全球气温升高对我国物种生存的影响

全球气温升高对我国物种生存的影响
全球气温升高对我国物种生存的影响

全球气温升高对我国物种生存的影响
全世界有十多个研究中心研究和预测全球气温异常现象,而且根据CO2排放量增加而形成的温室效应,进行各种模拟模型推算, 一般的结论是21世纪气温升高. IPCC(气候变迁国际委员会)的预测模型具有相当代表性,根据CO2(二氧化碳)、CH4(甲烷)、N2O(氧化二氮)和CFC(氟氯碳化物)的不同变化,21世纪末全球气温升高可能有三种情景(scenario):(a)1.5℃,(b)2.5℃,(c)4.5℃

图 1 2100年气温升高的不同情景
资料来源：S.H.Schneider et al.: Surprise and Global Environmental Change, CIESIN,1996
气温升高的一个直接结果是海平面上升,下世纪末海平面上升也有三种情景:(a)36cm,(b)45cm,(c)65cm

图 2 2100年海平面升高的不同情景 资料来源:同图1

18世纪的哲学家哈曼(Johann Georg Hamann, 1730-1788)有一句名言:如果你连过去尚未弄清楚,何有可能了解今日?他又说:谁能在不详未来的条件下正确认知现况?尴尬 的事发生了,人类既对历史的气候了解不足,也对未来的变化知之不多,何谈掌握了气候变迁的现况.



全球暖化的质疑和反质疑
1995年两位美国人对最近十多年的气温升高提出质疑,R.Bailey说：根据准确的气象卫星报告,1979年以来大气温度实际上是变低了.S.Singer抱有相同的看法,他说：全球是否真正＂暖化″或 者说10多年来未曾经过温度升高,只有今天有了气象卫星的精确数据后才有可能判断.Bailey和Singer的＂非暖化″言论为IPCC的系列研究报告所否定.这两位先生的＂错误″或许源於1993年华盛顿邮报(Washington Post)的一篇文章.那文章或许又由於缺少专业性知识而误解了气象卫星的 数据而得出＂非暖化″推论.〔笔者猜测很可能是将平流层温度下降误解为地球表面温度,因为地表大气温度升高的间接证据正是平流层温度下降〕
气象卫星测量气温始於1979年,至今不足20年的历史,用它推测全球长期气温变化显然缺乏统计学支持,同时卫星所测的气温是大气中间层的某种加权平均值,和地球表面温度有所差别.可见,以为依靠卫星资料全球气候变化的「今天与明天」便迎刃而解,似乎过於天 真.
第二类质疑者的＂非暖化″判断来自近十年气温数据的变异性(variance,即每个数据与平均数差值的平方和),在感觉上(自然也反应在数据上),整个八十年代是20世纪最热的十年,结果意外的过渡性和周期性变冷(1992～1994)接踵而至并引起 Pinatubo火山爆发,这有点像数小时间的体温变化,时而超过37℃,时而低於此数,不致於结论身体「发烧」一样.
然而,就统计学立场而言,要想了解一个变数的变化趋势必须有足够长的时间序列,於是只好依靠传统的地面观察站所积累的气象记录作推断.图3便是一个世纪以来的大气温度平均变化,1995年高出基准线+0.4℃,1870年低於基准线-0.3℃,於是大致可以说百年来气温升高了0.7℃.


图 3 近百年来全球气温变化趋势 资料来源:Hardley-centre, 1996
类浑沌(Chaoslike)的气温变化
假定来自太阳的辐射能为100个单位,其中约30％由大气、云层和地表面反射然后回到太空.水蒸气、CO2、O3等大约吸收太阳辐射能的16％,云吸收3％,剩余的51％达到球表面,并为海洋、地表所吸收.另一方面,大气中的各种气体以及云层也以红外线方式向外辐射,能量彼此均衡.来自太阳的能量可以观测,在太阳直射下每平方公尺大约1367W(瓦特)；地球以红外线方式辐射的能量也可以测得.由能量收支均衡条件可以算出地球的平均温度为-18.5℃,这个 温度称为等效黑体温度.地球的实际平均温度大约+15℃,与等效温度相差33.5℃,何故?乃因大气中许多气体成分具有吸收红外线的本事而使地表热量损失减少,改变了上述地球能量的收支状况,这个现象称为「温室效应」(Greenhouse Effect),它像汽车的玻璃窗,关起来后,太阳的辐射 照样进入,而车内的热再也散不出,结果车内温度升高.
许多专家认为CO2的增加是温室效应的主要因素,1987年苏联和法国科学家联合在苏联的南极基地Vastok采探了2000公尺的冰柱(相当於16万年的冰雪累积厚度),冰柱在形成过程中不断吸收空气中的CO2,因而2000公尺冰柱中的CO2含 量就是16万年大气中CO2变化的素描,果然CO2是不断增加的.以近200年为例CO2浓度已从270ppm增加到340ppm.尽管如此,在统计学上仍不能证明是否CO2导致气温升高,抑或气温升高导致CO2增加.日本学者认为地球绕太阳的椭圆轨道所呈现的周期性变化比CO2增加能更好的解释全球气温变化的周期.
其实,温室效应并非单一的CO2增加现象,CH4,CFC的增加对温室效应的影响不能忽视,特别是CFC,它的影响远远超过CO2.
更为复杂的是海洋对大气中CO2的吸收作用以及对温室效应的影响至今仍在「假设」阶段,至於冰雪的作用也研究得不够.人们只知道＂气温上升→冰雪面积减少→吸收的日照增加→气温上升″这样一个简单的回馈原理.
这一切的一切变化都不能用线性关系作解答,事实上气温变化是一个非线性的,预言力很低的类混沌(Chaoslike)现象,美国哥伦比亚大学教授W.S.Broecker说,我们已知的气温持续变化史不过10年、20年,谁敢说另一种极端的情况不会突然发生呢?
BOX 1 气温升高的健康与舒适效应
1995年IPCC(气候变迁国际委员会)一个研究报告指出：气候变化影响范围很广,对人类健康乃至生命多半具有不良之影响,诸如热浪而引起心脏、呼吸系统给合症使死亡率提高,以及疟疾、登格热等蔓延.该报告认为在寒冷地区,死亡率与寒冷的相关性并不高.
美国史丹福大学的T.Moore最近作了完全相反的结论,他根据华盛顿D.C.和美国89个郡的统计资料分析,如果温度提高2.5℃,全美的死亡人数每年减少4万人,每年可节省医疗费200亿美元.他用经济学效用理论的方法分析：工资、租金、效用与温度的统计数据后得出另一 个结论,如果气温能提高2.5℃,所有的人愿意牺牲实际收入而到暖和之地,全美累计,这项＂舒适的价值″相当於每年300到1000亿美元之工资.
Moore强调由他统计回归所得的结论只适用於中等纬度,并与美国相仿的工业国,严格说只适用於美国,绝不适用於热带或贫穷国家.
事实上IPCC报告的气温升高对健康负作用的结论很难普遍成立,第一、即便未来气温升高,其分布是不均的,多半集中在纬度较高的北半球,在那里平均温度不高,温升显然不致引发热季病,第二、平均温度升高意味著冬季变暖,积雪减少,冰路行车减少,衣服可以适当少穿,呼吸道疾病也可减少,这些都是不言而喻的正面作用.
对Chaotic Climate 岂能掉以轻心
由於人类经济活动进入历史的最高涨阶段,因工业污气的排放增加(主要是CO2、CFC)和农业性CH4排放的增加将使温室效应加强；热带雨林的破坏,海面油污染的增加使得地球表面吸收CO2水陆两大要件的能力减少,如此等等,21世纪全球气温升高的警告并非Bailey等所谓的＂科学家的人造品″,尽管谁也不能保证究竟它会如何变化.全球的责任是研究这个chaotic climate的多种可能过程,但,这只能适用於少数专家,对於更多的实用整合性研究,焦点在於避免因无知而出现的始料未及和事后诸葛亮的假聪明或相反的后悔莫及.
BOX 2 研究＂始料未及″的方法论
一条平坦的路突然出现一个深不见底的坑,始料未及,周密设计的核电站忽然爆炸(1979年美国三哩岛核电、1986年苏联车诺比核电),始料未及；工业革命和技术发展结果带来如此烦扰人的污染问题 ,更是一种始料未及.
Faber(1994)等把＂始料未及″(surprise)进行如下分类

必须弄清楚几个概念之间的区别:
风险(Risk)是指一件事发生的机率(Probability)是已知的,只是不知＂这次″是否必发生.比如你开车上路就有出车祸的风险,而且它的机率已由过去发生的频度(Frequancy)统计所确定,保险 公司也正是根据这点而设计保险费的.又如你去Casino赌钱,输赢的机率是已确定的,但你＂这次″赌就有输的风险.
不确定性(Uncertainty)与风险不同,它的机率是不知道的,比如你是某个工厂的邻居,这个厂不断地排放有害气体,浓度在＂规定″范围内,可是天知道你是否受害,因为你健康受害的程度是不确定的,你也可以想像成机率由○到1的某种可列事件.
无论在平面或声像媒体上,经常看到、听到互相予盾的说词,记者A说＂全球暖化正在发生,如不立即采取措施后果不堪设想″,过了几天B又说＂并没有明显的证据证明全球暖化,人们不值得为一件尚不知是否发生的事操心″.这些都是对全球暖化不确定性的认知反应.
Faber等人把上开风险和不确定性列入＂始料未及″的一种,但在更严格的意义上,始料未及是指后果未知全然(Outcomes Not All Know)的那些事,或者说与预期(expectation)甚为不同的事.
始料未及很大程度上取决於预期和预期被伤害的程度.可是预期可能是一群人的,某个政党团体的,甚至某种文化的,也因此始料未及又与价值观、利益等主观判断有所瓜葛.
无论＂始料未及″如何因事因人而异,归根结底无知(Ignorance)是其基本层面.这个所谓的无知当分两种情况,一种是＂后果不明的事一但露出真迹当事者愿意也能够承认″；另一种相反,后果不明的事,要是真的露出端倪,当事者不愿也不能接受.前一种无知称为开放性无知(Open Ignorance),后一种称为封闭性无知(Closed Ignorance) .科学知识、教育程度不足而形成的无知,大多是开放性无知,也比较容易减低,而属於认识论或现象学方面的无知需要整个人类的漫长努力,这种无知的降低相对较难.利益集团、政府、社团本身的目标与可能 后果间的冲突,往往是封闭性无知的基本表现,这类无知而衍生的始料未及被称为社会性始料未及.总之大多开放性无知可通过科学的手段而降低,由此衍生的始料未及就被称为科学性的始料未及.真实生活中的一件事之所以复杂,原因在於这件事刚刚出现就会引起社会之＂关注″,经过媒体、利益团体、政策制定者而把＂讯号放大″或＂缩小″,而使＂始料未及″落入封闭或无知的社会性始料未及,科学家所关注的科学性始料未及的研究逐渐被遗忘.