国仍存在分歧。但是,与其争论,不如行动。
中国决定,到2020年,单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40﹪-45﹪。作为一个负责任的大国,中国的自主行动已经开始。
华能玉环电厂,相比传统煤电厂可节煤五分之一。其中的核心是使用了世界上最先进的百万千瓦级超超临界燃煤发电技术,它来自于中国自主研发。为寻求绿色发展,中国的企业行动正在进行。(图21)
为了更彻底地实现节能减排,淘汰落后产能;关停小火电机组;淘汰落后炼铁产能;关闭小煤矿。中国正在克服许多难以想象的困难,转变发展方式并在积极寻找新的低碳发展模式。
中国低碳城市的试点之一浙江省杭州市正在探索既发展经济,又应对气候变化的可持续发展模式。杭州将西溪湿地打造成科普公园,既保护水源、物种和生态,又在努力探寻一种人与自然和谐的生活方式。(图22)
低碳城市需要培育低碳产业。在富春江环保热电厂,利用生活垃圾发电,并将热蒸汽提供给附近的工厂,实现了低碳循环。这里告诉我们,废物也可以资源化。
长江三峡水利枢纽工程是世界上最大的水利工程,也是最大的节能减排工程。它不仅把水能转化成电能,而且通过蓄水使水运替代陆运,相当于每年减排二氧化碳1亿多吨。(图23)
为减少对化石能源的依赖,中国已经成为可再生能源增长速度最快的国家,其中,水电和太阳能都位居世界第一。
然而,可再生能源发电本身的不稳定性,需要电网综合调配来解决。在上海,通过国家电网的智能输电,合理调配水能、风能等电力,使上海清洁能源比例超过了50﹪。
但面对地球变暖的挑战,人类需要改变的不仅仅是生产方式,还有我们的消费方式。
在北京市海淀区一处节能灯换购点,通过财政补贴,一个节能灯只需要一元钱。把白炽灯换成节能灯,能节电70﹪。以补贴作为鼓励,中国将逐步替换白炽灯。
其实,为普及节能产品,推广节能建筑,发展公共交通,推行环保汽车,中国政府都给予了大范围的补贴,用以鼓励低碳生产、促进低碳消费。
实际上,树木不仅保护生态,还能吸收二氧化碳。一棵生长50年的普通树木,能吸收上百吨二氧化碳。中国创造了世界上最大的人工林,并通过森林管理,保护这种气候调节机制。
观念和意识到位,才会有行动力。浙江省余姚市东风小学,从1991年开始,每周都设置了一节“节能环保”课,进行启蒙教育。
同时,开展节能“1+6”活动。每一个学生,不仅自己参与节能行动,还要带动6位以上的亲属或民众参与其中。
不仅如此,许多大型活动也正在成为新的推动力量。2008北京绿色奥运会的举办,不仅集中体现了中国先进的环保技术,更广泛地传播了节能环保的意识。并且,随着2010上海低碳世博会的举办,如今低碳、环保的意识正在逐渐转变成民众的自觉行动。
现在,即使在农村,居民也开始住上自己生产能量的房子。(图24)
作为负责任的消费者,我们个人又能做些什么呢?
尽量选择节能电器;使用节能灯;夏季时空调调高一两度;减少待机,及时关闭电源。
节约用水;少开一天车,选择公共交通;少用塑料袋,使用环保袋;甚至,少喝一次瓶装饮料;少买一件衣服……
这就是低碳生活方式。
如果我们改变一下习惯和消费,反过来又会促进生产方式的变革,所有这些累积起来,效果将巨大无比。
如果我们培养与地球更和谐相处的方式,到21世纪末,地球平均气温升幅达到2℃的风险会大大降低,人类也将来得及适应。
如果我们现在就开始反思,并付诸行动,这种改变未来的力量,就把握在我们自己手中。
从现在开始行动,减少温室气体排放,减缓地球变暖,还为时未晚。