第7章 谁来拯救我们这唯一的家园？(2)

纷繁复杂的因素都影响着气候变化。被认为是污染物的主体的气溶胶也是这些复杂因素之中的重要一员。气溶胶是空气中固态或者液态的颗粒物的聚集。别看固体和液体的密度比空气大得多，当颗粒足够小的时候，它们也可以漂浮在空中。大气中的气溶胶通常是只有几纳米的超细颗粒到直径为几微米的粗颗粒，它们可以在大气中驻留至少几小时，甚至长达数天或数月。气溶胶也是影响气候的一个非常重要的因素。大气气溶胶是造成空气污染的主要因素，尤其是在人类活动排放源很强的工业区、大城市及其周边。大气气溶胶对于经济社会的许多方面，如农业、水资源、人体健康、城市化等都会产生重要的影响。大气气溶胶对城市的影响包括许多方面，首先是污染空气，危害人群的健康；其次是降低城市的能见度，并使霾日的出现频率明显增加。大气气溶胶造成到达地面的直接太阳辐射减少，从而对农业和生态系统产生影响。在中国稻米和冬小麦生长的主要农业区之一的长江中下游地区，大气气溶胶的散射和吸收作用使到达地面的太阳辐射量减少5％～30％，近70％的作物受此影响，减产5％～30％。气溶胶对人体健康可能产生严重危害，长时间漂浮在大气中的直径为0.1～10μm的气溶胶粒子能直接被人体吸入呼吸道内，进入肺部或肺泡，由于其本身的毒性或携带有毒物质，会对人体健康造成极大危害。

气溶胶对于气候变化的影响一直都是专家和学者热议的话题。大部分科学家认为，气溶胶的危害不容忽视，但也有可利用的一面。

气溶胶影响气候的方式非常复杂，分析起来相当热闹。根据科学家的研究成果，气溶胶对气候的影响可分为两个主要方面，即直接影响和间接影响。

气溶胶会影响大气对太阳光的反射和散射，也就影响了太阳光抵达地面的程度，这是直接影响。但是气溶胶通过反射和散射究竟是增加还是减少太阳光对地面的辐射？由于不同化学成分、形状的气溶胶的物理特性不尽相同，这个过程显得相当复杂。大气中的气溶胶粒子可以吸收和散射太阳辐射，减少到达地面的太阳辐射，起到冷却作用。在气溶胶颗粒较大时，也可以反射地面发出的长波辐射，起到保暖作用。气溶胶对太阳光的反射还与大气湿度、气溶胶的分布状态、运动速度、高度、地点有很大关系。一些研究表明，气溶胶如果处在颜色比较深的地球表面上空，会减少太阳光对这些地区的辐射，而如果气溶胶处在明亮的表面上空，就可能增加下垫面的辐射。但总体上，通过不同的模式计算可知，人类活动引起大气气溶胶增加倾向于使地球表面降温，可以抵消一部分由温室气体造成的变暖作用。甚至有科学家认为20世纪五六十年代的气候变冷，就是因为人类生产排放了大量的气溶胶，这些气溶胶的制冷作用超过了二氧化碳的增温能力，导致了当时气候变冷。

气溶胶对气候的间接影响是指气溶胶浓度的变化会影响云的形成，而云的变化反过来对气候有巨大影响。不过，在这个方面究竟是带来降温还是升温的影响，至今还没有可以令人信服的准确的定量结果。这是因为过程更加复杂，气溶皎少时难以形成云滴，气溶胶多时云滴较大，反射变强，导致降雨时又会与地面的辐射相关联。

但是平均而言，不论各种气溶胶的作用有何不同，所有大气气溶胶的总气候效应都是使地球温度降低。国际上一些大型的大气气溶胶试验也都证明了这一点。研究指出，由温室气体造成的地表变暖的50％可能被气溶胶的冷却作用所抵消，一旦除去气溶胶，温室气体产生的增温将会表现得更显著。人类可以尽量合理利用气溶胶的这种作用，实现控制空气污染与减少温室气体排放双赢。

IPCC第4次评估报告，对大气气溶胶的气候效应做了更完整和深入的总结，并明确指出气候变化与空气质量问题通过大气气溶胶紧密联系在一起。同时IPCC还专门研究了未来百年温度变化的趋势。研究表明，如果新的气候模式中去掉大气中所有人为排放的硫化物气溶胶的冷却作用，全球平均温度将再上升0.8℃左右。

四、人类的活动改变着地球原有的形态

人类的活动会改变地球原有的形态。在被改变的形态中，既有流动的气体的形态，也有下垫面的植被的形态。所谓“下垫面”，就是指与大气下层直接接触的地球表面。

首先说说森林。前面已经提到，大气中二氧化碳浓度急剧增加的原因主要是大量燃烧石油、煤炭和大量砍伐森林。排放入大气中的二氧化碳约有50％可以被海洋吸收，另有一部分则被森林吸收变成固态生物体，储存于自然界。但由于目前森林大量被毁，不但减少了对大气中二氧化碳的吸收，而且气候变化后导致的森林火灾使得更多的二氧化碳被排放至大气中。

森林对人类的意义毋庸置疑。除了吸收二氧化碳以外，森林还可以形成独特的森林气候。森林地区白天因林冠的阻挡，透入的太阳辐射不多，气温不会快速升高，夜晚因为有林冠的保护，地面向外的辐射被阻挡，所以气温又不易降低。一些研究表明，森林还可以有效增加降水量。据实测资料，森林区空气湿度可比无林区高15％～25％，年降水量可增加6％～10％。在干旱地区，森林还可以减小干旱风的袭击，防风固沙；在沿海大风地区，森林可以防御海风的侵袭。森林对于水土保持、维持生态平衡的良性循环都具有十分重要的作用。

就是森林这样宝贵的资源也在被人类亲手摧毁着。历史上森林曾占地球陆地面积的2／3，但随着人口的增加、生产的发展、城市和道路的兴建以及战争的破坏，森林面积逐渐减小。19世纪全球森林覆盖率下降到46％，20世纪初下降到37％，目前全球森林覆盖率约为22％。1949年我国森林覆盖率仅为8.6％，目前森林覆盖率也仅为12％。当森林大面积遭到人类破坏时，干旱灾害开始增多，沙尘暴加剧，水土流失严重。联合国环境规划署估计，当前每年世界因沙漠化而丧失的土地达6万平方千米，另外还有21万平方千米的土地地力衰退，在农、牧业上已无经济价值可言。

海洋石油污染是当今人类活动改变下垫面性质的另一个重要方面。据估计，每年由于运输不当或油轮失事等原因，全球有100万吨以上的石油流入海洋。2010年4月20日，位于美国南部墨西哥湾的“深水地平线”钻井平台发生爆炸，事故所造成的原油泄漏后来形成了一条长达100多千米的污染带。另外，还有工业过程中产生的废油排入海洋。排入海里的废油会形成油膜浮在海面，抑制海水的蒸发，使海上空气变得干燥，同时又减少了海面潜热的转移，导致海水温度的日变化、年变化加大，使海洋失去调节气温的作用，产生“海洋沙漠化效应”。

此外，人类为了生产和交通的需要，填海造陆、开凿运河以及建造大型水库等，改变了下垫面性质，也都会对气候产生显著影响。

对下垫面性质的改变还包括“人为热”和“人为水汽”的排放。随着工业、交通运输业和城市化的发展，世界能量的消耗迅速增长，由于“人为热”的释放集中于某些人口稠密、工商业发达的大城市，其局地变暖的效应相当显著。另外，燃料在燃放时除了会排放废热，还会向空气中释放一定量的“人为水汽”，它对局地低云量的增加有一定作用。喷气式飞机在高空飞行时喷出的废气中除混有二氧化碳外，也含有大量水汽。据研究，平流层的水汽近年来有显著增加的趋势，这和大量喷气式飞机经常在此高度飞行有关。水汽的热效应与二氧化碳相似，对地表有温室效应。有人计算过，如果平流层水汽量增加5倍，地表气温可升高2℃。

工业革命以前，大气中的二氧化碳等气体造成的温室效应使得地球表面平均温度由－18℃上升到自然生态系统和人类已适应的15℃。一旦大气中的温室气体浓度继续增加，将进一步阻挡地球向宇宙空间发射长波辐射，为维持辐射平衡，地面必将升温。地面温度升高后，水汽蒸发量增大，冰雪将融化，又使地表进一步升温，形成正反馈作用，加重地球暖化效应。

五、2℃自然界最后的安全阀

2009年7月8日在意大利山间小镇拉奎拉举行的8国集团峰会上，8国领导人同意，将全球变暖幅度控制在比工业化前高出不超过2℃的水平——这是科学家认为的安全极限，为此8国到2050年之前会将温室气体排放量削减80％。这是首次在重要的国际论坛上正式采纳这样的目标。次日，在“主要经济体能源气候论坛”上，全球变暖幅度不能超过2℃这一观点再次获得了各国领导人的认同，与会17国的碳排放量占全球的80％。

工业革命以来，在人们享受物质财富急速膨胀的同时，气候变化的阴霾已悄然笼罩。20世纪80年代，应对气候变化的紧迫性和重要性开始逐渐被人们正视。但是，气候变化究竟达到哪种程度是危险的，气温升高多少将是自然界的临界值，并不是一个容易确定的问题。

联合国环境规划署的温室气体咨询小组1990年报告指出，2℃可能是“一个上限，一旦超过可能招致严重破坏生态系统的风险，其恶果将非线性增加。”德国联邦议会的研究委员会也试图确定可接受的范围，认为每10年气候变暖超过0.1℃将对森林生态系统非常危险，德国政府的气候变化咨询委员会1995年发现，2℃应该是“可容忍的”气候变暖的上限。

1988年，联合国环境规划署和世界气象组织共同成立了“政府间气候变化专门委员会”，IPCC汇集了世界各地的专家定期评估气候变化及其影响，迄今为止发表了四次关于气候变化问题的评估报告，是对此最权威的鉴定。基于1995年的IPCC第二次评估报告，欧盟的环境部长在1996年呼吁气候变暖要限制在比工业化前气温高2℃的范围内。近10年后，这一立场得到欧盟政府首脑的确认，智利、冰岛、挪威、瑞士，以及最不发达国家和小岛屿发展中国家也加入进来，后两个集团的国家进一步主张，要保证他们的安全和生存，2℃都已经太多了。

在总结了130多个国家2500名科学家的发现后，2007年的IPCC第四次评估报告警告，多种因素的叠加将使全球变暖很快突破2℃这个临界点：如今全球气温比工业革命前约高0.8℃，同时还在以每10年0.2℃的速度上升，加上大气中现有二氧化碳带来的0.6℃长期变暖效应，还有北冰洋和南极冰原消融将吸收而非反射太阳辐射，这也会导致再升温0.3℃。

德国波茨坦气候变化研究所的比尔·哈尔博士说，平均气温不能超过2℃，这是生态系统和人类社会生存的底线。到达这个临界点，将是灾难性气候变化的开端。IPCC主席拉金德拉·帕乔里教授说：“当全球平均气温上升的幅度在1～2℃之间，很多人遭遇水资源短缺和洪灾的风险将增加。气温升高超过2℃，产生的影响将更巨大，全球将面临农作物减产、水资源短缺、海平面上升、物种灭绝、疾病增多。”

更为凶险的末日预言来自英国独立科学家詹姆斯·拉夫洛克。他认为，如果全球气温上升接近3℃，且大气中二氧化碳浓度超过500ppm，海洋及热带雨林都将净排放温室气体，而不是像现在这样吸收二氧化碳，这将把全球平均气温推高6℃，海平面上升至少25米。那时候，地球上大部分地区将不再适合人类居住，90％的物种将灭绝，人类数量可能减少80％。

IPCC第二工作组的第四次评估报告认为，要将全球变暖遏制在2℃以内需要强有力的缓解措施，现在看来这已经“非常不可能”实现，报告预测，未来100年全球地表升温幅度在1.6℃～6.4℃。美国国家航空和宇宙航行局戈达德太空研究所负责人詹姆斯·汉森说，如果人类还想维持一个与文明发展、生物适应的环境相似的星球，那么大气中二氧化碳的浓度必须降低到350ppm左右。而现在的二氧化碳浓度为387ppm，并以每年2ppm的速度上升。帕乔里教授说：“10年前，我们说这些影响将发生在我们的子女和孙子孙女身上。而现在，这已经发生在了我们自己身上。”

IPCC第四次评估报告最具决定性的结论是，数值模拟和归因技术证明，最近50年来大部分全球平均温度的升高，很可能是由于过多人为温室气体浓度增加导致的。在46亿年漫漫时空里，地球表面那层薄薄的大气层一直给地球生态系统提供着至关重要的保护，却已经在工业革命后200多年的人类活动中空前耗竭。

不知不觉之间，人类的生存和文明已危如累卵。

六、气候物理：地球“发烧”了

这一切的起源，是温室效应。温室效应又称“花房效应”，温室顶棚覆盖的玻璃和塑料薄膜，可以让阳光照射进来，同时把大量热量保留下来，使室内温度明显高于室外。大气温室效应最早是法国数学家让·巴蒂斯特·傅立叶发现的，1824年，他在论文《地球及其表层空间温度概述》里首次阐述了这一现象。

太阳辐射主要是短波辐射，地面辐射和大气辐射是长波辐射，地球大气对长波辐射的吸收力较强，对短波辐射的吸收力较弱。白天，阳光照到地球上，能量部分被大气吸收，部分被反射回宇宙，47％左右被地表吸收；晚上，地表以红外线的形式向宇宙散发热量，也有部分被大气吸收。大气层对于地球，就像覆盖着玻璃的温室一样，为它保存了一定的热量，正是这些热量使地球上生命的大规模繁衍成为可能。

没有大气层覆盖的地球，会是什么样子？看看地球的卫星月球就知道了。月球没有大气层，被太阳照射时温度会急剧升高，不受照射时温度则急剧下降，加上月面物质的热容量和导热率很低，月表白天阳光垂直照射的地方温度高达127℃，夜晚则可降低到－183℃。地球当然没有月球这样极端了，香港天文台的专家估计，如果没有大气层，地表平均温度将是－18℃。而目前，这颗适宜人类居住的地球，表面平均温度维持在大约15℃的水平，正是拜温室效应所赐。