什麼是全球變暖？該如何應對？

地球正在升溫，從1880年開始陸地和海洋都比記錄保持溫暖，氣溫仍在上升。簡而言之這種溫度上升就是全球變暖。

根據美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)的數據，這是赤裸裸的數字：1880年至2016年間，平均地表溫度上升了1.71華氏度(0.95攝氏度)。變化的速度是每十年增加0.13華氏度(0.07攝氏度)，陸地表面變暖速度比海洋表面快0.18華氏度(0.10攝氏度)，而每十年的變化速度分別為0.11華氏度(0.06攝氏度)。

截至2017年夏季《巴黎協定》（The Paris Agreement）已有159個國家在簽訂，旨在阻止在工業化前的平均溫度(1.5攝氏度)的溫度升高到華氏2.7度(1.5攝氏度)，這是大多數科學家和政策制定者都同意的一個挑戰。(美國參與了美國總統巴拉克歐巴馬的非約束性條約的起草工作，但唐納德川普總統表示，他的政府不會參與其中)

這是2017年3月29日EPIC成像儀在DSCOVR衛星上拍到的地球。圖片：NASA

溫室效應

當今全球變暖的主要原因是化石燃料的燃燒。這些碳氫化合物通過溫室效應加熱地球，而溫室效應是由地球大氣和來自太陽的輻射相互作用引起的。匹茲堡大學的地質學和環境科學教授約瑟夫·維爾恩在接受《生活科學》採訪時表示：在100多年前一個聰明的傢伙只用鉛筆和紙就能算出溫室效應的基本物理原理。

這位「聰明的傢伙」是瑞典科學家、最終的諾貝爾獎獲得者Svante Arrhenius。簡單地說太陽輻射會撞擊地球表面，然後以熱量的形式反射回大氣層。大氣中的氣體吸收了這種熱量，阻止了它逃逸到空間的真空中(這對地球上的生命來說是個好消息)。在1895年發表的一篇論文中，Arrhenius發現諸如二氧化碳這樣的溫室氣體可能會使熱量接近地球表面的熱量，而這些氣體的微小變化可能會在多大程度上造成熱量的被困。

溫室氣體

自工業革命開始以來人類一直在迅速地改變大氣中氣體的平衡。燃燒煤炭和石油等化石燃料會釋放出水蒸氣、二氧化碳、甲烷(CH4)、臭氧和一氧化二氮(N2O)——主要的溫室氣體。二氧化碳是最常見的溫室氣體。大約在80萬年前和工業革命開始的時候，它在大氣中的存在大約是280 ppm(ppm)。今天大約是400ppm。(這個數字意味著每百萬空氣分子的空氣中有400個二氧化碳分子。)

根據斯克里普斯海洋研究所(Scripps Institution of Oceanography)的數據，自上新世以來，二氧化碳水平並沒有達到如此高的水平，這一時期發生在300萬到500萬年前。

根據美國環保署的調查2015年二氧化碳佔美國溫室氣體排放量的82%。通過高精度的儀器測量，我們知道大氣中二氧化碳的增加是史無前例的。我們知道二氧化碳吸收紅外輻射[熱]，全球平均溫度在上升。

二氧化碳通過多種途徑進入大氣。燃燒化石燃料會釋放二氧化碳，這是美國溫室氣體排放的主要方式。根據美國環保署2015年的報告，美國化石燃料燃燒，包括發電，每年釋放的二氧化碳超過55億噸(50億公噸)。其他的過程如燃料、鋼鐵生產、水泥生產和垃圾焚燒等非能源使用，使美國每年的二氧化碳排放量增加到將近60億噸(55億公噸)。

森林砍伐也是大氣中二氧化碳過多的主要原因，杜克大學發表的一項研究表明，事實上森林砍伐是人類製造的第二大二氧化碳來源。當樹木被殺死時，它們釋放在光合作用中儲存的碳。根據2010年全球森林資源評估，森林砍伐每年釋放將近10億噸的二氧化碳。

甲烷是第二種最常見的溫室氣體，但它在吸收熱量方面效率更高。根據EPA的數據，2012年天然氣佔美國溫室氣體排放量的9%。EPA報告說在100年的時間裡，甲烷對氣候變化的影響是二氧化碳的20倍。

從1990年到2012年的美國溫室氣體排放和洗滌槽報告顯示，甲烷可以來自許多自然資源，但人類通過採礦、天然氣的使用、牲畜的大規模飼養和垃圾填埋場的使用，導致了大量甲烷排放。事實上根據環境保護署的統計：人類對超過60%的甲烷排放負有責任。

溫室氣體排放有一些有希望的趨勢。根據美國環保署的數據，從1990年到2014年，美國的排放量增加了7.7%，但在2005年至2014年期間，美國的排放量下降了8%。根據氣候和能源解決方案中心(Center for Climate and Energy Solutions)的數據，最近這種下降的主要原因是用天然氣替代煤炭。美國經濟也從製造業轉向了低碳服務經濟。根據EPA的數據節能車輛和建築能效標準也提高了排放。

全球變暖的影響

全球變暖不僅僅意味著變暖——這就是為什麼「氣候變化」已經成為研究人員和政策制定者的更尖銳的術語。雖然地球的平均溫度越來越高，但這種溫度升高會產生一些矛盾的影響，比如更嚴重的暴風雪。氣候變化有幾個大的方式可以影響全球:通過融化的冰，通過乾燥已經乾旱的地區，通過造成極端天氣和破壞海洋的微妙平衡。

大的融化

到目前為止氣候變化最明顯的影響可能是冰川和海冰的融化。自上個冰河世紀末期約11700年前，冰蓋就一直在消退，但上個世紀的氣候變暖加速了它們的滅亡。2016年的一項研究發現，全球變暖導致最近冰川消融的幾率為99%；事實上研究表明如果氣候保持穩定，這些冰川的距離就會縮小10到15倍。在19世紀晚期蒙大拿州的冰川國家公園有150個冰川今天已經26歲。冰川的消失會造成人類生命的喪失，因為冰川湖的冰川阻礙了冰川的穩定和破裂，也可能是由於不穩定的冰埋村莊造成的雪崩。

在北極氣候變暖的速度是中緯度地區的兩倍，而海冰正在顯示出這種壓力，2015年和2016年北極的秋季和冬季冰層都創下歷史新低，這意味著冰層沒有像之前觀測到的那麼多的開闊海域覆蓋。根據美國國家航空航天局的數據，在過去的13年裡，北極海冰的最大的13個最大冬季都發生了。冰在本季節後期也會形成，在春天更容易融化。一些科學家認為北冰洋將在20到30年內看到無冰的夏季。

在南極情況就不那麼明朗了。根據南極和南大洋聯盟的說法，南極半島西部地區的氣候變暖速度比北極地區其他任何地方都要快。這個半島是拉森C冰架在2017年7月剛剛出現的地方，形成了一個特拉華州大小的冰山。海冰南極洲非常變數，但是和一些地區近年來實際上觸及紀錄高位，儘管這些紀錄高點可能承擔氣候變化的指紋，結果他們可能從地面上的冰移動海洋冰川融化或在氣候變暖的風的變化。然而在2017年這一創紀錄的高冰點突然逆轉，創下歷史新低。在2017年3月3日，南極海冰的測量範圍為71000平方英里(184000平方公里)，比1997年的低點低了很多。

炎熱和乾燥

全球變暖也會改變兩極之間的關係。隨著世界變暖，許多已經乾燥的地區預計會變得更加乾燥。例如美國的西南和中原地區，預計將經歷幾十年的「巨魔」比人類記憶中的任何東西都要嚴酷。

該研究預測到2100年，該地區乾旱至少持續35年的概率為85%，研究人員發現主要的驅動因素是越來越多的水從更熱的土壤中蒸發，這些乾旱地區的大部分降水將會消失。

與此同時2014年的研究發現，隨著氣候變暖，許多地區的降雨量可能會減少。研究發現，包括地中海、亞馬遜、中美洲和印尼在內的亞熱帶地區可能會受到最嚴重的打擊，而南非、墨西哥、澳大利亞西部和加利福尼亞也將會幹涸。

極端天氣

全球變暖的另一個影響：極端天氣，隨著地球變暖颶風和颱風預計會變得更加強烈。更熱的海洋蒸發了更多的水分，這是導致這些風暴的引擎。國際氣候變化專門委員會(IPCC)預測，即使地球將其能源轉化為更少的化石燃料密集型經濟(即A1B方案)，熱帶氣旋的平均強度也可能會上升11%。這意味著在脆弱的海岸線上有更多的風和水損害。(IPCC是由聯合國創建的一個國際組織，以報告氣候變化科學的現狀，並提供氣候影響的最佳預測，以及適應預測的戰略。)

矛盾的是氣候變化也可能導致更極端的暴風雪。根據美國國家環境信息中心的數據，自20世紀初以來，美國東部的極端暴風雪已達到兩倍。再一次海洋變暖導致水分蒸發增加到大氣中。這種潮濕的風暴襲擊了美國大陸。

海洋的破壞

全球變暖的一些最直接的影響都在海浪之下。海洋扮演著碳匯的角色——它們吸收溶解的二氧化碳。這對大氣來說並不是一件壞事，但對海洋生態系統來說並不好。當二氧化碳與海水發生反應時，pH值就會下降，這一過程被稱為海洋酸化。增加的酸度侵蝕著許多海洋生物賴以生存的碳酸鈣外殼和骨骼。據NOAA稱這些包括貝類、翼足類和珊瑚。

尤其是珊瑚是海洋中氣候變化的金絲雀，海洋科學家已經觀察到珊瑚白化現象的驚人程度，珊瑚排出的共生藻類為它們提供營養，並賦予它們鮮艷的顏色。當珊瑚受到壓力時，就會發生白化現象，而壓力也可以包括高溫。2016年和2017年，澳大利亞大堡礁經歷了連續的白化事件。珊瑚可以在漂白中存活，但重複的漂白事件使珊瑚存活的可能性越來越小。

中斷呢?

儘管科學界對全球變暖的原因和現實有著壓倒性的科學共識，但這個問題在政治上是有爭議的。例如否認氣候變化的人認為，在1998年到2012年間，氣候變暖減緩了，這一現象被稱為「氣候變化中斷。

不幸的是這顆行星從未存在過，2015年發表在《科學》雜誌上的兩項研究，以及2017年發表在《科學進展》雜誌上的一項研究，重新分析了海洋溫度數據，顯示了全球變暖的放緩。在20世紀50年代到90年代之間，大多數海洋溫度測量都是在研究船上進行的。水會被抽進引擎室的管道，最後會輕微地加熱水。上世紀90年代以後，科學家們開始使用海洋浮標系統來測量海洋溫度。問題來了，因為沒有人糾正船隻和浮標之間的測量變化。這些修正表明自2000年以來，海洋平均每十年溫度上升0.22華氏度(0.12攝氏度)，幾乎是每十年的0.12華氏度(0.07攝氏度)的兩倍。

如何解決全球變暖？

越來越多的商界領袖、政府官員和民間人士擔心全球變暖及其影響，並提出採取措施扭轉這一趨勢。

匹茲堡大學的Werne說：雖然有些人認為『地球會自行癒合』，但從大氣中去除這種人類造成的二氧化碳的自然過程，在數十萬到數百萬年的時間裡工作。所以是的，地球將會自我癒合，但我們的文化機構不會像現在這樣被保留下來。因此為了我們自身的利益，我們必須以某種方式行動，以應對我們所造成的氣候變化。

阻止氣候變暖的最雄心勃勃的努力是《巴黎協定》。這一不具約束力的國際條約於2016年11月生效。聯合國表示其目標是「將溫度保持在高於工業化前水平的2攝氏度以內，並努力將溫度進一步提高到1.5攝氏度。」該條約的每個簽約國都同意設定自己的自願排放限額，並隨著時間的推移使其更加嚴格。對於美國總統歐巴馬來說，這意味著到2025年將溫室氣體排放量限制在2005年水平的28%以下。氣候科學家說到目前為止，排放限制並沒有使氣候變暖達到1.5攝氏度甚至2攝氏度，但這將是對「一切正常」的情況的改善。

然而川普總統今年6月表示，他的政府不會遵守《巴黎協定》。據《氣候新聞》報道，不久后超過1000名市長、州長和企業高管表示，他們將繼續遵守承諾的減排目標。

解決氣候變化將需要能源生產的重大轉變，從化石燃料到減少碳排放的來源。一些科學家甚至認為地球工程將被用來冷卻地球。

全球變暖速度的事實

根據美國國家航空航天局的數據：

到2017年大氣中的二氧化碳含量達到406.5 ppm，是65萬年以來的最高水平。

自1880年以來全球平均氣溫上升了1.7華氏度(0.94攝氏度)。

自上世紀80年代以來北極夏季海冰的最小面積下降了13.3%。

自2002年以來，北極地區的陸地面積每年減少2860億噸。

在過去的一個世紀里全球海平面上升了7英寸(176毫米)。

所以，作為人類的一份子，相信每個人都有一份保護環境的責任，即便這樣的力量是多麼的微弱！

參考：EPA、NASA、USGS

來自：Live Science

作者：tephanie Pappas

編譯：卿君側

審校：博科園

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