本月初，美國宣布將退出應(yīng)對(duì)全球氣候變化的《巴黎協(xié)定》。此前，美國總統(tǒng)特朗普曾稱全球變暖的說法是騙局。
那么，關(guān)于全球變暖的命題，是怎樣提出來的？其中又有什么樣的爭議呢？
傅里葉提出“溫室效應(yīng)”
要想說清這件事兒，不妨讓我們從近200年前的一件事情說起了。
法國科學(xué)家約瑟夫·傅里葉在參加學(xué)者團(tuán)隨拿破侖去打埃及戰(zhàn)役時(shí)，患上了粘液水腫——一種讓人總是感覺寒冷的疾病。回到法國后，他整年披著一件大衣，將大部分時(shí)間用于對(duì)熱傳遞的研究。他想到這樣一個(gè)問題，當(dāng)陽光射到地球表面，給地球帶來溫暖的時(shí)候，為什么這顆行星不繼續(xù)升溫，直到和太陽本身一樣熱呢？
傅里葉給出的答案是：受熱的地表發(fā)射出看不見的紅外輻射，把熱量送回了太空。但是，他利用自己的新理論方法計(jì)算輻射效應(yīng)之后，得到的溫度卻遠(yuǎn)在冰點(diǎn)之下——要比實(shí)際的地球冷許多。
傅里葉認(rèn)識(shí)到，差距是由地球的大氣層造成的，大氣層攔截住從地表發(fā)出的部分紅外輻射，防止它們散發(fā)到太空中去。這被比喻成“溫室效應(yīng)”。1824年，他的論文《地球及其表層空間溫度概述》發(fā)表，說的就是這件事兒。
丁達(dá)爾發(fā)現(xiàn)溫室氣體
不過，當(dāng)時(shí)大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為，紅外輻射可以穿透一切氣體。
1859年，英國科學(xué)家約翰·丁達(dá)爾決定在自己的實(shí)驗(yàn)室里來驗(yàn)證一下。他證實(shí)了紅外線的確可以穿透大氣層里的主要?dú)怏w——氧氣和氮?dú)狻＞驮谒艞墝?shí)驗(yàn)的時(shí)候，他突然想到用煤氣來嘗試一下。煤氣是通過加熱煤炭產(chǎn)生的，用于照明，他的實(shí)驗(yàn)室通有煤氣。丁達(dá)爾發(fā)現(xiàn)，就像碰到了木板一樣，紅外輻射不能穿透這種氣體。丁達(dá)爾繼續(xù)試驗(yàn)其他的氣體，他發(fā)現(xiàn)二氧化碳?xì)怏w也是不可穿透的——這是一種我們現(xiàn)在所稱的“溫室氣體”。
雖然二氧化碳在地球大氣層中的含量只占萬分之幾，但是丁達(dá)爾注意到，這微量的二氧化碳，卻能改變整個(gè)大氣層的熱輻射平衡。
在進(jìn)一步的研究中發(fā)現(xiàn)，水蒸氣是大氣中含量更大的溫室氣體，這種氣體能輕易阻擋住紅外線。丁達(dá)爾說：“水蒸氣對(duì)于英格蘭的植物來說，就像是一層必不可少的毛毯，其重要性比之衣服對(duì)于人類還要大。若將這種水蒸氣從大氣中去除掉，哪怕僅僅一個(gè)夏夜的時(shí)間，那么第二天太陽照耀的就將是一個(gè)被冰霜緊緊包裹的孤島。”
阿列紐斯的復(fù)雜計(jì)算
1896年，斯德哥爾摩的科學(xué)家蘇萬特·阿列紐斯提出這樣一個(gè)問題。他說，設(shè)想大氣中二氧化碳的含量變了，比如火山的爆發(fā)可能噴出大量二氧化碳?xì)怏w，這將會(huì)導(dǎo)致溫度略有上升，但這種微小的上升可能帶來嚴(yán)重后果——變熱的空氣將保留更多水分。因?yàn)樗魵馐钦嬲龔?qiáng)大的“溫室氣體”，所以，濕度的增加將會(huì)極大地促進(jìn)暖化。反之，如果所有的火山排放恰好都停止了，二氧化碳最終會(huì)被吸收進(jìn)泥土和海水。冷卻的空氣將會(huì)保留較少的水蒸氣。這個(gè)過程可能會(huì)演化成一次冰期。
冷卻減少空氣中的水蒸氣，較少的水蒸氣導(dǎo)致溫度進(jìn)一步降低，降溫又進(jìn)一步導(dǎo)致空氣中水蒸氣減少……這種自我加強(qiáng)的循環(huán)，在今天被我們稱為“正反饋”。
這只是一種理論上的模型。那么能否給出一種定量的計(jì)算，也就是說，地球上的二氧化碳出現(xiàn)一定量的變化后，會(huì)給地球的溫度帶來怎樣的改變？
顯然，這種復(fù)雜的效應(yīng)超過了任何人的計(jì)算能力。然而，阿列紐斯卻長年累月埋頭于枯燥的數(shù)值計(jì)算之中。他計(jì)算了地球各個(gè)緯度地區(qū)大氣濕度和輻射進(jìn)出情況后宣布：如果把空氣中的二氧化碳含量增加一倍，地球溫度將大約升高5℃，后來，他又把這一結(jié)果調(diào)整為4℃。后來的人們吃驚地發(fā)現(xiàn)，在沒有現(xiàn)代巨型計(jì)算機(jī)支持的條件下，他研究得到的結(jié)果，卻很好地落在了近幾年科學(xué)家們估算的增溫幅度內(nèi)，這實(shí)在是一種天才的分析。
1896年，燒煤釋放的二氧化碳只能使二氧化碳水平上升千分之一。根據(jù)阿列紐斯的計(jì)算，要花費(fèi)幾千年的時(shí)間才能把空氣中的二氧化碳含量增加一倍。當(dāng)然，他沒有想到，后來工業(yè)化的進(jìn)程會(huì)發(fā)展得那么快。
卡倫德第一次提出全球變暖
到了上世紀(jì)30年代，氣候進(jìn)入了一個(gè)溫暖期。很多老人們說，天氣真的不像以前了。他們童年記憶里駭人的暴風(fēng)雪、早秋時(shí)節(jié)冰封的湖面，這一切都結(jié)束了。年輕一代趕上了好天氣。大眾媒體開始涌現(xiàn)文章，宣稱冬天真的變得溫和了。
氣象學(xué)家仔細(xì)查看了自己的記錄，證實(shí)了這種說法：暖化的趨勢來了。專家們告訴科學(xué)記者說：霜凍晚了，幾百年來都不曾見過小麥和鱷魚的北國，現(xiàn)在卻可以收獲小麥、捕獲鱷魚了。
氣象學(xué)家們的解釋是，天氣模式的適度變化總是存在的，其周期可長達(dá)幾十年或者幾百年。然而有一個(gè)人卻站出來“語出驚人”——1938年，蓋伊·斯圖爾特·卡倫德挺身而出，在倫敦的皇家氣象學(xué)會(huì)發(fā)言談?wù)摎夂颉?
卡倫德似乎有點(diǎn)“越俎代庖”，因?yàn)樗⒉皇锹殬I(yè)氣象學(xué)家，甚至也稱不上是科學(xué)家。他只是一名蒸汽動(dòng)力工程師，氣候是他的業(yè)余愛好，他把大量業(yè)余時(shí)間用于匯集氣象統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。他聲稱：這些數(shù)據(jù)的確表明地球上許多地方在變暖。現(xiàn)在，卡倫德告訴氣象學(xué)家們，他知道誰應(yīng)該為變暖負(fù)責(zé)——是我們，是人類的工業(yè)！我們到處燃燒化石燃料，排放出千百萬噸的二氧化碳，而正是二氧化碳在改變著氣候。
卡倫德說：自19世紀(jì)早期以來，大氣中的二氧化碳含量已經(jīng)上升了一點(diǎn)點(diǎn)。對(duì)此，專家們則很懷疑。他們知道，沒有人能夠?qū)Υ髿鈱又泻哿康亩趸歼M(jìn)行可靠的觀測。卡倫德似乎只是在挑揀支持己方觀點(diǎn)的數(shù)據(jù)而已！
卡倫德第一個(gè)站出來聲稱，全球溫度已經(jīng)上升了，而這種升溫是工業(yè)革命以來，二氧化碳排放增加造成的。不過，卡倫德認(rèn)為事態(tài)并不緊迫，氣候變暖對(duì)人類來說甚至是好事——它有助于莊稼長得更豐裕。他推算，我們升高全球平均溫度的步伐是緩慢的——可能到了22世紀(jì)末，才升高1℃。
二氧化碳真的在增加！
上世紀(jì)50年代中期，查爾斯·戴維·基林還是加州理工學(xué)院的一名博士后學(xué)生，他有一個(gè)強(qiáng)烈的愿望，想要實(shí)際測量出來，地球上的二氧化碳濃度是不是真的發(fā)生了變化？
基林并不是第一個(gè)有這樣想法的人。斯堪的納維亞的一個(gè)小組曾經(jīng)嘗試了一個(gè)監(jiān)測項(xiàng)目。他們對(duì)二氧化碳的測量結(jié)果隨著地方的不同，甚至是日期的不同而有很大的波動(dòng)，因?yàn)槁愤^的氣團(tuán)攜帶了由森林或者工廠排放的氣體，好像脈沖一樣。一位專家承認(rèn)：“要通過這種測量來可靠地估計(jì)大氣二氧化碳庫和它的長期變化，看起來是沒希望的。”
但是基林不信這個(gè)邪。他自己動(dòng)手，花費(fèi)了幾個(gè)月的研究和勞動(dòng)來制造儀器。通過在加利福尼亞州周圍的幾個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行測量，耐心地改進(jìn)自己的技術(shù)。基林游說重要官員，終于說服他們提供了所需的資金。他建立了兩個(gè)觀測站，一個(gè)位于夏威夷群島莫納羅亞火山的頂部，周圍環(huán)繞著幾千英里的清澈海洋，這是對(duì)地球上未受人類干擾的大氣層進(jìn)行測量的最佳場所之一。另一件儀器被放到了更加原始的南極地帶。
基林擁有昂貴的儀器并且對(duì)任何可能的誤差源進(jìn)行了不懈追索。在南極，他追蹤到二氧化碳的測量值受附近機(jī)器排放的影響；在莫納羅亞火山，他發(fā)現(xiàn)火山本身噴發(fā)的氣體構(gòu)成了干擾。經(jīng)過對(duì)類似問題的小心翼翼的追蹤，基林對(duì)大氣層中的二氧化碳水平做出了異常精確和穩(wěn)定的基線數(shù)據(jù)。他收集到的頭十二個(gè)月的數(shù)據(jù)顯示，在這一年里，二氧化碳的濃度就有所升高。
1960年，有了兩整年的南極洲數(shù)據(jù)在手，基林報(bào)告說二氧化碳水平的基線已經(jīng)升高了。
隨著莫納羅亞的數(shù)據(jù)的積累，這些記錄越來越可觀。它顯示了二氧化碳水平一年比一年顯著增高。基林起初把這項(xiàng)工作視為一項(xiàng)臨時(shí)工作，現(xiàn)在卻變成了一項(xiàng)終身事業(yè)。不幾年，基林的不可動(dòng)搖的二氧化碳上升曲線，就被科學(xué)評(píng)審組和科學(xué)新聞工作者廣泛引用，成為了溫室效應(yīng)的中心標(biāo)志。
是變暖還是變冷？
從上世紀(jì)60年代以來，很多氣象學(xué)家越來越熱衷于用計(jì)算機(jī)模擬天氣過程。人們越來越深刻地認(rèn)識(shí)到，地球的環(huán)境是一個(gè)極為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，起始狀態(tài)的微小改變就可能給未來的氣候帶來隨機(jī)的巨大改變。有一個(gè)著名的說法流傳開來：“一只蝴蝶在巴西扇動(dòng)翅膀，就可能在得克薩斯州掀起一場龍卷風(fēng)。”
然而，上世紀(jì)30年代以來的氣候變暖趨勢并沒有持續(xù)下去。上世紀(jì)60年代初，氣象學(xué)家們公開談?wù)撜f，雖然全球溫度直到40年代一直都在變暖，但是最近的溫度卻在下降。從當(dāng)時(shí)的測量來看，二氧化碳在穩(wěn)定地增加，但是那些年的氣溫卻在下降，這是用二氧化碳的“溫室效應(yīng)”所無法解釋的。氣象學(xué)家們只能稱之為“一個(gè)古怪的謎題”。
的確，自上世紀(jì)40年代中期開始，特別是60年代以來，在北極和靠近北極的高緯地區(qū)，氣候明顯變冷，這些變化在氣象觀測、生物生態(tài)以及自然界許多方面都有明顯反映。
60年代，北大西洋的結(jié)冰范圍擴(kuò)大，形成了遍及歐洲、美洲、亞洲廣大地區(qū)的幾十年來未見過的酷寒。由于北大西洋海水凍結(jié)，在格陵蘭和冰島之間曾一度連結(jié)成為天然“冰陸”，北極熊可以在“冰陸”上自由通行。
在美洲，美國的植物生長期比40年代縮短了半個(gè)月。日本的物候觀測結(jié)果表明，日本櫻花的始花期比50年代推遲了。
這種變冷趨勢會(huì)持續(xù)下去嗎？能持續(xù)多久呢？對(duì)此，變冷說者做了各種各樣的推測：有人估計(jì)近些年來的氣候偏冷趨勢可能是以幾十年的時(shí)間長度為周期的，因而這種偏冷趨勢可能還要持續(xù)20至30年左右，有人估計(jì)未來二三十年的氣候可能比現(xiàn)在還要冷，但不會(huì)出現(xiàn)極端的情況。此外，還有人認(rèn)為60年代以來的氣候變冷是“小冰河期”到來的先兆，從下世紀(jì)開始世界氣候?qū)⑦M(jìn)入冰河時(shí)代。
雖然科學(xué)家們不能就世界到底是在變暖還是在變冷取得一致意見，但他們一致同意：首先應(yīng)該為理解氣候系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律而加倍努力。
越來越暖了？
1986年，英國政府在東英吉利大學(xué)設(shè)立的氣候研究部，完成了對(duì)平均表面溫度的第一個(gè)可靠而全面的全球分析。他們發(fā)現(xiàn)在134年的記錄中，最熱的3年全部出現(xiàn)在80年代。研究部的漢森和他的一位合作者用不同的方法進(jìn)行了分析，得到了相同的結(jié)果。沒錯(cuò)——史無前例的變暖趨勢正在降臨。
導(dǎo)火索在1988年夏天被點(diǎn)燃了。自30年代的大塵暴以來最嚴(yán)重的一系列熱浪和旱災(zāi)蹂躪了美國的很多地區(qū)。新聞雜志的封面文章、電視新聞節(jié)目的頭條新聞和無數(shù)報(bào)紙專欄，向公眾提供了關(guān)于干裂的耕地、炙熱的城市、“超級(jí)颶風(fēng)”和20世紀(jì)最嚴(yán)重的森林火災(zāi)的生動(dòng)形象。記者們問：這些都是溫室效應(yīng)造成的嗎？越來越多的氣象學(xué)家們站出來說，一種長期的變暖趨勢正在進(jìn)行中，他們強(qiáng)烈懷疑溫室效應(yīng)就是“肇事者”。
媒體對(duì)這種新聞的報(bào)道非常廣泛，據(jù)1989年的一項(xiàng)民意調(diào)查，79％的美國人記得自己曾聽說過或讀到過“溫室效應(yīng)”，這同1981年的38％相比，是一個(gè)巨大的飛躍。
作為對(duì)所有這些壓力的回答，1988年，世界氣象組織和其他聯(lián)合國環(huán)境機(jī)構(gòu)成立了政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）。IPCC和以前的氣候?qū)＜椅瘑T會(huì)不同，它在很大程度上由世界各國的政府代表組成——這些人和國家實(shí)驗(yàn)室、氣象局、科學(xué)機(jī)構(gòu)等有很強(qiáng)的聯(lián)系。它既不是嚴(yán)格意義上的科學(xué)機(jī)構(gòu)，也不是嚴(yán)格意義上的政治團(tuán)體，而是一個(gè)獨(dú)特的混合體。該機(jī)構(gòu)的主要任務(wù)是對(duì)氣候變化科學(xué)知識(shí)的現(xiàn)狀、氣候變化對(duì)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的潛在影響以及如何適應(yīng)和減緩氣候變化的可能對(duì)策進(jìn)行評(píng)估。
IPCC的五次報(bào)告
IPCC自成立以來，召集國際上許多著名科學(xué)家，成立了專門的研究小組，從各種觀點(diǎn)和角度對(duì)地球氣候變動(dòng)問題進(jìn)行研究和討論，目前已經(jīng)完成并發(fā)布了五次評(píng)估報(bào)告（1990，1995，2001，2007，2013）。IPCC也逐漸成為引領(lǐng)全球氣候變暖研究的權(quán)威機(jī)構(gòu)。
1990年IPCC第一次評(píng)估報(bào)告認(rèn)為，近百年的氣候變化可能是自然波動(dòng)或人類活動(dòng)或兩者共同造成的；
1995年第二次報(bào)告指出，越來越多的各種事實(shí)表明人類活動(dòng)的影響被覺察出來；
2001年的第三次報(bào)告第一次明確提出，過去50年大部分觀測到的增暖可能由人類活動(dòng)引起的溫室氣體濃度的增加造成；
2007年第四次報(bào)告將人類活動(dòng)影響全球氣候變化因果關(guān)系的判斷，由原來60％信度的最低限提高到90％信度，指出人類活動(dòng)“很可能”是導(dǎo)致氣候變暖的原因；
2013年第五次報(bào)告確認(rèn)世界各地都在發(fā)生氣候變化，而氣候系統(tǒng)變暖是毋庸置疑的。自20世紀(jì)50年代以來，許多觀測到的變化在幾十年乃至上千年時(shí)間里都是前所未有的。相比之前的評(píng)估報(bào)告，本次報(bào)告更為肯定地指出一項(xiàng)事實(shí)，即溫室氣體排放以及其他人為驅(qū)動(dòng)因子已成為自20世紀(jì)中期以來氣候變暖的主要原因。
然而，IPCC的每一次報(bào)告也都引發(fā)了不小的反對(duì)聲音。也有一些科學(xué)家認(rèn)為，所謂氣候變暖只是自然本身的某種周期力量，并不是由人類引發(fā)的。
2009年11月，一名電腦黑客竊取英國東英吉利大學(xué)的電子郵件服務(wù)器，獲得了英國氣候?qū)W家之間交流的上千封電子郵件內(nèi)容，黑客們聲稱從郵件中可以看出，這些氣象專家研究并不嚴(yán)肅，他們甚至篡改對(duì)自己研究不利的數(shù)據(jù)，以證明人類活動(dòng)對(duì)氣候變化起到巨大作用。換句話說，人類活動(dòng)影響氣候這一說法，也許是謊言和欺騙！
爭論也許一直會(huì)持續(xù)。
（本文依據(jù)沃特（美）著《憂天——全球變暖探索史》等編寫，特此致謝。）