你不了解的氣候真相

今天，全球氣候變暖已經成為普通人感知到的現象，但在這個盡人皆知的現象後面，人們對氣候變化的複雜特徵卻知之甚少。

環球不同涼熱

2004年上映的好萊塢災難影片《後天》，描繪的是以美國為代表的地球一天之內突然急劇降溫，進入冰川期的科幻故事。蹊蹺的是，這個冰川期是全球變暖引發的，全球變暖不是導致氣溫上升嗎？怎麼會進入冰川期呢？

由於二氧化碳等氣體的溫室效應，在過去100年裡，全球地面平均溫度大約已升高了0.3~0.6℃，許多科學家預測，未來100年人類將完全進入一個變暖的世界，全球平均地表溫度將上升1.4~5.8℃。屆時，各大冰川均融化殆盡、水資源嚴重缺乏、海平面快速上升，各種自然災害以空前的強度侵蝕著人類、先進國家的邊防士兵向無數越過邊境的難民掃射、人類的文明逐漸消失……如果二氧化碳持續增加、全球氣候不可逆轉的變暖，人類文明終將崩潰！

不過，確實有一些科學家認為，當全球變暖、其他地區變得酷熱難當的時候，歐洲和北美反而會變冷。

為什麼會出現這種說法呢？原來，大西洋北部有一股勢力強大的暖流，稱為北大西洋暖流，它是亞熱帶地區墨西哥灣暖流的延伸，向北一直流入北冰洋。長期以來，這股暖流溫暖溼潤了大西洋兩岸的北美和西北歐。該暖流對西北歐氣候的影響最為明顯。使西北歐沿岸形成了典型的海洋性氣候，處於高緯度的巴倫支海西南部終年不封凍。

可是，但全球氣溫上升時，這股暖流就逐漸變弱了。這股洋流主要是由北冰洋低溫、含鹽量高的海水下沉而驅動的，而隨著全球變暖，冰川融化，更多的淡水被注入了北冰洋表面。海水含鹽量減少後密度降低，也就減弱了下沉推動洋流的力量，就會導致北大西洋暖流的勢力減弱，歐洲和北美東部氣候變冷。

2005年，英國的海洋學家提出，氣候變化已經開始影響洋流，他們的觀測結果顯示大西洋暖流已經減弱了30%，這讓科學家們感到震驚。如果未來持續發生這樣的情況，歐洲的溫度可能在幾十年內下降5°C甚至更多，歐洲和北美大陸將被冰原覆蓋，真實再現電影《後天》中冰封大地的可怕景象。

不僅歐洲可能要變冷，南極洲也可能更加寒冷。一份2002年發表的研究結果顯示，南極州內陸在1966年到2000年之間卻變冷了；最新的研究也顯示在1969年到2000年，南極洲東部氣溫的確略有降低；此外，科學家使用雷達測量南極冰蓋的冰層厚度，結果顯示1992年到2003年間，巨大的南極東部冰蓋的厚度也在緩慢增長。

這些現象顯示南極大陸似乎正在變得更冷。科學家認為，圍繞南極大陸的環形冷氣流的增強，阻止了熱量傳入大陸深處，從而導致了氣溫下降。而導致氣流增強的則是我們熟悉的南極臭氧層空洞。臭氧吸收了太陽光中的大部分的紫外線並將其轉換為熱能從而加熱大氣，而氟利昂等汙染物造成的臭氧層空洞使得大氣上層吸收紫外線減少，溫度降低，進而使得圍繞南極的環形冷氣流增強，氣溫下降。

二氧化碳與農作物

不論全球在未來怎樣的冷熱不均，但大氣中二氧化碳含量的增加已經是顯而易見的事實。科學家鑽探冰層得到的冰核樣本顯示，在過去的50萬年內，大氣中的二氧化碳水平一直保持在180—300ppm（ppm表示百萬分之一）。而在最近的幾個世紀內，二氧化碳含量迅速攀升，到現在已經達到了380ppm。這說明，隨著近幾個世紀人類活動的顯著增加，大氣中二氧化碳的含量明顯提高。

二氧化碳增加不僅對全球氣候造成顯著影響，也對動植物的生長影響深遠。有科學家認為，二氧化碳增加會帶來一個動植物生長的黃金時代，高二氧化碳濃度將會促進植物光合作用，農作物產量會提高到前所未有的程度，野生動植物也將會繁盛起來。

二氧化碳是植物進行光合作用的必要原料，植物在太陽輻射的作用下，以二氧化碳和水為原料，合成碳水化合物。因此，大氣中二氧化碳濃度高，可以促進許多植物的生長，據研究最多可以達到提高三分之一的程度。二氧化碳升高還會帶來額外的效應，例如，水是植物生存生長所需的關鍵資源，植物在打開葉片上的氣孔吸收二氧化碳的時候，也會損失一部分水，而如果空氣中二氧化碳濃度升高，植物就可以減少氣孔的開啟，從而減少水分流失。

這聽起來是不是過於美好，以至於不太真實了？沒錯，因為這種美好景象根本不會出現。評估二氧化碳升高對農作物帶來的整體影響不是那麼簡單的，全世界有許多研究人員在進行實驗，對試驗田的農作物施放高濃度二氧化碳，而相鄰的對照試驗田則保持自然二氧化碳水平。實驗結果顯示，高二氧化碳濃度可以讓一些農作物產量提高大約13%。不過這種產量優勢並不能長期維持，在隨後的幾年，兩塊試驗田的產量就沒什麼區別了，專家認為，影響農作物產量的因素很多，像氮肥和水的灌溉都對產量有很大影響，二氧化碳的影響只是其中一方面。

而且，二氧化碳增多對農作物的影響在不同地區是不一樣的，比如，二氧化碳增多會導致全球氣溫升高，這雖然會促進寒冷地區植物生長，但在本來就很熱的赤道地區則會起到反作用。一項對巴拿馬和馬來西亞熱帶雨林地區持續了20年的研究表明，當地溫度每升高1ºC，就會讓植物生長減緩50%。

二氧化碳對農作物產量影響到底如何，這個問題真是過於複雜了。糧食作物在世界上廣泛種植，每個地區各類條件都是不同的，土壤類型、氣候、水、天氣、基礎設施、經驗等等。氣候變化太厲害，可能會使得農作物不再適應於原來地區的條件，有些可以被轉移到其他地區，有些則不行。因此，預測二氧化碳增多給世界整體農作物產量帶來的變化實際上是個不可能的任務。

更嚴重的是，大氣中的高濃度二氧化碳即使促進了植物生長，卻也會給生物多樣性帶來災難。二氧化碳濃度增加會導致海水酸化，抑制海洋中鈣質外殼生物的生存，其中就包括整個巨大的海洋生態系統的基礎——浮遊植物。這可能會導致海洋生物大量滅絕，其中就包括了那些對人類來說很重要的水產。根據政府間氣候變化專門委員會（IPCC）的報告，到本世紀末，20%到30%的物種將會面臨滅絕的危機。

來自宇宙的幹擾

地球的光和熱主要來自太陽，從來沒人否認太陽是決定地球氣候的最重要因素。問題是，太陽在現在發生的地球變暖中起了什麼樣的作用？還有它對未來的氣候變化會有怎樣的影響？

地球得到的太陽能量會隨著太陽自身能量輸出的變化（和黑子相關）或地球軌道位置變化而改變。從時間尺度上看，這些變化有的需要幾百萬年，例如地球軌道的變化；有的則時間很短，例如太陽黑子活動周期只有11年。的確，不管原因是什麼，只要地球接受太陽能量發生變化，就會對大氣和氣候產生巨大的影響。但有一點不要忘記：太陽自己並不能完全主宰地球的氣候。

有何根據這麼說呢？在40億年前的地球誕生之初，太陽輻射出的能量要比現在弱1/3，隨著歲月推移，太陽發光逐漸增強，才達到現在的水準。然而在遠古時代，地球卻要比現在還熱得多。造成這個矛盾現象的原因之一，就是在地球早期，大氣中的二氧化碳含量也要比現在高得多，強烈的溫室效應使得那時的地球保持著高溫。由此可見，地球氣候並非是由太陽來做主的。

說到太陽輻射對氣候變化影響，最顯著的效應就是地球的冰期了。而即使是冰期，也不是單靠太陽輻射的微小改變就能完全解釋的。冰期的形成少不了其他因素起到推動作用，不然不會那麼冷。隨著地球接受太陽能量減少，地面覆蓋冰雪增加，反射回去的太陽輻射也隨著增加，從而加強了地球變冷的效果。另外氣溫下降，海洋容納二氧化碳增多，減少了大氣中的溫室氣體，也對冰期形成起了推動作用。

總而言之，太陽對氣候有影響，但氣候變化不都是太陽的責任。20世紀90年代末期，一些丹麥科學家甚至還提出宇宙射線影響地球氣候的理論，他們認為，宇宙射線可以電離大氣，誘發雲的形成，從而影響地球氣候的變化。那麼，當某一時期，太陽活動增強的時候，太陽磁場相應增強，就阻止了部分宇宙射線進入太陽系。這樣，射入地球的宇宙射線也就減少了，導致大氣中的雲也會減少，使得地球變暖。

這個理論雖然廣泛流傳，但卻經不起推敲。首先，宇宙射線真的會觸發雲的形成嗎？理論上，宇宙射線會使大氣電離，從而讓大氣中的懸浮顆粒由於帶電而吸附在一起，顆粒增大就可以成為水蒸氣凝結成水滴所需要的凝結核，促進雲的形成，但實際上，科學家並沒有真的發現這種宇宙射線引起的顆粒吸附。而且即使真的有這種現象發生，也不能指望其會對大氣中的雲量有什麼顯著的影響。地球上絕大多數地區的大氣中，即使是很乾淨的海洋空氣，都已經有足夠的凝結核可以供雲形成之用了，根本不需要宇宙射線來幫忙。

其次，就算宇宙射線真的可以影響雲量進而影響氣溫，它也不能解釋過去幾十年中溫度變化的趨勢。過去50年中的直接測量顯示，射入宇宙射線的強度並沒有減弱，但全球氣溫卻一直在持續上升。

看來，最近幾十年氣候變暖，主要還是由於人類活動急劇增加，促使大氣中二氧化碳含量增加，從而導致地球變暖。因此，為了我們地球的未來，讓我們儘量減少二氧化碳排放，追求低碳生活吧！

地球歷史上的極冷極熱

人類對全球變暖憂心忡忡，其實在地球歷史上，氣候的冷暖變化是司空見慣的事。科學家們通過各種研究手段，已經重建了地球過去十幾億年中溫度變化的歷史。他們發現地球經歷過多次極端氣候的歷史時期，地球在某些時期比現在熱得多，而在某些時期則非常冷。

在過去的10億年中，曾有幾個時期幾乎整個地球都被冰雪覆蓋，尤其是在7.5~5.8億年前，地球深陷於前所未有的劇寒冰期之中。在這次大冰期之後，地球經歷了幾個高溫時期，溫度要比現在還高。其中最熱的一個階段大約在5500萬年前達到最高峰，當時，全球溫度在短短的幾千年內上升了5~8°C，而兩極地區升溫最劇烈，因為冰層都融化了，反射的陽光減少了，北冰洋都達到了亞熱帶的水平23°C。這次升溫引發了大規模的生物滅絕。

這個高溫期持續了20萬年，據分析應該是由於大量二氧化碳進入大氣導致的。那一時期大規模的火山噴放點燃了地下埋藏的煤等有機沉積物，釋放出了大量二氧化碳。可以說這個極熱時期就是溫室氣體增多導致地球災難性變暖的活生生例子。

在這之後，地球溫度降低了一些，進入了相對穩定的階段。但其間一直是較冷的冰期和較溫暖的間冰期交替出現。這種周期性的溫度變化與地球運動軌道三要素（地球軌道偏心率、地軸傾斜度、歲差）的周期性變化相關聯。即地球圍繞太陽旋轉時，公轉軌道形狀、地軸與公轉軌道的黃道面間交角和公轉時地球自轉的角速度都會有變化，這些變化使得地球接受太陽的輻射有變化，影響了氣候和冰期的形成。

在冰期之間，也出現過一些溫度高峰，尤其是在大約12.5萬年前。當時地球的溫度比現在還要高1°C到2°C，海平面則要比現在高5到8米，這個高度足可以淹沒世界上絕大多數海濱城市了。這次高溫期就是地球軌道變化引起的。

在最近的一次冰期之後，地球在6000年前出現過一次高溫期，不過這次高溫期很可能只限於北半球，全球的平均溫度並沒有超過最近幾十年的溫度。這次高峰也是由於軌道變化觸發的，不過植被和海冰覆蓋面積的變化起到了重要作用。在公元800到1000年間，也曾出現過一個溫暖期，這就是人們常說的中世紀溫暖期，不過那時並沒有現在溫度高。

當然，過去地球曾經更熱，並不表示現在地球變暖就沒什麼可擔心的了。那時候海岸邊可沒那麼多大城市，如今，如果地球一直這樣熱下去，總有一天大量的城市都會被海水淹沒。有鑑於此，人類必須儘快行動起來，採取行動穩定住大氣中二氧化碳的濃度，減少人類對氣候的影響。即使我們只能拖慢氣候變暖的腳步而無法阻止它，人類社會也可以獲得更多的時間來應對各種隨之而來的變化和挑戰。