全球变暖

全球变暖，或称全球暖化，指的是在一段时间中，地球的大气和海洋因温室效应而造成温度上升的气候变化，为公地悲剧之一，而其所造成的效应称之为全球变暖效应。在2013年，政府间气候变化专门委员会第五次评估报告认为，“人类影响极有可能是20世纪中叶以来观测到的变暖现象的主要原因。”人类的影响包括排放诸如二氧化碳、甲烷和一氧化二氮这样的温室气体，鉴于人类活动在全球变暖中扮演主要角色，这种现象有时候被称为“人为全球变暖”或“人为气候变化”。报告中的气候模型预测总结指出在21世纪，根据温室气体的排放量，全球表面温度有可能进一步上升0.3-1.7°C至2.6-4.8°C。这些发现已被主要发达国家的科学院所认可，并且没有任何一个国家级或有着国际地位的科学机构对此提出异议。未来的气候变更及相关的影响将存在地区差异。已经在进行以及预期的影响包括海平面上升、降水变更和亚热带地区的沙漠扩张。 预计将来陆地变暖情况要比海洋严重，最严重的会是北极，冰川、冻土和海冰将不断缩减。其它地区的改变包括更频繁的极端天气，例如热浪、干旱、山火、洪水、雪暴、海洋酸化和因温度变化引起的大规模物种灭绝。对人类重大的影响包括因农作物减产引发的粮食安全危机和海平面上升使得人们不得不放弃一些人口稠密地区。社会对全球变暖的应对措施包括通过削减排放来减缓变化、适应其影响以及未来可能的气候工程。大部分国家都是联合国气候变化框架公约(UNFCCC)的缔约国，其最终目标是防止危险的人为气候变化，缔约国同意大幅减排是必须的，并且全球升温应该限制在相对于工业革命前2.0°C内，争取控制在1.5°C内。与此同时，一些科学家也质疑2摄氏度的目标。公众对全球变暖的担心也在增加。一份2015年的皮尤研究中心报告显示出全球受访者中认可“气候变化是一个非常严重问题”的中位数比例为54%，受访者的地区差异明显，美国和中国大陆(也是二氧化碳排放量最大的两个地区)的受访者最不担心。在1906至2005年间，全球平均接近地面的大气层温度上升了0.74摄氏度。普遍来说，科学界发现过去50年可观察的气候改变的速度是过去100年的双倍，因此推论该时期的气候改变是由人类活动所推动。原则上，“全球变暖”一词对成因持中立观点，但是根据大众的用法，“全球变暖”意味着人类对环境的影响。其他组织则使用“人为的气候改变”（anthropogenic climate change）代表人为因素导致的改变。根据仪器记录，相对于1860年至1900年期间，全球陆地与海洋温度上升了摄氏0.75度。自1979年，陆地温度上升速度比海洋温度快一倍（陆地温度上升了摄氏0.25度，而海洋温度上升了摄氏0.13度）。根据卫星温度探测，对流层的温度每十年上升摄氏0.12度至0.22度。在1850年前的一两千年，虽然曾经出现中世纪温暖时期与小冰河时期，但是大众相信全球温度是相对稳定的。根据美国国家航空航天局戈达德太空研究所的研究报告估计，自1800年代有测量仪器广泛地应用开始，2005年是地球有温度记录以来第二温暖的年份，比1998年的年平均地表温度记录低了0.06摄氏度。世界气象组织和英国气候研究单位也有类似的估计，曾经预计2005年是仅次于1998年第二温暖的年份。在人类近代历史才有一些温度记录。这些记录都来自不同的地方，精确度和可靠性都不尽相同。在1860年才有类似全球温度仪器记录，相信当年的记录很少受到城市热岛效应的影响。从最近的千禧年内的多方记录所展示的长远展望，在过去1000年的温度记录中可以看到有关的讨论及其中的差异。最近50年的气候转变的过程是十分清晰，全赖详细的温度记录。到了1979年，人类更开始利用卫星温度测量来量度对流层的温度。在2003年夏天，中华人民共和国上海、杭州、武汉、福州都破了当地高温记录，而中国浙江省更快速地屡破高温记录，67个气象站中40个都刷新记录。2004年7月，广州的罕见高温打破了53年来的记录。2005年7月，美国有两百个城市都创下历史性高温记录。 2006年8月16日，中国重庆最高气温高达43度。台湾宜兰在2006年7月8日温度高达38.8度，破了1997年的记录。2018年7月23日，日本埼玉县北部熊谷市温度高达41.1度，打破了5年前高知县四万十市的日本最高温度记录。法国南部加尔省的加拉盖来蒙蒂厄在2019年6月29日的最高温度达到了45.9度，比2003年的历史最高温度还高1.8度。2019年7月下旬，西欧多个国家都遭受了热浪的袭击，英国、比利时、德国、卢森堡与荷兰均打破了之前的温度记录，分别达到了38.7度，41.8度，41.5度，40.8度和40.7度。法国更是因为热浪导致了868人死亡，而上个月的热浪已经造成了567人死亡。澳大利亚在2019年12月18日全国的平均温度更是达到了41.9度，打破了24小时之前创造的40.9度的记录，连续两天都超过了2013年1月7日的创下的40.3度的历史记录。科学家正式宣布，2019年7月是人类在一个多世纪前开始记录温度以来最热的一个月，2019年8月是有史以来第二热的8月，9月和10月分别是历史上最热的9月和10月，11月则追平了在2016年出现的史上最热11月的记录。有温度记录以来的22个最热的年份有20个出现在最近的20年，而历史上最热的5个年份全部出现在最近的5年里，全球变暖的趋势是十分明显的。尽管不断破纪录的年份吸引到了相当的公众关注，但单个年份走势的重要性还是比不上整体趋势。一些气象学家批评大众媒体标榜“最热一年”来吸引注意的做法。特别是厄尔尼诺-南方振荡现象可导致某年气温热一些或冷一些，而这和造成整体趋势的原因是不相关的。气候学家加文·施密特指出：“长期趋势或可预计的破记录情形远比单个年份是否打破记录重要。”气候系统的改变来自自然或内部运作及对外来力量的改变作出的反应。这些外来力量包括了人为与非人为因素，譬如太阳活动、火山活动及温室气体。几乎所有的气候学家同意地球近年来已经变暖。近代气候转变的成因仍然是活跃的研究范畴，科学界的共识认为人为排放的温室气体是全球变暖的主因，对于这点，学界并无争议。在地球大气层排放二氧化碳及甲烷，而其他情况不变下，会促使地面升温，温室气体产生天然的温室效应。如果没有它，地球温度会比现在低摄氏30度，使地球不适合人类居住。因此，在支持与反对这套变暖理论之间争辩是不正确的，反而应该侧重于大气层中二氧化碳及甲烷含量的增加所产生的最终效果，什么时候应该促进或什么时候才同意使之缓和。举一个重要的反馈过程的例子，就是冰反照率反馈。大气层中增加二氧化碳暖化了地球表面，导致两极冰块溶解。陆地与开放水域便占据更多的地方。两者比冰的反射还要少，所以吸收了更多太阳辐射。这样使变暖加剧，到头来促使更多冰块溶化，循环不断持续。因为地球的热力惯性与对其他间接效应的缓慢反应，地球现今的气候在不断增加的温室气体下变得不平衡。气候行为研究指出，纵使温室气体维持现今的水平，全球平均温度可能仍然会上升摄氏0.5至1度。温室气体对于太阳的短波辐射来说是透明的。可是，它们却吸收了来自地球发放的（黑体辐射）部分长波的红外线辐射。这样使地球难以降温。它们能暖化地球多少是以全球变暖势能作指针。大气层中二氧化碳及甲烷的浓度自1750年比前工业化水平（280百万分率）分别上升了31%与149%。而现在的水平已经长期高于380百万分率,并即将突破400ppm。从冰芯中提取可靠的数据指出，与过去65万年的作比较，这是个明显的飙升。从一些非直接的地质学证据，有理由相信过去4000万年的二氧化碳含量比较高。在过去的20年中，大约四分之三的人为的二氧化碳排放都是燃烧化石燃料。其他的人为排放都是土地使用方面，特别是砍伐森林。美国宾州大学的科学家从1958年开始在夏威夷大岛海拔约3400米的毛纳洛峰上设立4个7米高和一个27米高的采样塔，每小时采样4次，对二氧化碳混合比率展开了最漫长的连续的仪器测量。从此以后，人们发现每年的测量结果不断攀升，如基林曲线（Keeling Curve）显示，数值由当初的315百万分率上升至2006年超过了380百万分率，升幅大约是21%。结果显示二氧化碳含量在每个月出现轻微季节性变动而整体上全年是不断上升。二氧化碳和其他温室气体的含量不断增加。正是全球变暖的人为因素中主要部分。据数据显示 ，大气中一氧化二氮（N2O)的含量比18世纪中叶（1750年）工业革命开始从275ppbv增加到310ppbv，二氧化碳（CO2）的含量从280ppmv增加到360ppmv，甲烷（CH4）从700ppbv增加到1,720ppbv，这些增长趋势主要缘于人类的活动。燃烧化石燃料、清理林木和耕作等都增强了温室效应。从工业革命开始，二氧化碳的含量急剧增加，虽然植物的光合作用吸收了很大一部分二氧化碳，海洋也溶解一部分二氧化碳并固定成碳酸钙，但空气中二氧化碳的含量还是逐步增加。根据美国弗吉尼亚大学和英国东安格里亚大学联合研究的结果，在进入20世纪后半叶，全球温度上升的趋势非常明显，温度变化情况见下图。因为二氧化碳在大气中有50年到200年的寿命，很多研究集中在2100年或之前的时间。但是无论气候变化的成因或结果为何，许多人是非常关心的；对于应付预言后果的政策应该如何实施，引起了全球广泛的政治争论、公开辩论及各种学术研究。这些政策讨论重点是应该减少还是扭转未来的暖化及怎么应付预计的后果。甲烷是天然气的主要组成部分，大部分由生物生产和从天然气管道和其它基础设施泄漏出来。一些甲烷的生物来源是自然的，譬如白蚁。可是其他来源则是由人类农业活动增加而带动的，例如稻米的耕种。最近的证据显示，森林也许是甲烷的来源。如果属实，这会是对天然温室效应的额外贡献，而不是人为温室效应的。虽然实际的趋势轨线视乎不确定的经济、社会、科技及自然发展，预期未来的二氧化碳水平将因为使用化石燃料而持续攀升。政府间气候变化专门委员会的《排放情况的特殊报告》罗列出很多不同的二氧化碳情况，在2100年可以达致由541至970百万分率的水平。如果煤与焦油被广泛地采用，现时的化石燃料储备是有能力实现这个水平并且在2100年后继续排放。全球的主要人为排放的温室气体是来自燃烧燃料。余下的大部分来自“短暂的燃料”（生产与运送中耗用的燃料）、工业及农业体增多。生产中的排放。在1990年，他们的比重分别是5.8%、5.2%和3.3%。当前的数据都可以作比较。大约17%来自发电时所耗用的燃料。很少来自大自然与人为生物来源，大约只有6.3%来自农业所产生的甲烷和氧化亚氮。人类曾企图测量关于“在过去50年观察得到的大部分暖化都是由人类活动所致的”的科学公众舆论程度。 在科学杂志中，加利福尼亚大学圣地亚哥分校的历史学教授纳奥秘·奥勒斯克斯从科学信息机构中的928份科学文献的摘要中查找全球气候改变（global climate change）。他得出结论，当中75%明示或暗示接受了这个公众舆论的观点。可是，奥勒斯克斯教授并没有表示多少摘要指出人类导致的暖化效果。除了这个公众舆论外，还有其他的假说尝试解释全部或部分的全球温度升高的原因。某些假说如下：当前学界的共识是“全球变暖存在，且人类活动极有可能是导致全球变暖的主要原因”，对于这点，学界并无争议。政府间气候变化专门委员会的第三份评估报告所阐述的模型研究发现最近40至50年的气候改变并不需要太阳发光度的变动。这些研究发现火山及太阳活动只能影响1950年前的温度改变的一半，但这种自然力量最近已经被抵消。特别是，自1750年的温室气体所推动的气候改变比同期增加的太阳活动所推动的高出八倍。有些研究（Lean等人，2002年；Wang等人，2005年）认为前工业时期的太阳发光度比第三份评估报告中所提及的撤销纪录（例如：Hoyt和Schatten，1993年；Lean，2000年）还少三四倍。其他研究人员相信太阳发光度对全球变暖的影响被低估了。他们估计太阳活动促使近来温室效应的16%或36%。其它人则建议云层和其他过程的反馈加剧了太阳活动的变动所带来的影响。如果是真的，太阳活动的变动真的被低估了。从普遍的科学理解来说，太阳发光度变动对历史上的气候改变贡献十分的微小。现在的太阳活动水平是有史以来高点。科学家萨米·索兰基（英语：Sami Solanki）博士等人认为过去60年至70年的太阳活动是八千年来的高峰期。 Muscheler等人则认为过去几千年都曾经出现类似的高峰期。 Solanki博士根据他们的分析断定了太阳活动在未来的50年会降低的机会率大约是92%。再者，美国杜克大学的研究者在2005年发现过去二十年的改变中的10%至30%可能来自增加的太阳输出。回顾了现有的文献，Foukal等人断定自从1970年代中期太阳输出的变化很难加剧全球变暖并且没有证据显示太阳发光度在这个时期有所增加。当前学界的共识是“全球变暖存在，且人类活动极有可能是导致全球变暖的主要原因”，对于这点，学界并无争议；而太阳活动的变化，对近几十年全球变暖的趋势，并无显著的影响。一系列的反馈主导了系统对气候改变因素的反应。正反馈增强了初始成因对气候系统的影响，而负反馈降低了影响。 气候系统中有一系列的反馈，包括水蒸气、冰反射率(冰雪的覆盖与否影响地球表面吸收还是反射多少阳光)的改变、云和地球碳循环(例如从土壤中释放出碳)。主要的负反馈是到太空的红外辐射导致的辐射冷却，当温度升高时这种效应也大大增强。反馈是决定气候系统对已增加的温室气体浓度的敏感度的重要因素。其它因素也是一样的，更高的气候敏感度意味着增加同样的温室气体，温度会升高的更多。反馈影响的不确定性是不同的气候模型在一个既定的场景中得出不同升温幅度的主要原因。要理解云和碳循环在气候预测中扮演的角色还需要更多的研究。正回授效果会导致更多温室气体的来源。譬如从西伯利亚永久冻土中的泥煤田释放的甲烷可能多达7百亿吨。注意人类排放的污染物如硫酸盐气溶胶有冷却的作用。虽然被干扰的自然循环可能导致二十世纪中期的温度记录中所见的高原，但那些人类排放的污染物在某个程度上也引致同样的温度记录。哈佛有一项从1991年开始的未来气候变更研究，该研究基于观察，关于土壤碳反馈，这项研究暗示到2100年，地球表层1米的土壤可能释放出的碳多达1900亿吨，这相当于过去二十年燃烧化石燃料排放出的温室气体总量，这是因为温度升高改变了微生物群落。气候模型没有考虑这些可能的反馈机制。另一项哈佛的研究暗示因为温度升高，注入到平流层的水蒸气增多，这加剧了臭氧消耗，以后会增加皮肤癌的发生几率并会伤害农作物。北极的温升幅度几乎是世界其它地区的2倍。这似乎既是因为极地强化热量传输，更因为当地的净辐射平衡。一些能想到的反馈例子包括雪和海冰覆盖面积的减少，大气和海洋环流的变化，北极环境中的人为烟尘，云量增加和水蒸发。根据政府间气候变化专门委员会2013年的报告，模型经常倾向于低估北极强化现象。一些研究将快速变暖的北极与消失的冰雪圈、中纬度地区的极端天气和高速气流的变化联系起来。根据国际能源署2018年5月发布的报告，随着全球变暖和世界上较热的国家地区的人们收入增加，到本世纪中期，全球的空调数量预计会从16亿台升至56亿台。为了满足空调用电需求的温室气体排放将翻倍，从2016年的12.5亿吨增长至22.8亿吨，从而进一步加剧全球变暖。全球变暖指的是全球平均温度的增加，但并不是全球每个地方增幅一致，不同地区的差异是非常大的。自从1979年以来，全球陆地平均温度的增幅是海洋的2倍(每10年增温0.25°C比0.13°C)。海洋温度比陆地增加的慢是因为其热容量更大，且可以通过蒸发来散发更多的热量。自从18世纪开始工业化以来，南北半球的温度差异便增大了，因为北半球的雪和海冰的融化更多，并且陆地占比更大。在过去的100年里，北极的平均温升幅度几乎是地球其它地区的2倍，这种现象有时候被称为“北极放大（英语：Arctic amplification）”。尽管北半球的温室气体排放比南半球多，但这并不是形成南北半球温差的原因，因为主要的温室气体在大气中存在的时间比其在全球范围内扩散均匀的时间要长很多。气候变更的原因有多种，但是因为气候系统有着巨大的热惯性，气候的改变过程要花上几个世纪甚至更长时间。一项气候研究得出结论：如果温室气体维持在2000年的水平，表面温度仍然将增加0.5°C。另一个发现表明如果稳定在2005年的水平，表面温度增加将超过一摄氏度。一些温升可归因于之前的自然因素，因为地球能量收支有一定的滞后性。一项研究使用高度简化的气候模型，该模型指出过往的因素驱使的升温可占到2050年表面温升的64%，而它们的影响要随着时间的流逝才会逐渐减缓。全球温度的短期波动可能超过长期趋势的影响，并且可以暂时掩盖或放大长期趋势。2002年到2009年，全球温度相对稳定，媒体和一些科学家因此称之为全球变暖中断，这就是很好的一个例子。2015年更新后不同的测量海洋表面温度的方法显示过去的最近十年海水温度一直在上升。全球森林资源是有效防止全球变暖的工具。树木通过光合作用吸收空气中的二氧化碳，生成氧气和糖类。当人类将森林破坏后有一部分会被用作燃料使用用于供暖或是烧制成碳木。在使用的过程中燃烧会产生二氧化碳，增加二氧化碳在大气中的含量，进一步加重温室效应，加速全球气温变暖。因此，一方面减少吸收二氧化碳这种主要温室气体的数量，另一方面又会增加二氧化碳的排放。所以破坏或是不合理使用森林资源是对环境的严重破坏，是全球气温上升的一大诱因。大面积的草原与植物同样具有吸收二氧化碳与涵养地下水的功能，草原与植物被严重破坏的区域同时会造成严重沙尘暴，加速草原与植被的沙漠化。过去几年以来，大众对地球暖化的重视程度明显提升。人们对地球暖化原因的各项科学解释高度关注，同时引起了政治与经济上的辩论。虽然贫穷地区，特别是非洲的排放量很微小，但却面对着全球变暖所带来的极大风险。同时，美国不满发展中国家能够免除京都协议书的约束，并且以这个为拒绝签署协议书的理由。在西方社会中，相比美国，欧洲有很多人接纳了人类对气候的影响及努力对抗变暖这些说法。应当注意的是，对于“人为造成的全球变暖存在，并正在发生”的事实本身，是有着科学共识且没有争议的，获得有关专家的一致支持的；也就是说，几乎所有合格的气候学家都认为，全球变暖存在，全球变暖是近几十年持续发生的现象，而人类活动是造成此次全球变暖的最主要的原因。化石燃料组织及公司譬如由菲利普·库尼（英语：Philip Cooney）及某些智库－竞争企业协会和卡托研究所所代表的美国石油学会及艾克森美孚利用一些运动来淡化全球变暖的风险。环保团体及公众人物则举行运动来强调当中的风险。最近，一些化石燃料公司已经减少了淡化运动，甚至呼吁制定避免全球变暖的政策。这个议题促发了关于限制工业的温室气体排放对经济活动的影响的辩论。在美国，对科学证据及报告作政治操控也成了重要的议题。其他国家则更会讨论为了减排而采取另外一些更洁净能源时所需要的成本。其他争论焦点则在于一些新兴工业国家和地区如印度及中国大陆在控制排放的力度应该有多大。2007年，中国大陆的二氧化碳排放量已经超越美国，中华人民共和国称因为中国大陆的人均排放量是美国的三分之一（2010年），所以在减排上没有很大责任。美国称如果他们必要承担减排成本，中国大陆也要。印度也即将成为工业排放的大国之一，将会与中国大陆面临同样的问题。不少公司和团体组织设法削减全球变暖，为全球变暖的削减与缓和提议了某些战略战术，包含:倡导使用生物柴油、风能、太阳能、核聚变、纯电动车、混合动力车辆、碳税、人口管控策略等。许多环境小组鼓励单独行动抵抗全球变暖，经常瞄准消费者，并且有对气候变化的业务商业活动。根据联合国粮食及农业组织2013年的报告，畜牧业一年的排放量相当于7.1亿吨二氧化碳，其中牛(包括肉牛和奶牛)的排放量占比多达65%。因此有专家就认为少吃牛肉少喝奶能减轻全球变暖。在《Drawdown》这本书里面，作者保罗·霍肯（英语：Paul Hawken）一共列出了100种解决全球变暖的方法。按照其模型计算，从2020年到2050年，如果实施前80种方法，累计可减少相当于10509.9亿吨的二氧化碳排放，平均每年350亿吨，大致相当于2016年的世界排放总量。在这些解决方法里面，排名第一的是制冷剂管理，前十名里面和食物相关的占3个。关于参与全球变暖的主要世界性国际协议就是在京都协议书。京都协议书是1997年讨论联合国气候变化应变中心（UNFCCC），批准这个协议的国家承诺减少排放二氧化碳和其他五种温室气体，如果他们继续增加排放这些气体，他们就会受到其他国家的谴责。当前学界的共识是“全球变暖存在，且人类活动极有可能是导致全球变暖的主要原因”，对于这点，学界并无争议；但有些人认为全球变暖乃是一场骗局甚至是一场阴谋。2013年4月2日，根据一家专门分析政治动向的美国机构 — 公共政策民调基金会所做的调查显示，有37%的美国民众投票认为，全球变暖是一场骗局。罗格斯大学社会学教授泰德·戈泽尔（英语：Ted Goertzel）指出，参与全球变暖研究的科学家和机构是全球科学阴谋的一部分，是他们进行操纵性的一场骗局。有关阴谋的指控，最引人注目的是气候研究小组电邮争议，黑客证明负责研究全球变暖的研究员在篡改数据。美国作家、制片人格林·贝克将宣扬全球变暖的联合国、前美国副总统阿尔·戈尔与纳粹党相提并论，批评全球变暖的宣传运动等同于纳粹党对犹太人的运动。他表示：“这和希特勒用的是同样战术，你必须有一个敌人作为目标，当你弄出一个假的敌人让大家感到威胁，你就可以团结整个世界当你的靠山，让你顺利夺取权力。希特勒的计划就是将犹太人当作敌人，戈尔和联合国的敌人就是全球变暖这个假议题”。澳大利亚总理托尼·阿博特的首席商务顾问莫里斯·纽曼（英语：Maurice Newman）也表示：“有95%的气候模型都告诉我们，人类排放的二氧化碳导致灾难性的全球变暖，联合国坚持要求世界各国，每年花费数千亿美元来应对无效的气候变化政策。我想说的是，全球变暖议题是‘新世界秩序’的一件工具，这跟事实或逻辑无关，而是联合国控制下的‘新世界秩序’，他们用伪造的科学数据欺骗我们”。