“与酸雨和臭氧相反，温室效应尚不是一个迫在眉睫的严峻问题……（它）或许要再过几十年，甚至一个世纪之后，才能表现得明朗化。”

面对温室效应及其主导因子——大气CO₂增加——理智的思考和审慎的措施乃是最好的补救，一味恐慌实不可取。气候趋暖可能给人类带来不利甚至苦难，但同时也可带来某些益处。实验表明，未来半个世纪温度稍增，作物（生长于高CO₂环境中）收获量肯定增加。6000~8000年以前，北半球夏季平均温度比今天高2~3°C，非洲和印度降水比目前多50~100%，撒哈拉沙漠当时是萨王纳或干草原。当时较高的温度使维京人能够移民格陵兰并达到北美洲。然而，减少具有温室作用气体的释放仍属明智之举。自然保护限制了化石燃料的应用，有关的国际条约也规定减少氟氯碳化物的释放，该物质是温室效应居第二位的诱导因子，也是引起高空臭氧减少的主要原因。

行动固然重要，但最为急迫的还是对全过程的深刻了解。为此要建立模型，比如人们关注（美国）中西部谷物带可能北移，但研究项目中的数学模型没有证实该地区会变得更为干燥。研究人员还要收集更多的资料，改进模型，至少能给出一个洲际尺度的预测，这样才可使我们的预测更有效，此乃制定正确策略的前提。另外，人类资源亦应重视，正如红色冬小麦的培育表明，居住在不同类型气候的人们自有其生存之道，即使在荒凉的环境中人们亦能适应并具生产性。

当地球向空中的热辐射被大气吸收，气候变得温暖，温室效应就产生了。人类活动正在增加大气中可以吸收地球辐射的气体数量，从而加剧原天然温室。过去一个世纪，燃料的使用增加了大气二氧化碳；人类开荒，建设城市也同样增加了大气二氧化碳。农业、工业等人类活动提高了类似甲烷和氟氯碳化物这些具有“温室”作用的气体的密度。

大气原来温室改变后后果如何？目前尚难预测，但有些效应确属明显：

· 平均气温升高。有些地区欢迎更温暖的气候，另外一些地区则相反。

· 较温暖的气候总体上导致降水和蒸发都增加。但每个地区并非一致，某些地区会湿润些，其它地区则相反。

· 强烈的温室效应可使海水受热融化冰山，水本身也受热膨胀，两者均促进海平面上升。

· 植物将对空气中增加的CO₂有强烈反应，生长繁盛，光合作用效率提高。同时，高温及强烈变迁的气候将使植物适宜生长的地区发生迁移，改变植物群落的天然构成。

酸雨和臭氧消失

过去10年，温室效应、酸雨和臭氧减少已引起人们的关注，甚至是恐慌。这三个现象同样重要，但在成因、动态、后果以及控制的前景上迥然不同。

酸雨腐蚀河湖和水生物，有时也破坏森林。它同温室效应一样源于化石燃料的大量使用，但具体因子不同，酸雨成因于硫、氮氧化物，这些物质源于发电厂、汽车和飞机释放的废气。硫、氮氧化物在大气中产生酸，然后雨雪将其况降到下风向几百里地区的树上，土壤上和水面上。目前，控制酸雨的技术已有重大进展。“洗煤”技术在发电厂应用，可以将原料中硫、氮元素清除；“涤气”技术可从发电排放物中清除大部分二氧化硫。

臭氧是氧的一种有毒形式，它在大气层底部含量过多将产生污染并危害人体。但在对流层，它是所有有机体的“安全伞”，使有机体避免过多的紫外线照射。对流层臭氧减少产生于一组人造化合物——用于气雾剂、溶剂和制冷设备中的氟氯碳化物（CFC'S），氟氯碳化物到达平流层，阳光穿过后产生氯气，氯气与臭氧反应从而减少臭氧。

臭氧阻挡了部分太阳辐射，其减少可使温度轻微上升。臭氧减少主要危害是河能导致遗传突变，皮肤癌和眼疾发病率升高。值得一提的是，温室效应可遏制臭氧减少，因CO₂增多可使平流层冷却，从而减慢破坏臭氧的化学反应。对于臭氧减少，人们也已掌握了有关控制方法。美国已禁止在气雾剂中使用氟氯碳化物一一制造商用气泵或其它催化剂取而代之——在溶剂和制冷设备中替换氟氯碳化物亦前景喜人。工业化国家已同意在本世纪末取消氟氯碳化物的使用。

与酸雨和臭氧消失相反，温室效应尚不是一个迫在眉睫的严峻问题。不同于酸雨的是，它或许要再过几十年甚至一个世纪之后才能表现明朗。不同于臭氧减少的是，增加的二氧化碳不直接对人体构成威胁，除非其密度高得惊人。但温室效应却又比前两者给人类带来更多的烦恼。这与温室效应的后果是长远的，以及尚无可靠的控制手段有关。

大气二氧化碳的增加

据科学家估计，自公元1800年以来，大气中二氧化碳增加了25%。自有连续观测的1958年以来增长10%，目前每年增幅0.4%。这种增加首先是由于大量化石燃料的使用，其次与人类对土地的不当开发（如毁坏森林），改变土地用途有关。两者大致各占大气CO₂增量3/4，1/4的比例。

全球商业能源的90%来自化石燃料，包括煤炭，石油和天然气等，它们是由地质时期生物沉积产生，富含碳元素，燃烧后产生大量CO₂进入大气；森林破坏、土地用途改变将使原光合作用利用CO₂的量减少，同样增加大气CO₂。另外伐木无论直接燃烧还是腐烂，都有CO₂进入大气，农场主用年生（或季生）的农作物取代树木，他们需要的是收成，而不是森林长期贮存碳元素。

人类活动在增加大气CO₂的同时，自然界的平衡过程也在调节CO₂循环，它本能地将大气CO₂转移到另外两个碳元素“仓库”——海洋、土壤及植被。海水从空气中溶解二氧化碳，经传递和一系列生化过程将CO₂固定在生物体中，如贝壳，最终形成碳酸钙沉积。其逆过程——向大气释放CO₂——包括海洋释放二氧化碳；生物呼吸作用释放二氧化碳；森林火灾，火山爆发也将二氧化碳返回大气，这便是全球碳元素循环的基本模式。长期以来，这一循环基本平衡。但在地质历史上，C及CO₂平衡也曾有波动，因此科学家不能确定目前是否处于平衡态。但有一点是明确无疑的，人类在搅乱可能存在的平衡。据科学家估计，自然碳循环大约转移和贮存了人为的过量CO₂。有关精确测定贮置，以及CO₂增加贮量是否改变的调查计划正在执行。研究表明，如果制止滥伐森林，由于光合作用在高温和高CO₂条件下效率较高，地球植被或许能吸收、贮存增加的二氧化碳。

为提供实用，准确的参照指标，专家着眼于推测何时大气CO₂含量翻番。虽然CO₂能否翻番并非必然。几年前预测这个翻番发生在2025~2040年之间。最近更多的研究把这一时点推迟到21世纪末甚至21世纪之后。但如果考虑另外具有温室作用的气体因素，如甲烷，CFC'S，预测就更为困难，因为这些气体未来变化很难确定。

为规划未来CO₂释放，（美国）能源部牵头组织的专家组正开发一种测算一组复杂的社会、技术系统变迁的技术，它涵盖了社会、经济和技术各方面：

· 下一世纪世界经济，工业生产是否继续增长，甚至相当繁荣，并由此增加能源需求？

· 世界人口是否继续膨胀，对经济、能源产生压力？

· 人类是否仍将严重依赖化石燃料；选择核能、风能以及太阳能的可能性有多大；技术上是否有重大突破，从而降低开发新能源的成本？

· 将来人类能在何种程度上保护能源；技术提高能源使用效率的潜力有多大？

· 人类是提高和发展核聚变能，还是更多地开发核裂变能？

· 人类能否使用新发现，比如超导技术，从而提高效率，并使新能源更为实用？

需要进一步强调的是、温室效应过程相当缓慢，因而在采纳那些控制温室加剧的措施时，要慎重考虑这些措施本身对人类社会、经济发展产生的副作用。我们完全有时间利用下一个10年去更多地了解，建立更确切的认识，这是我们采取任何可靠措施的先决条件。

气 候

大气CO₂增多，温度升高，其它气候特征亦会改变。如CO₂翻番，专家估计全球气温将升高3~8度；降水总量也会增加，只是各地不同，有些地区也可能减少，因为地球上总水量恒定；地球常年冰雪覆盖界线会移向极地。

我们当然关注全球变化，但更为重视地区状况。地区状况在各方面与全球都不一样。例如，农场主要知道土壤含水量的变化、霜冻情况，以安排农耕；某些地区应从贫困和安全出发，可能要对付更加频繁的水灾和暴雨。本世纪80年代出现了4个创纪录的高温年，1988年夏美国大部分地区严重干旱。或许人们推测，温室效应恶果是否已降临人间？首先，美国的干热并非说明全球情况。1987年的高温热浪源于南半球海水表而热量，北半球仅比正常情况略高。其次，热、冷年都连续出现5~10年，之后恢复正常或者走向反面，因此亦应从更大时间跨度上观察问题。另外，气候变迁受制于诸多因素，只注意温室效应有失偏颇。火山爆发可以使几百万吨尘埃进入高空，尘埃反射太阳光线，几年内地球将略为冷却。太阳在短期内能量释放亦有变化起伏，同样影响气温。地球与太阳相对位置的变化将导致长期气候变迁，6000~8000年前的地球暖期是由于北半球夏半年地球更接近太阳的缘故。

我们还应明确区分天气、气候的概念本质差异。天气是特定地区特定时间的大气状态，它在几个小时内的明显变化甚属平常。气候是天气的平均状态、气候研究一般要采用30周年为一时间基段去建立平均模式。

历史上的温暖时期的研究表明，温室的增温可以在某些地区创造一个比目前更适合发展农业的气候。但是，过去的气候变迁十分缓慢，要经历几千年，现在由于CO₂的增加，可以在一个世纪内重演过去几千年的变迁，如此之快的变化无疑会增加我们的种种压力。

如前述，高CO₂浓度可以使作物提高产量。将作物置于二倍于目前CO₂浓度的环境中生长，除谷物增产10%外，被试作物增产率从30%到80%不等。产量是综合的，包括作物的不同部分——茎、叶及果实——高产量均得益于CO₂的增多。同时，CO₂浓度升高，作物利用水的效率升高，可以减少灌溉，在干旱环境中的适应能力也能增强。另外发现，高CO₂环境将使植物对空气污染的承受能力更为脆弱。

不幸的是，公众的注意力忽视了植物与CO₂的这种相互反应，只强调气候变迁的种种灾难后果，比如中西部谷物带可能由于气候突变而移入加拿大。农业潜在的变迁引起人们更多的担心。像水资源依赖气候变迁一样，农业变化将依赖植物如何利用CO₂ 浓度升高这一条件。

科学家虽然已经证明植物在高CO₂浓度情况下会增产，利用水的效率也提高，但他们有一点仍不能确定，植物是否还能保持目前的营养水平。如果它们随CO₂增加生长更快，糖类蛋白质等含量也同时增加，养分水平自然提高，那么关于未来营养水平的担心就是多余的了。

用大豆叶喂养昆虫的实验表明，目前的营养水平将会降低。当大豆在高CO₂浓度中生长，大豆尺蠖幼体持续生长，但要蚕食掉比现在多25%的豆叶，这一实验从广泛的意义上对为人类提供营养的谷物、水果和蔬菜提出了疑问。

是否杂草——如库得苏*——像作物一样也对CO₂的浓度有强烈的反应？实验肯定了这种可能性。库得苏从日本引种到美国南部以防止水土流失，这种生长迅速的藤蔓植物在路边、田野、树冠大量繁茂生长，并抑制其它植物生长，实验表明，它对CO₂浓度升高有相当强烈的反应，并可能扩散到南方以外地区。无疑，升高的CO₂浓度将增加杂草对作物的竞争力，但我们应该明白，农作物并非唯一重要的财富，森林和草原中天然植被也是我们的经济、环境、游憩以及体育中的重要资源。科学家们对于天然植被群落与CO₂浓度升高和气候变迁如何反应相应所知不多，有待探索以明确二氧化碳如何影响植物的生存、生长、收获以及利用水分的效率。

海平面上升

未来海平面上升可能会比任何其它温室效应后果更能引起我们的关注。同气候变迁一样，海平面上升同样受制于众多因素。比如，地球构造板块的飘移和沉降，大陆正从上次冰期冰川的压力中“反弹”，等等，有些因素使海平面上升，另外一些相反，要看哪方面的因素占主导地位。

温室效应有可能引起地球现有三大冰体融化，导致海平面上升。三大冰体包括地球各处冰川及小冰盖；格陵兰冰盖；南极冰盖。北极浮冰融化不可能导致海平面上升——就像酒杯中的冰块融化后不可能增加冷饮体积一样。同时，海水本身的受热膨胀同样提高海平面。

过去100年内，全球范围内海平面上升了4~8英寸，科学家认为，其中三分之一来自于世界上小冰川和其它冰盖的融化，有一些是由于海水膨胀所致。但根据大部分冰川学家的研究，海平面上升几乎与格陵兰及南极冰盖的融化无关。

将来如何？海平面无疑会继续升高——问题是升高多少？艺术家们用雕刻腰部以下在水里的自由女神像来表达他们的想象，而旧金山“穿越美国”之塔则确确实实已被美丽的旧金山海湾清澈的海水所环绕。把可能性极端化——亦即最坏方案些学者推测到2100年海平面将升高12英尺。另一方面，冰川学家研究估计到2100年融冰将使海平面升高2英尺。科学家指望海平面上升中的一部分——或许2~8英尺——来自高山冰川和小冰盖，而同样的部分来自格陵兰冰盖。不确定的是南极，这里30年来虽加速探测考察，但南极仍然是地球上最神秘的地区之一。

最为有趣的问题是，南极西部冰块是否会崩解融化？冰川学家指出，将有一系列复杂过程使这一冰块融解。如这一冰块彻底融化，但据推测至少花上100年的时间，至于灾难的发生，就更为遥遥无期了。

同样，南极有向相反方向变化的趋势。即它有可能导致海平面的下降。关键的问题是南极极冷温度到底是多少？在南极的绝大部分地区，气温上升不一定引起冰融，而可能带来更多的水分，这些水分以降雪形式滞留南极，巨大的冰雪沉积有可能改变整个地球的水循环，导致海平面下降。

海水膨胀能使海平面上升多少也不清楚。在实验室里验证水体受热膨胀相当简单，但在海洋里，复杂的海洋环流将使这一简单现象难以捉摸，一个常常被人引用的预测是估计海水膨胀将在2070年使海面上升16英寸。

无论海平面上升的尺度如何，正在上升的海平面将给海岸带地区带来危害。除了改变海岸线，还以各种海洋灾害长驱直入进入内陆。佛罗里达和路易斯安娜的沿海居民已面临到这样的问题了。这需要人类运用全部的智慧去处理，应付这个难堪的局面。

[USA Today，1990年9月］

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* Ari Patrinos是美国能源部大气二氧化碳研究计划负责人。

* 英文Kudzu，原产于中国、日本的一种豆科藤萸植物，可作饲料，亦可用于防止水土流失。