目前有什么确凿的证据证明人类活动造成了全球变暖?
全球变暖这件事一直备受争议,以我有限的知识来看,全新世以后,工业革命以前,地球的气候比现在更热的时候有,更冷的时候也有。那么今天有什么证据可以证明确实…
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这个问题提得非常好,与我们的生活、未来和子孙后代息息相关,值得认真的深入思考。
目前世界上研究气候变化的有两大主要组织,政府间气候变化专门委员会(IPCC),和对其变暖观点持反对意见的非政府间气候变化专门委员会(NIPCC)。
一、支持人类活动致使全球变暖的观点。
在IPCC的评估报告中,一次比一次更加明确、肯定的将气候变化与人类活动产生的影响联系在一起。1990年FAR报告中指出,近百年来的气候变化可能是由自然波动或人类活动或二者共同影响造成的;1995年的SAR指出,人类活动对气候变化的影响已经被观测出来;2001年的TAR指出,过去50年观测到的大部分变暖可能有66%以上的概率归因于人类活动;2007年的AR4则明确指出,过去50年的气候变暖很可能有90%以上的概率是由人类活动造成的。
2013年,IPCC第五次评估报告(AR5)认为:20世纪50年代以来全球变暖的一半以上是由人类活动造成的(95%以上的概率)。
IPCC第五次评估报告的主要数据:
温度变化:1880~2012年,全球平均地表温度升高了0.85℃;1951~2012年,全球平均地表温度的升温速率为0.12℃/10年,几乎是1880~1950年升温速率的两倍;过去的3个连续10年比之前自1850年以来的任何一个10年都暖。
冰雪消减:2002~2011年,格陵兰冰盖的冰储量每年约减少2150亿吨,南极冰盖每年约减少1470亿吨。1971~2009年,全球山地冰川平均每年减少约2260亿吨的冰体。1967~2012年,北半球春季积雪范围每10年缩小1.6%。1979~2012年,北极海冰范围每10年缩小3.5%~4.1%。自1980年以来,大多数地区的多年冻土层温度已经升高。
海平面上升:1901~2010年,由于海水受热膨胀、冰雪融水和陆地储水进入海洋,全球海平面上升了0.19米,上升平均速率为1.7mm/年,是过去两千年里最高的。海平面上升近期不断加速,1993~2010年全球海平面平均上升速率高达3.2mm/年。
温室气体浓度:自1750年人类社会进入工业化以来,全球大气中的CO2、CH4和N2O等温室气体的浓度持续上升。2012年全球CO2、CH4和N2O的大气浓度分别达到0.03931%、0.0001819%和0.00003251%,分别比工业化前高出41%、160%和20%,为近80万年来最高。
在工业化之前的1750年,大气中的CO2浓度为0.0278%;工业化以来温室气体浓度的增加主要是使用化石燃料排放和土地利用排放造成的。
海洋热含量:1971~2010年,海洋上层(0~700米)的热含量约增加了17×
J;洋面附近的升温幅度最大,75米深度以上的海水升温速率达0.11℃/10年。
海洋在气候系统能量储存中占主导地位,人类活动排放的温室气体所增加的净能量中有60%储存在上层海洋,33%储存在700米以下的深层海洋,3%加热冰冻圈,3%加热陆地,只有1%被用来加热大气圈。
碳排放量:1750~2011年,化石燃料燃烧和水泥生产释放到大气中的CO2达到了3750亿吨碳,毁坏植被和其它土地利用变化估计已经释放了1800亿吨碳,所以人为CO2累积排放量已经达到了5550亿吨碳。
同时,海洋吸收了人为排放的CO2中大约1550亿吨碳(30%),导致海表水酸化严重,其ph值已经下降了0.1,相当于氢离子浓度增加了26%,这会对海洋生态系统产生影响。自然陆地生态系统吸收了1600亿吨碳,大气中积累了2400亿吨碳。
辐射强迫: 1750~2011年人为总辐射强迫为2.29W/m2,该值比AR4时计算的2005年的人为辐射强迫值1.6 W/m2高出43%,比自然因素中太阳辐照度变化产生的辐射强迫0.05 W/m2高出40多倍。
工业化以来的大气CO2浓度的增加对总辐射强迫的贡献最大,CO2排放产生的辐射强迫为1.68 W/m2,如果将其它含碳气体的排放也包括在内的辐射强迫值将为1.82 W/m2。1750年以来,总辐射强迫为正值,人为排放温室气体是导致气候系统变暖的主要原因。
报告还预估了未来温室气体在不同排放背景下的温升情况,以2100年相对于1750年辐射强迫变化为指标,建立了4个典型浓度路径(RCP)的排放情景,分别对应2100年总辐射强迫相对于1750年达到2.6W/m2、4.5 W/m2、6.0 W/m2和8.5 W/m2。根据地球系统模式计算,RCP2.6是4种情景中最有可能实现到2100年相对于1861~1880年全球温升不超过2℃的情景。
预估未来气候变化:与1986~2005年相比,预计2016~2035年全球平均地表温度将升高0.3~0.7℃,2081~2100年将升高0.3~4.8℃。
在未来变暖背景下,极端暖事件将进一步增多,极端冷事件将进一步减少,热浪发生的频率更高、时间更长。中纬度大部分区域和湿润的热带地区的强降水强度可能加大、发生频率可能增加,全球降水将呈现“旱者愈旱、涝者愈涝”的趋势。北极海冰将继续消融,全球冰川体积和北半球春季积雪范围也将减小,全球海平面将进一步上升。到21世纪末,9月份北极海冰范围将减小43%~94%,2月份将减小8%~34%;全球冰川体积将减小15%~85%;北半球春季积雪范围将减小7%~25%;全球海平面将上升0.26~0.82米。
AR5给出了相对于1861~1880年,到2100年升温2℃目标下的全球CO2累积排放量估算的平均限额:
CO2累积排放量和温升之间的量化关系是AR5的重要内容,CO2累积排放量和温升之间的关系被定义为累积碳排放的瞬时气候响应(TCRE)。AR5指出:21世纪末及之后的全球变暖取决于CO2的累积排放量;CO2累积总排放和全球平均地表温度的响应为近似线性相关。根据数据分析的结果,TCRE的取值很可能为每一万亿吨碳对应升温0.8~2.5℃。
如果将自1861~1880以来的人为CO2累积排放量控制在1万亿吨碳(约合3.67万亿吨CO2),那么人类有66%以上的概率将未来升温幅度控制在2℃以内;如果将累积排放限额放宽到1.21万亿吨碳,则有50%以上的概率实现温控目标;若继续放宽到1.57万亿吨碳,那么只有33%以上的概率实现温控目标。
如果考虑非CO2辐射强迫对温升的贡献,上述累积排放量的上限还将分别缩小至0.79万亿吨、0.82万亿吨和0.90万亿吨碳。
而自1861~1880年以来,截至2011年,全球已累积排放0.515万亿吨碳(约合1.89万亿吨CO2)。以上述66%以上的概率将温升控制在2℃之内的情景为例,这意味着相当大的碳排放空间已经用完,2100年之前剩下的排放空间已经不足一半。
对于具体的减排计划而言,同2010年的排放量相比,2050年的排放量要下降52%~64%。如果没有技术上的巨大进步,以目前的情况来说,这将意味着生活质量的大幅下降,甚至挤压一部分人的生存空间。
IPCC自2007年的AR4以来气候系统模式得到很大发展,模拟性能得到提高,能够再现观测到的大陆尺度地表温度型态和多年代际趋势,包括20世纪中叶以来的快速增温和大规模火山爆发后立即出现的降温。随着模式模拟能力的提高以及检测归因方法学的不断发展,AR5对近60年来的气温变化进行了定量化归因。
1951~2010年间,温室气体造成的全球平均地表增温在0.5~1.3℃之间,包括气溶胶降温效应在内的其它人为强迫的贡献在-0.6~0.1℃之间,自然强迫的贡献在-0.1~0.1℃之间,气候系统内部变率的贡献在-0.1~0.1℃之间。综合起来,所评估的这些贡献与这个时期所观测到的0.6~0.7℃的变暖相一致。(如果不将人为因素囊括进来,模拟与观测结果不符)
由此表明,人类活动导致了20世纪50年代以来一半以上的全球变暖(概率大于95%)。
在海洋变暖、水循环变化、冰冻圈退缩、海平面上升和极端事件变化等诸多方面,也检测到了人类活动影响的因素。为此,IPCC更加确信,近百年来人类活动对气候变暖发挥着主导作用。
二、反对气候变暖是人为因素导致的观点。
非政府间气候变化专门委员会(NIPCC),于2008和2009年发布了气候变化研究报告,提出了8个有争议的问题:
1.现代气候变暖在多大程度上是由人类活动引起的?
2.现代变暖是自然原因造成的(人类活动的影响几乎可以忽略);
3.气候系统模式不可信(各种模拟的预估结果缺乏一致性);
4.未来海平面的上升不可能加速;
5.人类活动产生的温室气体确定使海洋变暖了吗?
6.我们对大气中的CO2了解究竟有多少?(足以支持结论吗?)
7.人类排放CO2的影响是温和的(不足以造成较大的气候变化);
8.中等程度的变暖对经济影响可能是正面的(农作物产量提高,大量寒冷地区适宜居住);
(注:NIPCC反对的是人类活动导致了气候变暖;反对的不是包含人为因素的气候变化和气候异常,例如砍伐森林、毁坏植被等必然会造成局部区域的极端天气;破坏自然环境与气候变暖不是一个问题。)
2009年11月由IPCC历次作者编写的《哥本哈根诊断》中,首次明确承认“在年代际尺度上由自然原因造成的变冷,可能超过温室效应的影响”。而中世纪暖期和小冰期,表明自然变率在年代际或百年尺度上的影响是极其重要的。
检验气候变暖是否主要由人类活动造成,或者仅仅是自然原因造成,需要依赖模拟研究,目前的气候模式包括气候系统模式或海气耦合环流模式以及统计模式。而地球气候系统模式是一个极其复杂的开放性系统,在温室气体、气溶胶、云、火山活动、太阳辐照度、O3等的耦合和生态系统对气候变化的响应和反馈方面还具有较大的不确定性。各种模式的预估结果缺乏一致性,温升目标与累积排放之间的关系仍然具有较大的不确定性。
根据气候模式模拟,由于温室气体增加、温室效应加剧,全球变暖最显著的地区应该位于热带对流层上层,但是观测资料却不能显示这一特征。因此,这就成为NIPCC否认人类活动影响的一个有力证据。
统计模式的模拟结果要显著好于耦合环流模式,但是对20世纪以来的气候模拟也存在一些明显的失败。并且,对于统计拟合方法,NIPCC的报告中也提出了警告;该报告引用了美国著名数学家冯·诺依曼的名言:“给我4个可调整的参数,我可以模拟一头大象;再加一个参数,我可以让它的鼻子摆动起来”。
NIPCC认为是自然因素而不是人类活动主导了气候变化,在自然因素中又特别强调太阳活动的影响。太阳活动对气候变化影响的途径除太阳辐照度之外,可能还包括紫外线辐射和太阳磁场,目前IPCC的模拟中缺乏相关因素;太阳活动对气候变化的影响机制仍有待于进一步研究,对其影响气候的机制和放大机制的认识水平还比较低。但中世纪暖期时太阳活动强、小冰期时太阳活动弱的观点已经得到比较广泛的认可。
2009年以来许多科学杂志报导了,IPCC第四次评估第二工作组报告中,错误地指出“到2035年喜马拉雅冰川可能将完全消失”。IPCC已经承认了这个错误,并找到了错误的原因;这说明倾听多方面的意见,对于促进科学发展具有重要意义。
南极海冰的变化要比北极小得多,1979~2000年南极海冰面积还略有增加,增量为1%/10年。气候变化是一个动态的过程,有的地方会变暖,有的地方会变冷。针对同一地域而言,每年每个月的平均温度都不是平稳的,而是具有很大的波动性。对于全球来说,人为因素导致变暖这个结论放在怎样一个时空尺度之内才是有效的、标准如何界定都是有巨大争议的,很难下定论。
大量的观测资料显示:进入21世纪后,全球变暖突然趋缓,也就是现在国际上关注的“间断”或者“停滞”现象。但自1750年工业革命以来,大气的CO2浓度呈线性持续增长,因此可以发现全球气温的变化趋势,并不是完全受CO2的影响和控制。这个现象是目前主流观点“人类活动导致气候变暖”的补充,表明气候变暖的调控还有其它因子。1998年至今的这次间断过程,直到2009年才被提出来。但目前的研究结果表明,造成21世纪气候变暖间断现象的原因是,在太平洋年代际振荡的大背景下赤道信风加强,使赤道西太平洋暖水堆积和赤道东太平洋变冷,造成海洋上层热量向深层传输,是全球变暖的另一种表现形式。
尽管在政治进程中曾经把2100年全球温升不超过工业化前(1750年)水平的2℃作为行动的目标,但在科学上尚没有工业化前温度水平的参考值,检测数据的最早年份为1850年,比工业革命晚了100年,所以后来修正为相对于1861~1880年。
热带地区的森林砍伐对气候有增暖作用,而北方的森林砍伐会导致北半球中高纬度地区的温度降低;土地利用和土地覆盖变化(LUCC)对区域降水以及季风环流产生显著影响,但对气候的影响存在区域性差异,而且不同地区的影响可能截然不同。地表植被的不断减少,是全球气候异常的主要推动力之一。
气候变化问题中,海平面上升是很吸引眼球的新闻,但大海并不是一个平面,海洋中不同地方的海平面高度不都是相同的,不同的大洋之间能相差不少。更加全面的海平面数据是从1993年使用卫星进行测量开始的,理论上卫星观测可以得到最直接的海平面数据。从1992年以来,最大的海平面上升发生在太平洋西部和印度洋东部,整个大西洋的海平面除了北大西洋部分地区外基本在上升,但是在太平洋东部部分地区和印度洋西部,海平面实际上在下降。所以,对于不同位置的岛国,问题迫切的情况是很不同的。
大量的观测和数值模拟研究表明,风电场的运行会明显减小下游风速,同时随局地近地层稳定度的不同也造成下游温度明显上升或下降。一些数值模拟研究表明,如果全球建立大量风电场,例如假定全球使用风能占总能源10%以上,即全球陆地的30%~40%和全球海洋浅水区均建有风电场,这些风电场的运行可能造成全球变暖和风速减小。但目前风电场对全球气候的影响尚具有很大的不确定性,规模也远没有那么大。
如果以过去一千年的气候变化为背景,那么近期气候变暖并非属于极端的异常现象,因为在地球历史上,气温通常都是处于冷暖交替变化之中的;若以地质年代论的话,这个变化尺度非常之大。虽然这种自然现象,对于物种来说可能是致命的,通常都会导致大规模灭绝和新生。
加拿大首位气候学博士蒂莫西将自己的疑问写成《全球暖化:有硬数据支持吗》一文,他说:“有人提到地球平均气温上升会‘超出地球恒温的安全警戒线’,有地球恒温这样的东西吗?难道他没有听说过冰期吗?在20世纪70年代,热门话题是全球冷化,在21世纪是全球暖化,低几度和高几度都会有灾难,难道地球的温度就是最理想的?”
三、气候变暖产生的社会问题。
人类生产活动排放的温室气体,超出了自然环境的处理能力,导致了全球变暖,继而引发生态危机、冰川消融、海平面上升、极端天气增多;所以,为了自身生存和子孙后代的福祉,必须严格减排,控制气温升高。
上面的这段话谈起来容易,也非常有道理,再配上一张北极熊抱冰柱的新闻图片,很容易引起人们的共鸣并获得理解,但实施中所带来的社会问题却远超想象。可持续发展,是既能满足当代人的需求,又不对后代人满足其自身需求的能力构成危害的发展。气候变暖问题的本质是如何将有限的排放空间在各国间公平分配,而公平分配则是渗透在人类历史及社会生活各领域中的一个永恒的话题,但有关公平的争论与争议也从未停歇。目前排放权方案的巨大差异体现了发达国家与发展中国家在公平问题上缺乏最低限度的共识,这使得将全球减排目标落实为各国减排目标的过程十分困难。
减排方案落实到每一个国家、地域、工厂,听起来离我们似乎还很遥远,顶多也就是GDP降低一点、工厂利润降低或关门或破产,谁叫你落后呢,人类都应该有远见、有付出精神。
但社会调查表明,收入水平高、对目前生活状况满意、对气候变化问题有较好理解的参与者支付意愿较高;但并不愿意从根本上改变生活方式,如改变自驾车、乘飞机长途出行这些碳排放量更大的行为,也不希望政府采取的措施对就业和经济带来不利影响。
就像发达国家将工业生产转移到了发展中国家,在自身生活水平不会显著降低的情况下,严格要求发展中国家进行减排;发展中国家生活较优越的有识之士,多数也同样赞成并宣扬这一计划。殊不知,这样一层、一层的转移下来,对于处于底层的人来说,可能就是生存问题了。
如同焚烧秸秆会产生雾霾一样,为了健康,需要坚决制止这种行为,支持罚款、拘留等强制手段来杜绝。但是却很少会有人关心,秸秆不让烧,那怎么处理呢?如果农民迫于压力,干脆也不处理了,那么几年之后,问题再一层、一层的传导上来,因为粮食短期不可逆的减产,大家可能饭都吃不饱了。此时,吸一小时雾霾给半斤米的活,可能都得抢着干。如果对于雾霾这样已经切实发生、并产生了重大影响的身边问题都无法有效的去面对和解决,那么何谈气候变化?
这几乎是一个无解的人类问题,庞大的发展中和落后国家的人口,若想要过上发达国家人民的生活,以目前的科技水平和生产力来讲,地球资源和自然环境是完全无法承载的。并且,就是以目前的发展速度而言,也正在快速的接近这个极限;到达顶点之后,必然开启下降通道,不断的紧缩将会成为人类社会的常态。
再之后呢?难道要像星际穿越中所说的一样,NASA因为拒绝从平流层向饥饿的人群投掷炸弹,而被解散了?
目前来看,只有取得科技的突破,人类才有未来,需要社会取得更多的共识,加大在太空探索、基础物理学、应用学科、基因、生物、脑科学等领域的投入,支持更多的人才投入其中,别无选择……
这个愿景需要你、我、他、她,更多的人团结在一起共同努力,才有实现的可能~~
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有知友评论写了这么多也没有一个结论,然而我想说的是,对于社会和世界而言,每个人不管愿不愿意或苦或乐,都不同程度的参与了这个进程,方向和结果是所有人共同作用和承受的。
回到这个问题:
1、前提,正反双方在气候模型上仍然都是很不完善的,人类对此的研究尚浅。
2、支持人类活动导致了气候变暖的,这些科学家依靠的是观测和统计数据,辅以气候模型进行模拟验证,他们对自己的结论很有信心,认为自己是绝对正确的。
3、反对人为因素导致了气候变暖的科学家,在观测数据显示气温100多年来上升了0.85℃、气候模型不完善的情况下,想要证明这完全与人类无关几乎不可能实现,一件不存在的事情如何来证明呢?例如,怎样才能证明灵魂不存在?(这么表述不是太贴切,但差不多是这个意思)
反方是认为正方的研究成果完全支撑不了他们变暖的结论,在自然的历史尺度上,这个温度波动范围是正常的,大气中增加的这0.01151%CO2,根本不足以造成气候变暖。
4、双方在对环境破坏导致气候变化、极端天气增多、继续深入研究等方面的观点是一致的;主要分歧仅在于“人为变暖”。例如,在植被正常的情况下,两个区域的降水量比较均衡,但随着植被消失造成大气环流改变,可能一个地方狂下暴雨、另一个地方滴水不沾,但总的降水量短期变化并不大。
5、科学也是社会进程的一个组成部分,被夸大或压制的情形都存在,完全公平、理性是不可能实现的。作为一种工具,服务于生活、军事,当然也不可能将政治排除在外,只是程度不同;就像纳粹一样拥有众多的科学家为其服务,如果原子弹最先诞生于德国,那么世界进程就不是今天这样的格局。
6、我个人的观点是环境与气候的改变对于人类影响重大,肯定需要付出努力去维护、深入研究;但如果100多年来排放了这么多CO2,仅造成了0.85℃升温,那么形势就还没有迫切到舆论所宣传的程度。
我认为更加迫切的事情是资源枯竭、环境承载人口的能力接近饱和、应对自然风险的冗余度极其脆弱,在这三点原因使人类社会崩溃之前,温度的剧烈影响还不会到来。而如果严格按照目前政府间气候委员会的减排计划实施,则很快就会对生产力造成重大打击,对未来的影响更大。
澄清,环境保护是迫在眉睫的,这能够延缓人类危机的提前到来;不减排那么多,并不是说就一点也不减排、不做清洁排放了,排放技术和标准都是需要不断提高的。
最后,上千名顶级科学家争论不休的全球性问题,特朗普隐晦的表达先不考虑这件事都被喷成那样;我仅作为一个科技爱好者若能直接给出最终结论,那不就是摆明了在扯淡吗?
我有我的见解,你们也有你们的观点,我所能做的就是尽可能客观、全面、准确的提供背景资料,以供大家做出自己的分析和判断。
再强调一下,气候变暖和气候变化不是矛盾的事情,不是非此即彼,更不是就此放任污染、破坏环境、为所欲为了;正反双方,首先都是气象、地理、物理等方面的科学家,气候变暖的研究和争论只是他们工作中的一部分。而我们大众听到的变暖声音最大,只不过是很多政府机构支持这一观点、并推行相关政策,必然会推动舆论来加强影响。