全球變暖究竟是人為造成的,還是自然發(fā)生的?
綜合前述各種信息,科學(xué)家重建了過去1000 多年中北半球的氣候變化情況。結(jié)論是,20 世紀(jì)以來的全球變暖是過去1000多年中都從未有過的異?,F(xiàn)象,而到了20 世紀(jì)90 年代以后,全球變暖更是變本加厲。這一研究結(jié)果如今雖然仍存爭議,但已為大部分科學(xué)家所接受。
今天,大約已經(jīng)無人懷疑大氣中的二氧化碳含量正在迅速增加這個事實。然而,問題的核心是:全球變暖究竟是人類造成的,還是自然發(fā)生的?
科學(xué)家認(rèn)為,影響全球溫度變化的因素有三大類。第一類是人類活動所產(chǎn)生的溫室氣體在大氣中的累積,以及浮質(zhì)的影響。浮質(zhì)是空氣中的微型懸浮顆粒,主要由硫酸鹽及硝酸鹽組成,由化石燃料的燃燒產(chǎn)生,有降溫的效果。第二類是天然的外部因素,比如太陽變化和火山爆發(fā)。太陽大約每10年發(fā)生一次改變,而火山大噴發(fā)所噴出的物質(zhì)之多,有時候足以遮天蔽日,導(dǎo)致周圍廣大地區(qū)大降溫。第三類是只發(fā)生于氣候系統(tǒng)之內(nèi)的一些相互作用,比如當(dāng)大氣中的熱量傳輸至冰山或者海洋時,就可能導(dǎo)致全球在100年的時間范圍內(nèi)明顯升溫或者降溫。
影響氣候系統(tǒng)的因素是如此之多,相互之間的作用又是如此復(fù)雜,究竟哪一種因素的影響更大呢?為了回答這個問題,科學(xué)家將種種因素引入超級計算機(jī)進(jìn)行模擬,得出的結(jié)論是,人類活動所產(chǎn)生的溫室氣體不僅會影響全球氣候,而且這種影響可能比自然因素更大,以至于占到總體影響的90%以上。
其實,回答誰是全球變暖的“真兇”這個問題,或許沒有人能比美國科學(xué)家查爾斯·戴維·基林更具權(quán)威性了。早在50 年前,即1957 年,基林就開始著手調(diào)查工業(yè)化產(chǎn)生的二氧化碳等溫室氣體在大氣中的累積情況。他在夏威夷的一座山頂上開始了測量工作。這是一塊貧瘠的熔巖地,海拔3000 米以上,不過卻是理想的測量地:測量大氣中二氧化碳含量的理想地點必須遠(yuǎn)離城市,因為城市正是二氧化碳的主要產(chǎn)生地;同樣也必須遠(yuǎn)離植物,因為植物要吸收二氧化碳。
為什么要測量二氧化碳的含量呢?與大氣中的主要氣體——氧和氮相比,二氧化碳的含量其實微不足道,然而,經(jīng)過一種物理“事故”——溫室效應(yīng)之后,二氧化碳的后果就被放大了。
溫室效應(yīng)的最形象的例子也許要算地球本身。如果沒有溫室效應(yīng),地球應(yīng)該是一團(tuán)凍冰。事實上,在來自太陽的能量中,大約一半的光線在到達(dá)地表前就被散射和吸收,其余的則以熱能的形式被輻射。如果沒有溫室效應(yīng),這些熱能將逃逸回太空,地球的平均氣溫將只有-17.8℃,地面就不會有水而只會有冰。而這種狀態(tài)之所以并未出現(xiàn),正是歸因于溫室氣體(能導(dǎo)致溫室效應(yīng)的氣體)的存在。二氧化碳和甲烷,水蒸氣和云,都能捕獲逃逸的紅外輻射能,溫室效應(yīng)的最終結(jié)果就是將地球表面的平均溫度提升到了15℃。
那么,大氣中二氧化碳的增加是否是由人類活動導(dǎo)致的呢?自工業(yè)革命以來,二氧化碳這種典型的溫室氣體增添了一大類不斷增長的新來源——像煤、石油和天然氣這樣的化石燃料。當(dāng)化石燃料燃燒時,它們釋放的碳原子和空氣中的氧原子結(jié)合生成二氧化碳。這樣,每當(dāng)我們開燈或者駕車時,實際上就是在往空氣中添加二氧化碳。這一點從下面的數(shù)據(jù)不難理解:在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束之時,大約10 億噸碳以二氧化碳的形式被排進(jìn)大氣中;到1957 年,變成了25 億噸;到現(xiàn)在,則已經(jīng)超過了70 億噸。根據(jù)溫室效應(yīng)理論,只要人類繼續(xù)大量燃燒化石燃料,空氣中的二氧化碳等溫室氣體的含量就會持續(xù)上升,全球變暖的趨勢就無法阻擋。
如果想了解溫室效應(yīng)走極端的后果到底有多可怕,火星和金星的異常惡劣氣候或許是一個明鑒。金星大氣層中的二氧化碳含量尤其高,因此金星表面熾熱得像是煉獄。火星則是另一個極端,其大氣很稀薄,其中的二氧化碳含量又極低,水蒸氣也少之又少,因此火星表面十分寒冷。
1957年3月,基林的測量工作開始了——抽取空氣樣本。他原以為空氣中的二氧化碳濃度會穩(wěn)定不變,但實際情況卻是濃度一連好幾個月持續(xù)上升,然后開始下降——從5月到9月都在下降,接著又開始上升?;趾芸煲庾R到這沒有什么好奇怪的——他所測得的其實是地球的呼吸節(jié)奏。每到春季,植物繁茂,它們大量吸收空氣中的二氧化碳;而到了秋季,隨著植物腐爛,二氧化碳被重新釋放進(jìn)大氣層。
盡管如此,基林還是發(fā)現(xiàn),就總體而言,大氣中的二氧化碳濃度在逐年增加。到1997年,濃度竟然已經(jīng)增加了13%。
然而,基林的測量數(shù)據(jù)只包含了四五十年的信息,而人類使用化石燃料已有160 多年的時間,而且都處在工業(yè)革命期間。于是,有科學(xué)家想:在格陵蘭和南極洲的巨大冰架中一定隱藏著工業(yè)革命時期乃至之前時期的二氧化碳的情況,或許可以到那里去尋找答案。不出所料,他們?nèi)〉昧酥卮蟮陌l(fā)現(xiàn)。在鉆取的冰芯中,他們發(fā)現(xiàn)了氣泡——保存著過去年代地球大氣的“時間囊”。對這些“化石大氣”的分析結(jié)果顯示,在1957 年以前,大氣中的二氧化碳含量明顯低于現(xiàn)在。另一方面,大氣中二氧化碳含量的飆升正是始于工業(yè)革命之初。
接下來的研究,將這一信息時間段又大大推前?,F(xiàn)已查明,目前大氣中的二氧化碳水平比過去45 萬年中的任何時候都高,而在過去150 年或100 年中又尤其高。這其實不足為奇,畢竟人類擁有地球上最大的能量。地球上大多數(shù)可供人居住的地方都已經(jīng)被人類所耕種、建廠、居??;人類甚至能排山倒海,改變河道。地球?qū)θ祟悂碚f,簡直就是一座巨大的礦藏。
2007年,聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)發(fā)表了一份評估報告摘要,這份由全球130多個國家的2500多名專家參與、長達(dá)21頁的報告說,過去50年全球平均氣溫上升“極可能與人類使用石油等化學(xué)燃料產(chǎn)生的溫室氣體增加有關(guān)(這里的“極可能”意味著可能性超過90%)。這份報告不僅肯定地指出全球已經(jīng)開始變暖,而且認(rèn)為,不管人類現(xiàn)在如何控制污染,也無法阻止大氣升溫和海平面升高,這個趨勢將持續(xù)幾個世紀(jì)。