气候危机不是未来的问题

世界气象组织发布的《2021年全球气候状况》报告显示，去年六七月份，热浪与野火席卷北美西部；寒潮和强降雪在北美、俄罗斯和西班牙肆虐；异常降水频率越来越高，随之而来的洪水灾害在中国郑州、德国西部、比利时东部以及澳大利亚新南威尔士皆有发生；南美洲则承受了干旱带来的影响，水资源一度短缺，威胁当地人的生存。

我们已经到了必须面对气候危机考验的时候了。

政府间气候变化专门委员会的第六份报告在描述人类对地球造成的灾难性影响时毫不讳言，这份具有里程碑意义的报告的开篇摘要写道：“毫无疑问，人类的影响使大气、海洋和陆地变暖。”

自1880年以来，全球平均气温上升了1℃多一点，其中三分之二发生在1975年以后，大约每10年上升0.15～0.20℃。根据《巴黎气候协定》，要在21世纪末将全球温升控制在工业革命前不超过2℃的水平 （尽力不超过1.5℃）。

表面上看，1～2℃似乎不是很多，但考虑一下：温度每升高1℃，大气中的水蒸气含量就会增加7%，结果是：飓风给沿海地区带来了前所未有的风暴潮和降雨，毁灭性的降雨冲刷了重要的农田；世界各地千年一遇的洪水越来越多。气温每升高1℃，雷击次数就会增加10%～12%，结果是：出现越来越多的野火。当然，仅仅1℃就决定了你是否有水，因为在0℃时，它会变成冰。这就是为什么在许多专家看来，1.5℃已经成为全球变暖的危险界限。

即便是全球平均变暖1.5～2℃之间的0.5℃差距，《巴黎气候协定》的跨度和目标区别也是令人震惊的：与升温2℃相比，升温1.5℃的地球，城市地区面临严重干旱的人口将减少约6100万；到2050年，面临水资源短缺加剧的人口将减少1.84亿～2.7亿；可以防止150万～250万平方公里的冻土融化，而冻土本身是碳和甲烷的主要来源。

我们必须记住，气候危机不是在气温上升1.5℃时开始的，它是地球气候和天气模式长期变化的结果。近一个世纪的研究和数据，才让科学界多数人相信，人类活动可能会改变我们整个星球的气候。

从证明全球气温上升的早期研究，到使用包含80万年连续地球气候记录的冰芯，再到使用超级计算机进行气候模拟，我们来看看迄今为止气候变化研究中一些最重要的发现吧——

01 人类可以改变全球气候的早期迹象

早在古希腊时期，就有人提出人类可以通过砍伐树木、耕地或灌溉沙漠来改变温度和影响降雨。

在1930年代的美国沙尘暴之前，一种关于气候影响的理论一直被广泛相信，它认为“雨随犁至”，即耕作土壤和其他农业实践会导致降雨增加。这一观点现在已被质疑。

不管准确与否，这些感知到的气候影响只是局部的。人类能够以某种方式在全球范围内改变气候的想法几个世纪以来似乎都是遥不可及的。

02 1827年：“温室效应”理论诞生

英国人把工业革命带给了世界，开启了人类现代化的进程。第一次工业革命是以蒸汽机为代表的一场技术革命，同时也是一场能源革命，用煤替代了人力。18世纪中叶前，英国的煤产量在2000万吨左右。随着蒸汽机的广泛使用，到19世纪末，英国的煤最高产量达到1亿吨。“火车冒着黑烟，不仅损害田禾，使五谷不生，而且会毒害草地。乳牛听到火车的轰鸣声吓得都不出奶了。”所以狄更斯说，“这是最好的时代，也是最坏的时代”。

1827年，法国物理学家傅里叶提出，以阳光的形式到达地球的能量必须与返回太空的能量相平衡，因为加热的表面会产出辐射。但是他推断，其中一部分能量不能返回太空，而是在大气中保存，以保持地球的温度。他提出，地球薄薄的一层空气——即大气层——的作用就像玻璃温室一样，能量通过玻璃墙进入，但又被困在里面，仿佛一个温暖的房间。

03 1856年：二氧化碳吸热像海绵一样

1856年，科学家、女权活动家尤妮斯·牛顿·富特的研究进一步探索了这一理论。她使用玻璃圆筒的实验证明，在潮湿空气中，太阳的加热效应比在干燥空气中更大，而最高程度的加热效应发生在一个装有二氧化碳的圆筒里。尤妮斯的发现影响了爱尔兰科学家约翰·丁达尔。

3年后，丁达尔发现了不同气体在长波红外线辐射下吸热不等的现象，其中煤气（含二氧化碳、甲烷和挥发性碳氢化合物）吸收能量的效果特别好。他最终证明，单独的二氧化碳就像海绵一样，可以吸收多种波长的阳光。这就证实了大气中二氧化碳含量与后人所说的温室效应之间的关联。而丁达尔本人也被后世誉为“现代气候科学之父”。

04 1895年：发现二氧化碳和温度的关系

到了1895年，瑞典化学家斯凡特·阿伦尼乌斯（1903年诺贝尔化学奖得主）开始研究大气中二氧化碳与地球温度的关系。他的计算结果表明，如果二氧化碳水平减半，全球气温将下降约5℃；而反过来，如果二氧化碳水平翻倍，全球气温将增加同样的幅度——5℃。几十年后，现代气候模型已经证实，阿伦尼乌斯的数字并不离谱。

05 1938年：第一次提出全球变暖

然而早在1890年代，地球变暖的概念还很遥远甚至很受欢迎。“霜冻晚了，几百年来都不曾见过小麦和鳄鱼的北国，现在却可以收获小麦、捕获鳄鱼了。”正如阿伦尼乌斯所写的那样，“由于大气中碳酸（二氧化碳）比例的增加，我们有可能享受更稳定、更适宜的气候，特别是在地球上较冷的地区。”

1938年，蒸汽工程师盖伊·卡伦德开始煞费苦心地收集世界各地147个气象站的记录，通过手工计算，他发现全球气温在过去50年里上升了0.3℃。卡伦德认为，工业排放的二氧化碳是全球变暖的原因。然而，这在很大程度上被其他科学家忽略了，他们不相信人类会影响像气候这样大的系统。

虽然遭到了质疑，但卡伦德成功引起了人们对全球变暖可能性的关注。这种关注在一定程度上促成了首批政府资助的项目，以便更密切地监测气候和二氧化碳水平。值得注意的是，尽管使用了粗糙的方法，卡伦德对全球变暖的估测却极其准确。

06 1958年：化石燃料是罪魁祸首

1958年，一位名叫查尔斯·大卫·基林的年轻地球化学家决定比较水和空气中的二氧化碳含量。以前从来没有人真正尝试测量大气中的二氧化碳水平，所以他没有现成的设备可以使用。他自己设计了仪器，前往夏威夷莫纳罗亚火山顶部的一个气象观测站。一到那里，他每天都进行细致的测量，并在5年内首次提供了明确的数据，证明二氧化碳浓度正在上升。更重要的是，通过分析样本中的二氧化碳，基林博士能够将这种上升归因于化石燃料的使用。尽管19世纪的一些科学家已有类似的推断，但基本上都是一种假设。

基林博士的发现是20世纪最重要的科学成果之一。从那时起，莫纳罗亚火山的每日读数几乎不间断地持续了60多年。“基林曲线”记录了二氧化碳浓度随时间而发生的变化，是世界上持续时间最长的二氧化碳浓度记录。向上的锯齿状曲线显示了二氧化碳水平的稳步上升，伴随着北半球反复越冬和变绿所产生的气体水平短暂的、锯齿状的上升和下降。

07 1967年：首次模拟气候变化

1967年，研究人员真锅淑郎（2021年诺贝尔物理学奖得主之一）和理查德·韦瑟尔德制作了世界上第一个精确的地球气候计算机模型，以供研究影响气候的所有不同成分，包括大气、海洋、云以及它们之间的关系；它甚至允许研究人员调整二氧化碳的水平，看看这会对全球气温产生怎样的影响。他们写道： “据我们估计，大气中二氧化碳含量增加一倍，下个世纪将导致大气温度（相对湿度固定）升高约2℃。”如今我们知道，从工业革命前到今天的测量结果与这一预测非常吻合——自1880年代以来，二氧化碳增加了约50%，气温上升了1.1℃。

08 1968年：科学家预测冰盖正在融化

1968年，冰河学家约翰·莫瑟在南极洲西部的里德冰川进行实地考察时，发现了在横贯南极山脉1400米高的地方曾经有一个淡水湖的证据，莫瑟博士将此作为整个南极西部冰盖曾经融化的证据。他的这篇具有里程碑意义的论文表明，在大约12万年前的上一次间冰期，海平面上升了6米，当时的气温比现在高6～7℃。

他的研究称南极西部冰盖是“独特的、脆弱且不稳定的冰体”，还给出了物理学上的理论推导，这套理论模型后来被命名为“莫瑟效应”，俗称“被掏空”模型。大气温度的升高会导致海水温度的升高，温度较高的海水会从下面融化冰盖，当冰盖从下面被掏空之后，其边缘就会变成冰架（浮冰），失去支撑，容易断裂成冰山漂走。莫瑟警告说，大气变暖可能会再次导致冰架解体，海平面上升约5米。莫瑟是第一个公开提出两极冰盖融化将造成海平面上升，从而摧毁沿海城市的人。

他的警告在30年后应验了：1995年，南极巨大的拉森A冰架崩塌；紧接着2002年，拉森B冰架崩塌；剩余的C冰架成为最大的冰架，却在2017年出现巨大裂口，现在也已进入快速崩解期，2021年还崩解出了全球最大的冰山。

09 1969年：卫星首次测量了地球温度

美国NASA的Nimbus III卫星发射进入轨道，它提供了世界上第一个对全球大气温度的精确测量，彻底改变了科学家研究地球气候、天气系统和大气的方式。

这一系列卫星于1964年首次发射，在30年的时间里为我们提供了前所未有的全球气温、大气中温室气体浓度、臭氧层以及海冰厚度等数据。这份独立的卫星记录证实了地球低层大气正在变暖。

10 1985年：冰芯里藏着80万年前的气候记录

冰芯是地球的时间胶囊，提供了关于地球过去气候的关键信息。密封在冰中的气泡提供了当时大气的独特快照，科学家还可以通过分析“重”的氧原子和氢原子的比例来计算出地球过去的表面温度。挖掘得越深，所能考察的时间就越久远。

所以，当一个由法国和苏联科学家组成的团队在1985年提取出一个2000多米长的南极冰芯时，他们能够说出15万年前的大气状况。1998年，研究小组提取了一个更长的冰芯，将气候记录延长到42万年前。两个冰芯都显示出了温室气体含量与南极温度之间随时间变化的明确关系，即随着温室气体的增加，温度也随之上升。更重要的是，目前大气中二氧化碳和甲烷的水平高于过去42万年的任何时间。

2004年，英国南极调查局（BAS）的冰芯科学家组织了一个团队，从南极提取了一个3公里长的冰芯，它包含了地球80万年前的气候记录，为我们提供了迄今为止从冰芯中获得的最古老的连续气候记录。南极冰芯告诉我们，在过去的1000年里，二氧化碳的浓度一直稳定到19世纪初，然后它开始上升，现在它的浓度比工业革命前高出近50%。