今年多地40℃高温破历史极值，地球还会更热吗？

2022-08-13 10:08

*本文为「三联生活周刊」原创内容

今年入夏以来，我国高温日数多、覆盖范围广、多地最高气温破历史极值。中央气象台高温预警已经连发23天，其中12天为高温橙色预警。12日18时，中央气象台更是发布了今年首个高温红色预警，这也是高温预警的最高级别。四川东部、重庆西南部和北部、陕西东南部等地气温41至43℃，湖北竹山局地达到44.3℃。

连日的高温，为人们的工作出行带来了诸多不便，工厂工人的热射病事故频发，连许多小动物都纷纷中暑昏厥……这样的气候变化，到底与什么有关？人类有解决这一问题的办法吗？

文 | 袁越

1859年，当一位名叫约翰·丁达尔（John Tyndall）的英国科学家通过实验证明二氧化碳具有吸收红外辐射的能力，人类才明白，自己曾经有多幸运。原来，此前有人通过计算发现，来自太阳的辐射只能让地表温度维持在零下20℃左右，远远达不到如今的平均14℃的水平。后者使得海洋得以保持液态，这才能够孕育生命。否则的话，地球就成了一个大冰球，人类是无法生存的。

《夏洛特烦恼》剧照

最先试图解释这一悖论的是著名的法国应用数学家让-巴普蒂斯·傅里叶（Jean-Baptiste Fourier）。他于1827年撰写了一篇论文，首次提出地球大气层很可能是一个巨大的温室，否则的话地表温度不可能有现在这么高。

我们平时所说的温室是用玻璃或者透明的塑料薄膜当天棚，这样既可以让阳光照进来，棚内的热空气又散不出去。大气层外当然不可能有这样的物理阻隔，但地球表面在被太阳光加热后会向外释放红外辐射，如果能挡住这部分能量，不让它释放到外太空去，就能为地球大气层加温。可空气的主要成分氮气和氧气都不能吸收红外辐射，水蒸气倒是可以吸收一部分，但总量远远不够，不足以解释地表温度的变化。

《地球脉动》剧照

丁达尔首次正确地指出地球温室效应的真正原因是二氧化碳，他甚至猜测地球历史上出现过很多次的冰河期就是二氧化碳浓度降低所导致的。虽然这个观点现在看来并不全对，但他的方向是正确的。

1881年，一位名叫塞缪尔·兰利（Samuel Langley）的美国科学家发明了辐射热测量仪（Bolometer），并通过测量不同高度的月亮所发射的辐射强度，推算出了地球大气层吸收红外辐射的能力。这个结果启发了一位名叫斯万特·阿伦尼乌斯（Svante Arrhenius）的瑞典科学家，他通过计算发现，如果大气二氧化碳浓度增加一倍的话，地表温度将上升5～6℃。

这个推算结果要比现在学术界公认的值高一些，但这是人类第一次意识到工业革命烧掉的化石能源有可能会导致地球升温，具有划时代的意义。不过，有三件事阻碍了当时的人们立即开始减排行动，它们都和当年的科学发展水平太低有关。

图｜pexels

第一，当年的科学家们并不确定化石能源的燃烧是否一定会增加大气二氧化碳浓度，会不会有某个未知因素抵消了这种影响，比如植物光合作用的增强？这个问题是被一个名叫查尔斯·基林（Charles Keeling）的美国科学家解决的，他发明了精确测量大气二氧化碳浓度的方法，并于1958年在位于夏威夷的莫纳·鲁阿天文台（Mauna Loa Observatory）设立观测站，开始测量大气二氧化碳浓度。虽然基林于2005年去世，但这项测量一直没有中断。测量结果证明大气二氧化碳浓度确实一直在增加，并从1958年刚开始测时的313ppm（百万分之一）上升到2021年5月份的419.13ppm，这是地球最近这400多万年来的最高值。

要知道，1850年的二氧化碳浓度平均值仅为280ppm，这说明工业革命在短短的170年时间里就把大气二氧化碳浓度升高了将近50%，距离阿伦尼乌斯的预言已经不远了。事实上，根据美国海洋及大气管理局（NOAA）估计，400万年前的地球大气二氧化碳浓度和现在差不多，而那时的地球表面温度比现在高3.9℃，海平面比现在高24米。

第二，当年的科学家们也不敢肯定二氧化碳浓度的增加是否一定会导致气温升高，会不会有什么大家不知道的负反馈机制抵消了温室效应的影响？这个疑团最终是被美国科学家詹姆斯·汉森（James Hansen）解决的，他是美国航空航天局（NASA）的一个气候研究小组的负责人。这个小组利用NASA强大的数据网络，对地球气候历史进行了归纳汇总，于1981年发布了一份权威报告，指出地球表面温度虽然在过去的100多年里有升有降，但总的趋势是上升的。如果把温度变化趋势做成一张图的话，其形状很像一根放倒的冰球杆，前面几百年总体上是平直的，但从1970年开始有了明显的上升。

图｜pixabay

汉森的报告极具前瞻性，因为地球表面温度从1980年开始便以每10年0.18℃左右的增幅持续上升，2020年的地表温度已经比工业时代之前的平均值上升了1.19℃。

1988年6月23日，汉森在美国参议院听证会上做了一次报告，提醒政治家们注意全球变暖现象。这次听证会具有里程碑式的意义，受到触动最大的反而不是美国政客，而是当时的英国首相撒切尔夫人。她阅读了汉森的报告后非常激动，立刻在英国皇家学会（相当于英国科学院）发表演讲，责成英国科学家注意这一问题。几天之后，英国外交部向联大提交了一份报告，建议联合国常任理事国组成专家委员会讨论这件事。1992年，联合国在里约热内卢召开会议，通过了“联合国气候变化框架公约”（UNFCCC），正式向全球变暖宣战。

第三，当年的气候科学家大都来自相对寒冷的北欧和北美，他们当中的很多人甚至觉得气温升高是件好事。不过，随着研究的深入，大家逐渐意识到二氧化碳浓度的增加绝不仅仅只是升高气温那么简单，而是会让地球气候变得更加极端，比如极热极冷天气出现得愈发频繁，以及台风强度的增加等等。北欧甚至会变得更冷，因为北极气候的改变有可能会导致墨西哥湾暖流变弱，后者正是北欧地区之所以比地球上同纬度的其他地区偏暖的原因所在。于是UNFCCC修改了措辞，把全球变暖改为气候变化，以修正人们对这一环境危机的认知。

《蓝色星球》剧照

事实上，这次二氧化碳危机甚至不全是气候问题，还涉及海平面上升和海水酸化等次生灾害。前者来自于海水受热膨胀以及冰川融化，从1993年开始便一直以每年3.4毫米的速度在上升。后者则是二氧化碳溶于海水之后必然导致的结果，自工业革命以来地球表层海水的酸度已经增加了30%。有人曾经提出通过向高空释放气溶胶反射太阳光来为地球降温的措施，但这一措施只能解决温度问题，却无法拯救海洋动物，它们会因为海水酸化而无法合成碳酸骨骼或者贝壳。

随着上述这三个关键问题的解决，全球主流科学界对于气候变化的危害终于达成共识，质疑的人已经非常少了。但仍然有不少政治家和普通民众不相信这一点，觉得地球历史上经历过好多次气候变化，最终都挺过来了，所以人类不必担心。这个前提当然没错，但历史上发生的气候变化都是以万年计的，时间尺度相当大，而人类活动导致的气候变化速度惊人，是以百年甚至十年为单位的，大部分生物难以适应如此剧烈的变化，将会导致大量物种灭绝，人类肯定会受影响。