編譯 郝雨

18世紀(jì)末，工業(yè)革命在英國(guó)興起，蒸汽機(jī)的出現(xiàn)讓各行各業(yè)煥然一新，工廠中的機(jī)器不分晝夜地運(yùn)作。至今，很多生產(chǎn)活動(dòng)的能量仍舊來自于煤炭、石油、天然氣等化石燃料的燃燒。大多數(shù)工業(yè)活動(dòng)都不可避免地會(huì)產(chǎn)生并排放二氧化碳等氣體。然而百余年來，人類活動(dòng)已經(jīng)嚴(yán)重影響了大氣的構(gòu)成。

2021 年6 月29 日，加拿大西部利頓村以49.5 ℃的氣溫刷新了該國(guó)的最高氣溫紀(jì)錄，引發(fā)全球關(guān)注。據(jù)科學(xué)家分析，這種極端高溫天氣的出現(xiàn)可能是大氣變化導(dǎo)致全球變暖的體現(xiàn)。與20 世紀(jì)初的全球工業(yè)化前夕相比，今天地表的平均溫度至少升高了1.1 ℃。

實(shí)際上，人類早在一個(gè)半世紀(jì)以前就發(fā)現(xiàn)二氧化碳有改變環(huán)境溫度的性質(zhì)。然而，直到20 世紀(jì)后半葉，科學(xué)家才開始一絲不茍地測(cè)定大氣中的溫室氣體，從推算人類活動(dòng)所產(chǎn)出的碳排放量。全球氣候的變化似乎發(fā)生得突然而猛烈，但也似乎給足了人類懸崖勒馬的時(shí)間。

厄兆暗涌，不以為意

1856 年的一天，美國(guó)的一位科學(xué)家將兩個(gè)玻璃罐放在陽光下，其中一個(gè)罐子里裝滿空氣，而另一個(gè)僅裝有二氧化碳。她發(fā)現(xiàn)：在陽光照射下，僅裝有二氧化碳的罐子比裝滿空氣的罐子升溫快；把兩個(gè)罐子都挪到陰涼處后，僅裝二氧化碳的罐子降溫又較慢。她進(jìn)而推測(cè)：富含二氧化碳的大氣會(huì)導(dǎo)致地球升溫。三年后，一名愛爾蘭物理學(xué)家通過更復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)得出了類似的結(jié)論，并進(jìn)一步找到了二氧化碳具有保溫性質(zhì)的原因——二氧化碳吸收紅外輻射的能力很強(qiáng)。

19 世紀(jì)末，瑞典科學(xué)家阿倫尼烏斯對(duì)大氣中二氧化碳含量的變化產(chǎn)生了研究興趣。最初，他只是想知道，火山噴發(fā)減少導(dǎo)致的二氧化碳含量降低，是否預(yù)示著地球會(huì)迎來冰川期。隨著研究不斷深入，他逐漸開始因工業(yè)活動(dòng)排放的大量二氧化碳而感到不安，并建立了一套溫室效應(yīng)數(shù)理模型。依據(jù)這套模型，他推測(cè)，如果大氣中的二氧化碳含量增加一倍，全球氣溫將升高5～6 ℃。

英國(guó)的一位氣象學(xué)家非常重視阿倫尼烏斯的研究結(jié)果。他收集整理了各地的天氣數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，全球的147 個(gè)氣象站記錄的當(dāng)?shù)貧鉁鼐手鹉晟仙厔?shì)。1938 年，他在論文中指出，大量燃燒化石燃料跟地球氣溫升高脫不了干系；他還推斷，從19 世紀(jì)末到發(fā)文當(dāng)年，化石燃料的燃燒已向大氣釋放了約1500 億噸二氧化碳。

然而，這些發(fā)現(xiàn)在當(dāng)時(shí)并沒有引發(fā)其他科學(xué)家的廣泛關(guān)注。其中大多數(shù)人認(rèn)為，氣候系統(tǒng)龐大而復(fù)雜，其變化必然是緩慢的，例如，地質(zhì)學(xué)研究證據(jù)表明，一次冰川期橫跨千萬年。站在人類的角度，根本不可能體會(huì)到氣化變化有什么影響。因此，有什么好擔(dān)心的呢？

研究二氧化碳吸熱現(xiàn)象的科學(xué)家

工廠排放大量廢氣

證據(jù)確鑿，幡然醒悟

阿倫尼烏斯發(fā)表上述論文后不久，第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)，戰(zhàn)爭(zhēng)重塑了世界科研格局，軍事技術(shù)的研究需求催生了“大科學(xué)”概念。高目標(biāo)、高投入、多學(xué)科的科研項(xiàng)目匯聚了來自世界各國(guó)的科研工作者，他們并肩著手研究解決棘手的全球性科學(xué)問題。氣候?qū)W研究也隨之邁入新階段，整個(gè)20 世紀(jì)下半葉，海量的觀測(cè)數(shù)據(jù)讓科學(xué)家逐步認(rèn)識(shí)到，人類活動(dòng)確實(shí)對(duì)氣候影響深遠(yuǎn)。

1957 年7 月至1958 年12 月，為期18 個(gè)月、針對(duì)地球物理現(xiàn)象開展的全球聯(lián)合觀測(cè)活動(dòng)——國(guó)際地球物理年，讓科學(xué)家在地球氣候研究方面取得關(guān)鍵進(jìn)展。該活動(dòng)給與的豐厚研究經(jīng)費(fèi)，讓科學(xué)家得以實(shí)施一些他們心懷向往但因高額投入而擱置的科研項(xiàng)目，比如，長(zhǎng)期精確記錄全球多個(gè)地區(qū)的大氣二氧化碳含量。

基林曲線描繪大氣中二氧化碳含量變化示意圖

在此期間，美國(guó)在夏威夷冒納羅亞火山和南極分別建立了大氣成分觀測(cè)系統(tǒng)。科學(xué)家基林憑借系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)，發(fā)表了當(dāng)時(shí)能最有力地證明“人類活動(dòng)影響著自然界”的論文。他在文中繪制了著名的“基林曲線”，初步描繪了大氣中二氧化碳含量的年變化屬性。該曲線顯示，雖然大氣中二氧化碳含量的變化具有季節(jié)性特征，但整體呈上升趨勢(shì)。

值得一提的是，在基林啟動(dòng)此項(xiàng)研究前不久，已有科學(xué)家指出，海洋作為“碳匯”其能力是有限的，并不像以前人們認(rèn)為的那樣能無限吸收二氧化碳。這為學(xué)界詮釋“基林曲線”提供了一部分理論基礎(chǔ)。

分析鉆取自冰川內(nèi)部的冰芯，是了解過去氣候環(huán)境的常用手段。大氣中的物質(zhì)會(huì)隨大氣環(huán)流而抵達(dá)冰川上空，并沉降在冰雪表面，最終形成冰芯記錄。各個(gè)時(shí)期積雪形成的冰層之間具有顯著的結(jié)構(gòu)差異，宛如樹木的年輪。科學(xué)家可以根據(jù)冰芯中氫、氧元素的同位素比例來推算其形成時(shí)的氣溫，還可以根據(jù)冰芯中氣泡的成分推測(cè)氣泡形成時(shí)的大氣成分。冰芯鉆探也是中國(guó)科學(xué)家研究珠峰氣候變化的重要途徑。截至2021 年，以中國(guó)為主的中外科考團(tuán)隊(duì)已對(duì)青藏高原地區(qū)20 多條冰川的冰芯進(jìn)行了解析。

科學(xué)家在南極鉆取冰芯

冰川的冰蓋之下仿佛有一本記錄歷史的書。通過閱讀這本“書”，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，地球在某些方面的變化速度快得驚人。約3/4 面積都處于北極圈內(nèi)的格陵蘭島長(zhǎng)期以來都是氣象監(jiān)測(cè)的重要陣地，短短幾十年內(nèi)，該島的平均氣溫就暴漲了20 多攝氏度。如此劇烈的氣候變化，給了人類在應(yīng)對(duì)全球變暖方面的“拖延癥”一記重拳。

還有很多氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)來自衛(wèi)星。衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，地球的海水正在全面變暖；極地冰川正在大幅融化，每年有超4000 億噸冰川消失；目前全球海平面平均每年上升3.4 毫米。

亡羊補(bǔ)牢，來者可追

氣候變化的影響大而廣。

海洋持續(xù)吸收二氧化碳，海水的酸性將越來越強(qiáng)。由于大多數(shù)“有殼類”海洋生物的外殼的主要成分是碳酸鈣，這種物質(zhì)容易被酸腐蝕，海水酸性的這種變化首先會(huì)殃及“有殼類”海洋生物。而許多“有殼類”海洋生物都在海洋食物鏈中舉足輕重，生態(tài)系統(tǒng)勢(shì)必牽一發(fā)而動(dòng)全身。此外，過高的海水溫度，會(huì)加速珊瑚排出其組織內(nèi)的多彩共生藻類，導(dǎo)致珊瑚白化。白化珊瑚缺乏獲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力，極易死亡。許多物種將陸續(xù)“逃離”高溫海域，另辟棲息地，此舉帶來的風(fēng)險(xiǎn)暫未可知。

酸化海水將腐蝕動(dòng)物殼體

多個(gè)地區(qū)因氣溫變暖而遭受嚴(yán)重干旱；植被干枯，致使山火頻發(fā)；極地永凍層漸漸融化，北極圈國(guó)家的很多房屋、路面因此受損。過去，近海海冰在風(fēng)暴潮來臨時(shí)經(jīng)常充當(dāng)沿海地區(qū)的盾牌；而現(xiàn)在，這種保護(hù)正在減少，不少沿海地區(qū)的人民都在考慮向內(nèi)陸搬遷。

全球變暖已成定局，人類能做的，是盡量減緩其變暖進(jìn)程。能否達(dá)到這一目標(biāo)，取決于參與減排行動(dòng)的國(guó)家有多少?？蒲泄ぷ髡咴跍p排行動(dòng)中須擔(dān)起責(zé)任，比如，完善氣候模型，更詳盡地闡述氣候變化，為相關(guān)部門調(diào)控提供理論依據(jù)。

正常珊瑚（左）和白化珊瑚（右）