酷暑:全球变暖离我们还远吗?

杨煜达

2017-07-29 11:03 来源:澎湃新闻

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今夏酷暑:怎一个“热”字了得
今年夏天,不论是媒体还是人们日常的交流,一个离不开的关键词就是:“热!”
是啊,热、热、热,天空中骄阳似火,空气中湿热难当,街边的梧桐树的绿叶也被晒得卷了角,往来的行人挥汗如雨,而街边楼房窗户下悬挂的一排排空调机,嗡嗡直转,排出阵阵的热风,把行人熏得更是难受。
根据中央气象台发布的信息,进入7月以来,中国广大地区一直处于“发烧”状态。截至26日16时,陕西关中及秦岭以南部分地区、河南东南部、江苏南部、安徽、湖北、重庆、四川盆地、贵州东部、湖南、江西、浙江大部以及福建北部的最高气温普遍超过37℃。另外,四川东部、重庆大部、湖南大部、湖北东南部、安徽大部以及陕西关中地区等地14时地表温度均超过了65℃,其中陕西秦都(71.5℃)、湖南邵阳县(71.1℃)甚至超过70℃。
很多城市的气温超过了40℃以上。多个城市打破了历史高温记录。比如安徽省会合肥,7月以来,合肥连续高温天数已达13天,其中26日,合肥最高气温40.4℃,打破了合肥7月最高气温的记录,而最高地表温度高达72.5℃,创下了合肥历史上地表温度的最高纪录。西安从6月下旬开始,已出现25个高温日,其中在40℃以上的温度达到了7天,而在7月20日-24日,西安连续5天气温在40℃以上,最高达41.3℃,创下了西安有气象记录以来的酷暑之最。
魔都上海今夏的天气更是表现惊人,7月份截至26日,上海徐家汇气象站已发布了20个35℃以上的高温预警。而在7月21日,创下了40.9℃的高温记录,这也是中国连续气象记录最长的徐家汇气象站145年来最高的气温记录。7月25日,气温又达到了40.5℃,这是徐家汇有史以来的第四高气温。截至7月28日,上海今年已连续11天达到酷暑日标准(日最高气温≥37℃),成为有气象记录以来,连续酷暑日最长的一次。
对于这种持续的高温的天气原因,气象部门已经做了解释:今年7月份副热带高压牢牢控制了江淮的大部分地区,加之今年形成的几个台风势力都比较弱,影响的区域都偏南,导致了中国东部大部分地区的连续高温天气。从天气原因的角度来说,这种解释当然没有问题,但是,从气候背景来说,这种高温天气难道没有全球气候变暖的影响吗?
图1:7月26日中国天气网24小时全国最高气温实况
事实上,近年来各地的气温打破记录的新闻可以说不绝于耳。上海人对2013年夏季的连续高温还记忆犹新。2013年6-8月份,徐家汇气象站竟然记录了47个超过35℃的高温日,其中7月份的高温日数达25个,刷新了当时的记录。而在7月6日、7日,徐家汇记录到了40.6、40.8℃的高温,连续打破了当时的高温记录,也是迄今为止上海的第二、第三高温天气。而翻查徐家汇气象台145年的气温记录,超过40℃的天气,除了1930年代有几天之外,其它全部出自2000年之后。夏天越来越热,不仅仅是人们的身体感受,实际也为器测记录所证实。
不仅中国如此,世界各地都有类似的感受。笔者2015年7月初在巴黎凡尔赛参加欧洲环境史大会,也碰到了巴黎百年难遇的高温天气。在路易十四钟爱的凡尔赛小剧院聆听了关于气候变化的大会主题报告,巧妙的古老建筑中完全没有冷气设施,却还让我们感到丝丝凉意。但会后出来就遭罪了,凡尔赛到巴黎的轨道交通由于高温而停运,我们困在凡尔赛,奔走在几个火车站之间寻找回巴黎的机会,凡尔赛的街道还是十七、十八世纪的模样,石块镶砌,狭窄的路旁没有林荫遮蔽炙热的阳光,全身有种被烘烤得窒息般的感觉。好容易回到巴黎,住宿的地方没有空调(欧洲除了大型商场之外,很少有地方安装空调),虽然开着窗,却彻夜难眠。会后赴德国斯图加特,又碰到39℃多的当地极端高温,在火车站的站台上感受着扑面而来的阵阵热浪,心里纳闷:这还是印象中凉爽舒适的南德之夏吗?
气候:不同尺度的变化意味着什么?
这样的高温天气,大多数人都难以忍受,不得不待在屋中,享受空调的清凉。而现代气候这样的增暖,意味着什么呢?在地球的气候史上,曾存在比现代更剧烈的气候变动,这样的气候变化和现代的增暖,关系如何?
太遥远的地质时代不谈,我们可以先谈谈自有人类以来的第四纪的气候变化。
图2是利用深海沉积物中的O18同位素所重建的过去550万年的气温变化。时间分辨率大致为万年。从图中可以看出,260万年前大致是第四纪开始的时期,之间的气温总体上较现在更高,平均气候较今约高2℃左右。而在第四纪开始前后,气温急剧下降,出现了地质史上的冰河时期,大家熟知的猛犸象、长毛犀等现已灭绝的大型哺乳动物就生活在这一时期。最低的温度较今约低10℃左右。但是,在第四纪气候波动很大,存在明显的冰期-间冰期的周期性变化。在第四纪早期,4.1万年的周期性变化占主导,而在第四纪后半叶,10万年的周期性变化占了主导的位置。间冰期的气温,常常高于或接近现代的气温。
图2:550万年以来的温度波动

图3展示的是利用冰岩芯和深海沉积物等代用资料重建的最近45万年以来的温度变化。在这幅图中,10万年左右的周期变化展现得更为清楚。同时,在10万年的周期变化中,还存在着2万年左右和4万年左右的周期性变化的信号。这种周期性变化正是所谓的米兰柯维奇轨道强迫。值得注意的是,在距今最近的3个周期性的高温时期,每个时期都比目前的暖期要暖得多。
图3:近45万年以来的温度波动
图4是不同代用资料重建的全新世以来的温度变化。所谓的全新世,就是我们现在正在经历的这个间冰期,其开始于大约12000年前。气温迅速回升,在距今8千年-5千年间,存在着一个温度较今高的时期,这个时期被称为全新世大暖期。人类的文明就是萌芽于这个时期。之后气温波动下降,小尺度的暖期和冷期交替出现。
图4:全新世以来的温度变化
图5展现的是不同代用资料重建的最近千年全球的温度变化。在公元1000年到1300年左右,是所谓的中世纪温暖期。而在1500年左右到1850年左右,则是所谓的小冰期。在1600-1700年左右,是小冰期最冷的100年。在1850年左右,全球气温开始波动上升,到1980年之后,气温升速加快。也就从这个时候开始,这种陡然的加速,引起了全球普遍的关注。
图5:最近千年的全球温度变化

图6是葛全胜等人利用文献资料为主重建的过去2000年中国东部地区的冬半年温度序列。从图中可以看出,中国东部在中世纪温暖期最暖的年代的温暖程度可能要高于20世纪最后10年。而小冰期最冷的时代大致在1650-1670年间。而现代升温则要较全球稍晚一些。
图6:最近2000年的中国东部冬半年温度变化

从全球和中国区域不同时间尺度的气候变化来看,在地质时期,气温波动的幅度远比今天已发生的幅度大,即使是在过去2000年,类似现代暖期的温暖时期也曾存在。为何现代气温的升高,引起科学界乃至全社会的普遍关注,其原因就在于,科学家普遍认识到,目前全球的升温,和过去由自然因素导致的气温的周期性变动不一样,很大程度上是由人类活动导致的温室气体的增加所引起的,是一种非周期性的定向强迫,如果人类任其发展,有可能完全破坏人类赖以生存的气候乃至自然环境,后果难以设想。
全球变暖:科学的争论与共识
1824年法国数学家、物理学家傅里叶(Jean-Baptiste Joseph Fourier)在计算太阳辐射和地球温度的时候,发现地球实际上比理论值要暖和,于是提出地球的大气层可能是一种隔热体,对地球有保温作用。这是第一次发现大气存在的温室效应。
1997年《京都议定书》给出了人类需要控制的6种主要温室气体:二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)、氧化亚氮(N₂O)、氢氟碳化合物(HFCs)、全氟碳化合物(PFCs)、六氟化硫(SF6)。毋庸置疑CO₂是最主要的温室气体,其在大气中的含量,从1850年前的280ppm(ppm即百万分之一)一路攀升,已上升到目前的接近400ppm,即在不到200年的时间里,增加了40%左右。我们知道每燃烧一吨标准煤,将会排放2.6吨左右的CO₂,而燃烧1吨柴油,则会排放3.1吨CO₂。这就不难理解工业化以来由于矿物燃料的使用,大约增加了7000亿吨左右的CO₂。
其它几种温室气体虽然在大气中的含量比较少,但其单分子的温室效应较CO₂更强,如甲烷(CH₄)的温室效应是CO₂的72倍,而氧化亚氮(N₂O)的温室效应则高达265倍。并且这些物质在大气中的含量都在工业化以来得到较快的增加,比如一头奶牛的反刍一年大概排放30吨甲烷,工业化以来甲烷在大气中增加了1倍半。所以尽管这些气体在大气中的占比较CO₂低了几个数量级,这些气体的影响仍不容小觑。实际上,CO₂在温室效应中的贡献率不过60%左右。
对现代全球变暖的问题,经过几十年的研究,科学家们已经取得了诸多的进展,但有关的争论依然存在。比如,关于温室气体排放对变暖的影响,2013年联合国政府间气候变化专门委员会IPCC发布了第五次评估报告,第一次明确提出了现代升温95%的可能主要是由人类活动引起的。但是,对此结论仍然有很多科学家有不同的认识。最主要的问题是,目前对自然因素比如太阳活动、火山、海气活动等对全球气候的影响的定量研究还远远不够充分,因此得出现代升温的主要原因是人类活动所导致就显得证据不够充分。但是,几乎所有的科学家都承认,人类活动引起的温室效应至少是现代增暖的主要原因之一。
另外的争论在近千年全球温度变化的趋势性曲线上展开。IPCC在1997年发表的第三次气候变化评估报告中,引用了美国科学家Mann利用中高纬地区多个年轮序列重建的北半球千年温度曲线(见图7)。在这条曲线中,20世纪以来的升温十分明显,在过去千年中独一无二,被形象地称为“曲棍球棍”。这条曲线关系到对现代暖期的认识,因此倍受科学界关注,引起了大量的争论。实际上在本文前引的图4、图5的温度序列中,和Mann所重建的这条曲线都有较大的差别。如图5葛全胜曲线中,中世纪暖期的增温幅度和频率较20世纪暖期并不逊色。根据美国科学院组织的新的评估,纠正了Mann团队在重建过程中的一些问题,认为20世纪最后30年的温度可能是过去400年中最暖的30年。这一认识较Mann的曲线有比较大的进步。
图7:Mann等重建的北半球气温曲线
同时,对于温室气体排放与气温上升之间关系(气候敏感性)的认识,还存在着争论。在工业革命前CO₂的浓度在280ppm,当大气中CO₂浓度翻倍,或者说达到600ppm时,气温会上升多少,一些学者给出了3±1.5℃或者1.5-4.5℃这样的值,并且为IPCC前几次工作报告所采纳。但是,一些学者争辩说,目前的估计主要考虑了各种大气过程的相互作用,而未考虑气候系统中其他一些可能的变化,如大陆冰盖、深层海洋、植被、大气成分等的变化,估计建立在假定这些因素无明显变化的基础上,但是在更长时间尺度上,这种假定可能不成立。目前IPCC已经调整了下限范围,采用了采用2.0-4.5℃这样的值域。
对于未来气候增温多少的认识,也还存在争论。根据2013年发表的IPCC第5次评估报告,给出了不同情景下的未来100年气候变化的预估。到2100年,碳减排力度最大的RCP2.6模式也会导致相对1986-2005年平均的0.3-1.7℃的温升,不进行减排的模式则会导致2.6-4.8℃的温升,21世纪的全球变暖程度非常可能超过1.5度,比20世纪的温升幅度要高出不少。对于气候预估的不确定性存在着很多争论。主要来自三个方面:首先是未来各国将采取的排放标准和政策措施不确定,而这将大大增加温室气体增加的不确定性。其次,对气候变化的自然因素如太阳活动、火山活动、海洋变化、地球轨道变化等等对百年尺度上的气候影响的认识还不确定,对气候系统自身的自然变率尚无法识别准确识别,这就影响到对温室气体增温效应的评估。第三,用于预测的气候模式本身是概略化的模型,是基于科学目前对气候系统规律性的认识基础上的。对气候系统本身规律性的认识不够,气候模式的预测自然也就有不准确的地方。因此,这种预测本身是不确定的。但是,科学家们比较共识的是,未来百年内气候还会较快的升温,且不加干预的话,这种升温幅度将会超过20世纪的升温幅度。
从这些科学的争论我们可以看出,事实上对于温室气体排放是全球变暖的主要原因之一几乎无人争论,对于未来百年内气温还要继续攀升也很少异议,现在的科学争论,主要围绕的是升温的程度,以及不同影响因素的贡献而已。
寰球同此凉热:人们可以做点什么
今夏的酷暑已经说明,全球变暖已经实实在在影响着我们的生活。尽管未来还会不断有冷冬和凉夏,但是炎夏和暖冬会越来越多,特别是炎夏带给人们的困扰会越来越大。不确定的只是我们还不能确知哪一年是炎夏、哪一年是凉夏而已。而气候变暖带给人们的冲击,和之前的环境污染不一样的是,过去工业化导致的环境污染,毕竟是局部地方的,人们可以通过控制乃至产业转移的方式进行环境的修复。比如说由于工业化燃煤导致的雾霾而使伦敦得到了“雾都”的诨名,而通过产业结构的调整,现在伦敦的天空已经十分明朗,很少看到雾。但是,目前人类活动导致的变暖却是全球性的,寰球同此凉热,没有可能通过产业转移的方式来规避全球变暖的影响。
因此,和传统的挑战不同,气候变化对人类的挑战是全方位的,跨越国界的。从1979年开始,科学家开始召开国际大会,探讨应对由于人类活动带来的气候变暖问题。1988年正式成立了政府间气候变化专门委员会IPCC,1992年在里约热内卢正式签署了《联合国气候变化框架公约》。到2015年11月习近平主席出席了巴黎气候大会,在大会上各国正式达成了所谓的《巴黎协定》。形成了2020年之后的全球气候治理格局。这是具有里程碑性质的文件。
巴黎协定重申了“公平、共同但有区别的责任和能力原则”,提出了将全球平均温度上升幅度控制在工业化前水平2℃之内,并力争不超过工业化前水平11.5℃的目标。尽管升幅在工业化前水平2℃,可能要达到近万年以来最暖的水平,但至少其后果仍然是可控的。另外,协定要求在本世纪下半叶实现温室气体的净零排放。所谓的净零排放,指的是排放的温室气体总体与自然界吸收的总量达成平衡,这意味着大气中的温室气体总量不再增加。达成这个目标,则标志着人类控制气候变暖的努力达成关键的一步。
中国作为世界上人口最多、经济体量最大的发展中国家,目前CO2的排放已占到全球的28%,单位GDP的能耗是世界平均水平的1.5倍。政府一直十分支持并以实际行动支持控制气候变化的国际合作。中国参加并签署了历次联合国组织的气候变化大会并签署了相关协定。事实上,中国已跃升为世界最大的可再生能源电力消费国,2015年,中国新能源的投资就占到世界的三分之一,风电、光伏等装机均连续为世界第一。中国新能源已经在全球新能源市场占据了领先位置。
在新版的《能源生产和消费革命战略(2016-2030)》中,提出了到2030年,低碳能源联合占比达到35%,新增能源需求主要依靠清洁低碳能源满足;单位GDP能耗达到目前世界平均水平。二氧化碳排放2030年左右达到峰值并争取尽早达峰。能源科技水平位居世界前列。展望2050年,“能源消费总量基本稳定,非化石能源占比超过一半”,建成绿色、低碳、高效的现代化的能源体系。
这是国家层面的行为。而作为一个负责任的公民,我们应该如何过低碳、绿色的生活呢?我想这方面欧洲人的生活给了我们很多的启发。一方面欧洲发达的公共交通体系,提供了从城市到乡村的全覆盖的公交服务,人们出行尽可能少的使用私人小汽车,减少了化石能源的消耗。另外一方面,欧洲的住宅一般只安装暖气,很少安装空调,一方面固然和他们一般夏季气温较东亚为低有关,但另一方面,则和他们的建筑标准有关。欧洲的住宅建筑,一般墙壁比较厚,门窗也强调保温性能。因此即使在炎热的夏日,室内也比较凉爽,而到冬天也比较保温,会节约能源。而欧洲人一般的住宅都不大,即使是别墅,很多也会出租部分房间。德国最大的富豪LIDI超市的老板,住的就是一套公寓房。这方面我们中国人要学习的地方还很多,很多人现在还在追风美国,一味追求住房的大,追求汽车的排量大,而不太考虑环保的要求。实际我们应该提倡合适够用的住宅和汽车。
同时,日常的生活习惯也很重要。比如说垃圾的分类,可以节约一定的能源,减少污染,实际上我们国家除了在浙江试点之外,连北京和上海这样的城市都还没有开展。爱惜食物,不浪费食物,也是重要的一环。这样可以节约耕地,减少化肥和农药的使用,从而减少氧化亚氮(N₂O)的排放。而办公无纸化的实行,减少一次性纸杯、筷子等的使用,对于减少森林的消耗也有很重要的意义。大家知道,一公顷阔叶林大概一年可以吸收300多吨的CO₂,是最重要的碳汇之一。尽早达成净零排放,除了减排之外,实际上扩大森林的面积也很重要。
总而言之,减少排放,减缓全球变暖,不仅仅是国家和政府的责任,实际上也是每个企业、每个公民的责任。让我们用自己的行动来减少未来更多酷暑带给我们的折磨吧。
(本文作者系复旦大学历史地理研究中心教授)
责任编辑:于淑娟澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
关键词 >> 历史气候,全球变暖

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