人类在同大自然玩轻率的纸牌游戏;结果虽有疑问,但温度升高则是肯定的。
杰里 · 马尔曼(Jery Mahlman)是乐意打赌的人。这位气候研究者说,地球变暖不仅肯定在发生,而且日益显著的所谓工业排放的温室气体(即二氧化碳)应对此负责。一些新的研究成果表明温度不仅在几千年内有所上升,而且在本世纪末还在快速上升。普林斯顿大学国家海洋与大气管理局地球物理流体力学实验室主任马尔曼没有听任争论。他说:“地球升温的可能性是完全存在的。我将利用这种极大的可能性去:反对那些宣称地球变暖是夸大的人。而且我将利用他们乐意提供的全部资金。”
马尔曼并不孤立。许多科学家一致认为从未进行过的最重要实验(改变地球气候)正在进行,而且任何时候都不会停止。例如,1997 年京都气候变暖会议认为烧炭厂、机动车和无数其他人类活动每年排入大气层的二氧化碳数量将于2050年前后翻一番。这取决于每个人的行为。马尔曼说,像渴望提高生活水平的中国这样的发展中国家排放四倍的二氧化碳并非不可能。他说:“而且令人惊慌。”
少数怀疑者,至少那些宣称不必担心额外二氧化碳的人,意见是不一致的。当科学家们试图估计气候模式的自然变化时,确实存在许多重大的不确定因素,例如在太平洋上反复出现的厄尔诺尼现象。但绝大多数科学家都在摆脱是否发生人类诱使地球变暖的争论。现在,科学家们正努力着眼于人们盼望在下一世纪能确切看到的事情。
地球的海洋、土壤和动植物都在向大气层自然释放二氧化碳。在大气层中,诸如水蒸气、甲烷和二氧化碳之类的其他气体一起都以大体上相同的方式吸收太阳辐射,而温室则吸收太阳的热量。但人类活动向大气层增添的二氧化碳和其他温室气体似乎比自然再循环增添的多一些。科学家们认为这种临界增加正在使地球变暖。
科学家们对于正在发生人类诱使地球变暖的不断增长的信心是建立在广泛研究和观察气候变化的基础上。例如,计算机驱动的气候学模型证明是出人意料的能手。马尔曼说:“这种模型基本上揭示了地球变暖的看法。”马尔曼实验室探究的计算机程序正在把预测与过去10年发生的实际情况结合起来。
同时,现代观察与历史记载的比较,证明某些事物大概在20世纪后期的确是异常的。自1900年以来,地球表面温度平均大约上升了1. 1°F。这种升温是非均匀分布的,北半球高纬度地区的地表夜间升温最大。在过去的35年间,阿拉斯加、加拿大和欧亚大陆地区的温度上升了10°F。
位于科罗拉多州博尔德市的国家大气研究中心古气候学家乔纳森 · 奥弗佩克(Jonathan Ovepeck)说:“我们可以把过去几个世纪的大部分温度变化归咎于自然原因——太阳 的变化或火山喷发。但我们不能找到我们现在所见地球变暖的任何自然解释。
把你的住宅恒温器旋大一度,你很可能注意不到任何变化。但如果全球升温即使很微小也可能导致某些显著变化:海平面上升、高山冰川后退和雪盖衰退。在过去的年代里,科学家们注意到了其他升温信号:
1998年是美国东北部有文字记载历史以来最温暖的年份。世界各地也报道过类似的趋势。
科罗拉多大学和英国南极考查队的研究人员报道,1,100平方英里的威尔金斯和拉森B冰架于去年破裂,其余的南极洲巨大大陆冰架则处于“完全后退中”。
慕尼黑大学的科学家报道欧洲的春季已开始较早到来,而秋季则到得较晚。根据全欧采集植物的观察,安尼特 · 梅泽尔( Annette Metzel) 和彼得 · 费比恩(Peter Fabian)报道植物花、叶的形成大约比1959年早6天,而秋天树叶变色则迟5天。
近代历史上创记录的太平洋温度曾引起热带珊瑚最大的相继死亡。温暖天气使某些地区的礁生珊瑚死亡70%,促使珊瑚把海藻驱逐出它的石灰石骨架。
据华盛顿大学的两位研究人员说,绰号叫做“北极振动”的广泛气候循环看来是在两个交替期之一中受冲击的,从而使地表风把较大量海洋暖空气刮过寒冷的北大陆,他们宣称这种暖空气可能是“主要的融化力量”。但有人认为那些事件中的任一事件都是短期变化引起的,其他一些研究则清楚地证明了长期气候模式的变化。马萨诸塞大学和亚利桑那大学的研究人员在某一重要调查报告中宣称,他们拥有证明1998年是过去1,000年内最温暖年份的证据,而且它是在所测最温暖的10年结束时到来的。马萨诸塞州的迈克尔 · 曼(Michael Mann)和雷蒙德 · 布雷德利( Raymond Bradley) 以及亚利桑那州的马尔科姆,休斯(Malcolm Hughes)研究了世界范围内所采树样的年轮,还从格陵兰到安第斯山脉的一些现场钻取了冰岩心。科学家们测量了年轮的直径(与气候有关的生长变化可靠指示物)、冰层厚度和成分变化。
回顾1,000多年的历史证明是不易的,但对于那时以后的一段时间,情景似乎是清晰的。曼及其同事们发现在20世纪以前,温度平均每百年下降0. 04°F。这与气候的“天文学理论”是相符的,该理论认为如果地球环绕太阳的运行轨道发生轻微变化,那就会自然地产生逐渐的长期气候变化,重新分配太阳的光和热。但在20世纪初,这种趋势明显地颠倒过来了。曼说:“就这一千年的前景而言,本世纪的气候变化真使你吃惊。虽然我们认为气候变化的原因很多,但和我们在过去100 年内所见到的一样,过去1,000年的气候并未发生任何变化。
这种趋势会继续下去吗?当前的一些估计认为到2100年时任何地方的附加升温将为2.1~8.1°F。同时,任何地方的海平面将上升1~3英尺。科学家们试图缩小这种可能性范围的努力正集中在一些主要的气候狂热计划上,这些计划可能证明升温不是制动器,就是加速器。
例如云,圣路易斯的任何居民都能告诉你,7月份的暖空气能很好地控制水分。只要地球变暖,空气就会变得更潮湿,因而导致某些地区降雨量、湿度和云量的增加。而且理论证明由于云把太阳辐射反射回空间,所以云能减缓或加速地球升温。无论如何,国家大气研究中心的研究人员走上满载仪器的C-130型飞机飞往印度洋时考虑到了这个问题。他们的目的是研究云在形成污染物质过程中所起的作用和云怎样影响气候变化。
这是符合逻辑的想法。烧煤和其他矿物燃料会产生过量的温室气体,其中大部分二氧化碳散发在大气中。大气中的二氧化碳转化成硫酸盐气溶胶——有助于积聚污染物和酸雨的微粒。但硫酸盐气溶胶也吸收水滴,当然水滴也是云的主要组成部分。参加过美国国家大气研究中心和国家科学基金会印度洋试验计划的安德鲁 · 海姆斯菲尔德(Andrew Heymsfield)说,这些物质可能使云产生更多的反射。为什么?因为被气溶胶饱和的云可能比具有相同含水量、但不含气溶胶的云拥有更多(更小)的水滴。海姆斯菲尔德说: “微粒越多,表面积就越大。表面积越大,反射率就越高。”
不管怎样,那就是概念。海姆斯菲尔德及其同事们发现的东西不只是弄脏绳上所挂衣服的污染物,而且也是弄脏云的污染物。他说:“ 有时我们不可能看见这些云——它们在雾里 是看不见的。如果云的反射率增大,大部分反射就会被雾吸收。”结论:燃烧矿物燃料的结果是增加污染物,使地球升温,实际上云可能因污染物而丧失反射能力,有助于地球升温,而不是有助于减缓地球升温。负责该科研项目的海姆斯菲尔德说:“这的确是使 人极为惊奇的事。这就是我们预料的反作用。
另一个不确定的概念是碳的“海洋”——例 如森林和海洋——可 能吸收过量大气二氧化碳的程度。某些科学家认为本世纪美国东部的大规模重新造林——这里的广大落叶森林恢复到了1900 年以前的种植或采伐面积——把美国变成了二氧化碳 的基本消费者。实际上,根据一些测量结果可知这片美国大陆吸收的美国工业和汽车产生的碳,每年大约为16亿吨。这可能证明地球变暖在迅速工业化100年以后逐渐减慢了。如果成长中的美国森林的确在吸收大量的碳,那么当前在毁林地区的积极重新造林就可能减少温室气体的增加。
但在人们可到之处种植优质枫树是有限度的。普林斯顿大学专门研究碳循环问题的生物学家史蒂文 · 帕卡拉(Steven Pacala)说,即使世界重新种植的大部分森林也只能贮藏50年左右的碳产量。他说:“重新造林基本上能使我们这一代人获得宝贵的时间。我们有希望获得采取一致行动和开始研究矿物燃料问题的足够时间。”
这不是唯一的问题。一些研究成果表明,单纯地多种树不能保证在短期内吸收额外的碳。伊利诺斯大学在一次试验中试验了6种松树、枫树和栎树对高二氧化碳的反应。有3种树似乎喜欢高二氧化碳水平,这反映在氮吸收能力,即健壮生长的可靠指示物的提高上。有两种树几乎没有显示反应,而第6种树竟然减慢了生长。此外,该试验项目的主研人员霍莫兹 · 巴锡里雷德(Hormoz Bassirirad)说,大部分树木看来至多在得到额外二氧化碳弥补后几年就长得很健壮了。他说:“树木和人是相似的。为某人提供高碳水化合物食物,他就会得到迅速发育。但从长远来看,他不可能那样健康。’
还有海洋。在未来几个世纪里,海洋大概能吸收世界85%的二氧化碳。但这是一个漫长的过程。海洋水从表面到底部的循环需要100年的时间,海洋底部能倾倒碳负载物,并开始返回表面的长期旅行。
正在积累的证据表明,一个较温暖的行星将以附加降雨、溶雪和溶冰的形式把淡水注入海洋,淡水倾向于占据海水顶部位置,形成液体“盖”。普林斯顿大学海洋学家乔奇 · 萨尔门托(Jorge Sarmiento)运用计算机模型证明了到下一世纪中期淡水盖可能使海洋吸收二氧化碳的能力下降10~ 30%。
那么可以采取哪种最重要的紧急措施。如果气候发生变化,是突然变化,还是逐渐变化?温度逐渐升高可能给动植物的迁移、海岸群落加固海堤、政治家们商定减缓这种倾向的步骤提供时间。但快速变化可能给人类和动植物施加巨大压力。
那种变化可能挫败宣称如果地球变暖正在发生,那它的有些方面实际上有利于人类的地球变暖的怀疑论者。这种观点的主要支持者之一是斯坦福大学胡佛研究所经济学家兼高级研究员托马斯 · 盖尔 · 穆尔(Thomas Cale Moore)。1998 年,他发表了《可怕的气候》:我们为什么不应担心地球变暖,根据1997年华尔街杂志一篇有争议和常被引用的文章写成的书。穆尔断言,过去的温暖期对人类不无裨益,帮助了农业,使从前寒冷地区的生物感到舒适,同时几乎没有带来严重破坏。
穆尔断言,上述情况在未来几个世纪中也是正确的。虽然他承认了某些问题——低海岸地区的洪水急剧增加——但坚认好处可能大大超过危害。当然,他不仅在科学研究的基础上,而且也在对人类行为的观察基础上创造了某些激发兴趣的论点。穆尔写道:“人们离开了佛罗里达州,而不离开明尼苏达州。撤退者至少可能发现较高温度提高了他们的福利。”
可是,研究该问题的大多数科学家没有那么自信。某些气候学家担心,即使温度、降雨类型和盛行风的微小变化也可能引起地区气候的突变和剧变。如果这些变化发生,世界社会就必须相应地改变农业和生活方式。而且,这种改变可能是强制性的,像美国这样的富国可能是从容的,但可能迫使穷国对全球气候变化付出不相称的代价。杰里 · 马尔曼说:“这种代价已从你或我转移给了海滨地区的人,比如孟加拉国人。”
如果人类生产的温室气体在下一世纪达到4倍——不可 能发生的事——那么 灾难性变化就会到来。马尔曼通过模型证明地面温度可能上升15~20°F,海平面变化可能按码计量,而不是按英尺计量。他说:“如果这种情况发生,结果将是灾难性的。”
不管人们认为地球变暖是有益,还是有害,但它却是一个严重的问题。随着地球变暖证据的增加,显然我们是在从事一个非常有趣的科研项目。而且是一个赌注极大的科研项目。
奥弗佩克说:“用我们的气候模型在实验室周围演示是一回事。但它是基本的方法,而别的只是玩具而已。就地球来说,我们只能试验一次。如果我们不愿发生什么事,我们就不能只围绕这些事转。”
[ Popular Science, 1999 年8月]