戴焱淼
下图为乌鲁木齐河源一号冰川1992年和2001年的两张照片，1992年的冰川几乎连为一体。图片来源《中国气候环境与演变》，科学出版社，2002年出版。 丁院士
2001年乌鲁木齐河源山体已经裸露 丁院士
电影《后天》中气温骤降的情形，会在现实中发生吗？地球变暖是现在才发生的气候现象吗？11月1日，中国气象局特别顾问、中国工程院院士丁一汇做客杜邦“文汇讲堂”，为广大读者奉献了一场深入浅出的科普讲座。
全球气候变化的特征：CO<sub>2</sub>是一个关键驱动力
地质构造时代：气候处于冰球和水球的循环
从20多亿年以前一直到1亿年前，地球上的气候变化大起大落。这被地质学家称为地质构造时代引起的气候变化。
地壳进行运动、板块发生撞击，不仅会产生大地震，也会把地球下层的气体释放出来，这些气体大部分都是二氧化碳(CO<sub>2</sub>)、甲烷等，它们就相当于今天人类活动排放的温室气体。这些CO<sub>2</sub>通过温室效应使得地球温度升高。那时，CO<sub>2</sub>含量在空气中最高可能达6000至7000ppm，今天呢？是383ppm，和地质年代差一个量级。
历史记录显示，温度变冷时，CO<sub>2</sub>含量骤降，温度上升，CO<sub>2</sub>含量又攀高。地球实际上始终处在温度变化和温室气体变化的相互调整中。极端而言，CO<sub>2</sub>很多时，所有北极、南极的冰都会融化，海平面比现在高100多米，地球被水覆盖，称为“水球”；相反，气温下降，海平面又下降，整个陆地上覆盖着大冰块，这就成为“冰球”。
这就是在1亿年前，地壳剧烈变化产生“冰球”和水球的循环。
1亿年前至今：冰期和间冰期10万年一旋回
1亿年以后的情况就不一样了，地壳运动开始稳定，温度不断地下降；到了300万年时，地球气候的运动开始走向有规律的变化，即10万年一个周期，10万年间会出现一个冰期-间冰期的循环。
按此理论，我们今天处在间冰期，即气候变暖期。从周期循环看，间冰期从2万年前就已经开始，现在已经过了1万多年。所以不少科学家认为，间冰期可能就要结束，随之进入冰期，气候会逐步变冷。
地球何时走向冰期：或推迟3万年
何时地球可向冰期过渡？这是一个非常复杂的问题，因为有了人类活动因素。现在有三种说法。最极端的一种认为，人类活动导致气温上升，抵消了自然向冰期过渡的趋势。也许这轮冰期就不会到来。一种认为，冰期照样会来，人类活动的因素不可能超过自然的因素。因为自然的因素在冰期和间冰期的旋回里，一般要有5℃到8℃的变化。另外一种观点认为自然的因素仍然是主因，地球还会遵循10万年一个周期向前过渡，但人类活动的影响有可能延迟向冰期的推进。延迟多久？很多科学家预测大约为3万年。这是非常长的。一般来说，间冰期在10万年旋回里只占2万多年，现在变成3万年，就延长了很多。所以，今天所能看到的还是地球气候的增温趋势。
30年后：CO<sub>2</sub>增至400ppm以上地球升温2℃
最后的结论是，第一，不论任何时期，任何起因，地质资料显示，CO<sub>2</sub>与温度变化通过相互作用最终总是以相同的趋势演变，CO<sub>2</sub>是气候变化的一个关键驱动力；第二，人类排放的CO<sub>2</sub>是地球气候变化中近代产生的一个新的驱动力；第三，如果CO<sub>2</sub>及其它温室气体的大气含量增加到400-500ppm以上，地球的平均温度至少要升高2℃以上。我们今天已经达到了383ppm，据科学家们的预测，实际上30年左右就能够达到400ppm，就是2030至2040年，地球温度要上升2℃。
所以每次开国际会议，发达国家首脑和中国领导人谈的第一个问题就是气候变化，尤其是欧盟十分强调全球增温不能超过2℃。他们的依据在很大程度上就是从地质、现代CO<sub>2</sub>变化得到的推论。
从地质年代CO<sub>2</sub>与温度长期记录看，现代（近200年）全球气候变暖是非常值得关注的。它可能逐渐地向地质年代晚期的气候状态演变。
人类活动影响现代气候：从1750年工业化革命后凸现
证据之一：温室气体直线上升。
现在来看看人类干扰自然的变化究竟有多大的强度。
通过1万年中CO<sub>2</sub>大气含量的比较，科学家得出结论，今天CO<sub>2</sub>等温室气体上升的速度和绝对值都超过了以往1万年。从这张南极LawDome冰芯资料显示的近1000年大气CO<sub>2</sub>
浓度看出，从1750年开始大气中温室气体明显增加。（图1）
在相当长的历史时期，大气中的CO<sub>2</sub>含量是非常稳定的，在人类文明的1万年里大致上都是在280ppm，迅速上升的年代大概在1750年。那是工业化开始的年代，瓦特发明了蒸汽机，人们开始大量地使用煤；近100年，石油、天然气开始使用，工业化与电气化进程大大推进。
这些数据并不是直接测量得知，而是通过南极冰芯（钻到2-3公里以下）等不同地区得到的分析数据。1957年，世界上有眼光的科学家在夏威夷群岛建立MaunaLoa观象台，率先用仪器测量CO<sub>2</sub>，测出的结果让科学家们都感到一惊：从近代开始CO<sub>2</sub>含量就直线上升。从图2看出，CO<sub>2</sub>含量在2003年5月已达到379ppm。无独有偶，中国科学家在1990年代初也建立了自己的观测站，建在青海共和县瓦里关山，测量的数据跟美国夏威夷群岛完全一样。所以说在中国，大气中CO<sub>2</sub>含量上升与全球一样，都是一个不争的事实。（图2）
证据之二：温度不断上升。
温度上升不仅在陆地上，海洋上也是如此。从1900年开始，海洋温度一路上升，连3000米深的中部海洋的温度也一直在上升。如果再伸展到底层，将引起很大的问题。深海里所有的水合物都是冰冻的，一旦温度上升，（在5000万年之前发生过这种事情）所有冻结的东西就会融化。现在很多企业非常关注深海水合物，即含甲烷的水合物，认为这是天然气的来源，希望能够作为可燃冰采上来，再融化，正好可以作为天然气。科学家们预测，如果气候变暖，增温到达深海的时候，自然界本身就会产生这个过程，它会不断地冒出甲烷泡，量要比陆地上大一倍。这样，大气中的甲烷就会更多，甲烷产生的增温比CO<sub>2</sub>大20-27倍。从这个角度讲，海洋的增温应引起我们更大的警惕。
证据之三：重现气温变化。
世界各地的科学家用了23种气候模式，去模拟1900年到今天的温度变化。在高速计算机上计算，把CO<sub>2</sub>、太阳活动与火山爆发因素考虑进去，算出一个温度变化的曲线，力求和真实的曲线一致。气候学家做到了。接着把CO<sub>2</sub>去掉重新模拟，发现在1950年之前，变化不大，就说明自然因素在气候变化中也起作用，但1950年以后两个曲线就不一样了，说明CO<sub>2</sub>是1950年以后控制气候的因素。
所以，正确的表述是：近100年的气候变化是由于人类活动和自然变化共同引起的，但最近50年，主要的气候变化可能或者很可能是由于人类活动引起的。为此，世界各国政府为保护气候制定了气候变化公约和《京都议定书》，一旦成了政策上的行动纲领，世界各国就必须遵守。所以气候变化由科学问题变成了一个政治问题、外交问题、环境问题。
《后天》中的突变会发生吗？
未来100年气候会突变吗？电影《后天》有想象的成分，但也有事实。它描述了在12600年前，最后一个冰期-间冰期旋回期内发生的一个突然降冷事件，在短短几十年里降了10－20℃，导致冰盖、冰川等现象发生，这个事件地质学家们叫新仙女木事件。
这说明什么？在地球气候变化里，可以发生很多次突变，这种突变可能是灾难性的。今天气候在变暖，会不会突然降温而发生灾难？科学家们研究后基本上认为：北大西洋里的温盐环流，它不断地向北输送热量，从热带输送到高纬度，使北半球高纬地区不至于这么寒冷。如果这个海洋的环流停止，不再传送热量，温度就立即下降，寒冷的冬天就到来。关键是什么时候海洋暖流会停止输送？现在证明，即使是到了2200年，这种暖流的输送速度最多减少三分之一，但它不会停止，只是减弱了，而且减弱得很缓慢。因而200年之内不会发生像《后天》里的情景。
气候变化的负面影响：自然和经济社会令人担忧
有些科学家认为气候变暖对人类是有利的，因为人类的文明往往都产生在温暖的气候条件下，那时生产力可以明显地提高，人类社会由此繁荣。
我觉得这个问题值得研究。从我个人更希望有一个适宜的气候。今天面临的是气候变暖，但太暖也不行。可能现在上升0.74℃，大家没有太多感觉，但一点点加上去，加到2050年的时候很可能是全球平均气温上升2℃-3℃。
气温上升到一定程度带来的影响就是负面为主。气候变化公约中有一个非常著名的条款，叫做防止人类活动的干扰产生气候的危险水平。所谓的危险水平一旦超过，将使得粮食、生态、可持续发展受到破坏，那我们的子孙万代就不能够很好地生活下去。
实际情况也很令人担忧。
从温度看，中国的温度要比全球的高一点：我国从上世纪80年代中期以来基本上年年都是暖冬。长江以北蒙受了长时间的干旱，中国不得不从三条路线进行“南水北调”。
再看降水。最近50年中，江淮流域经常发生大暴雨，这也是一个灾害。
海平面问题。50年来，我国海平面每年上升1.0到2.5毫米，大家可能以为100年才上升25厘米，不算大。但如果海平面上升25厘米，加上长江口的入海水流量变小、泥沙减少的情况，海水对沿岸的压力就会增加，地下含水层就会形成现在珠江三角洲已经发生的“咸潮”，海水倒灌。
再谈霾的问题。霾是空气中悬浮的小颗粒，实际上就是化石燃料燃烧排放产生的颗粒物，它们是和CO<sub>2</sub>同时排放出来的，同源不同效。如果水汽超过95%，就变成雾。我们现在经常感觉到雾茫茫的天气，实际上一个原因就是颗粒物增多。必须从源头治理，和CO<sub>2</sub>的治理一样，要减少化石燃料的燃烧。
最后是冰川的退却。气候变暖以后，北极冰川先融化，现在40%的冰开始融化。去年夏天，西北航线开通了41天，就是北极冰川融化的结果。中国的冰川已经退化了24%。冰川就是淡水，液体的水一结冰，盐分马上析出来，只能含5%的盐，所以海洋的冰块也是淡水。科学家预测，到本世纪中叶，我国冰川还要融化掉四分之一，这对西北地区的水资源影响非常大。
中国的应对：“发展、适应、减缓”并举
中国是遭受气候变化不利影响较为严重的国家之一。观测中国的排放问题，要考虑到中国属于发展中国家的因素。我国正处于工业化和现代化的过程中，城乡区域经济社会发展仍然不平衡，人们生活水平不高。中国目前的中心任务是发展经济，改善民生。所以，中国既要发展经济，又要减排。
我国现在的温室气体排放总量大约是15.6亿吨碳，仅次于美国的16.5亿吨，位居第二。论人平均排放量，过去美国是我们的10倍，现在是我们的5倍。减排意味着什么？意味着大量地投资改善环境，改善能源利用效率，改善能源结构。美国不参加《京都议定书》的一个原因，就是因为如果改造美国的能源和产业结构，每年就要为此多投资600亿美元以上。
对发展经济和减排这两个任务，中国必须同时兼顾，从实际情况出发选择对策。
“巴厘路线图”为国际社会探讨2012年后气候变化国际制度安排指明了方向，确定了时间表。国际社会应该共同努力，推动气候变化国际谈判取得积极进展。在这一过程中，要坚持共同但有区别的责任原则，发达国家要明确作出继续率先减排的承诺。中国将会积极遵守国际气候公约。但目前，世界人均排放水平为1.2吨碳，我国还不到1.2吨，日本是4吨，美国将近6吨，从共同与区别的责任角度看，我们还远低于发达国家。
应对气候变化问题的核心，对发展中国家是适应气候变化；人和自然和谐，实际上是适应的问题。但同时，也必须采取积极措施，减少温室气体的排放。
对因气候变化引起的各类气象灾害采取积极的应急对策，是非常重要的。如何做好一切准备，把可能造成的损失减少到最低程度，对发展中国家特别重要。以卡特里娜飓风为例，不能说气候变化对它没有影响。由于气候变化，墨西哥湾海洋的温度常年保持高温，飓风一移到暖的海水，得到了更多的水汽，立即上升到五级，而它登陆时还只有四级。
总之，我国应坚持“发展、适应、减缓”并举，在发展中适应气候变化的理念。要坚持发展第一，但同时还要坚持与自然和谐的理念，要改变生产和消费模式，采取切实有效的可持续性发展措施。为了做到这一点，每个人都要牢固树立保护气候与环境的意识，参与节能减排，改变个人的生活和消费方式。我们必须树立国家、部门、企业与个人从不同层面，在同一个目标下协调一致的行动，保护气候与环境。
最后我强调，保护气候与环境是全社会无悔的行动，不论气候变化的预测包含多大的不确定性，保护气候与环境应成为全社会的自觉行动。
提问
修纵向林带改善热岛效应
陈葆德（中国气象局特聘专家）：上海是个超大型的港口城市，同时还是一个河口城市，居民数量全世界排名第十，遇到很多挑战。我们最近的分析显示，上海的气温现在每年上升0.1℃，这非常高。而这其中三分之一的因素是受城市化的影响，三分之二才是和全球变暖、CO<sub>2</sub>排放有关系。如，夏天天气越热越用空调，温度越上升，这就变成了恶性循环。长三角都面临这样的城市化问题。为应对这种变化，各地政府部门的气候减缓对策应该有所不同，不知丁老师对此有什么看法？
丁一汇：这个问题很重要，这就是我们讲的城市化引起的热岛效应。现在热岛效应在加剧，因为城市扩大等于把农田、生态系统、森林完全变成由水泥构成的高楼大厦和地面。太阳一加热，温度马上升高，因水泥本身储存热量的能力很小，太阳一下山，就会释放热量。整个热岛效应就很厉害。刚才陈博士讲的三分之一是很有代表性的数字，北京是30%到40%，香港是40%。为了减少CO<sub>2</sub>的排放，除了减少空调、汽车的使用，城市规划也要考虑热对流的问题。我听说为了减少北京热岛效应，有专家建议修建从市中心向外辐射的纵向林带，这恰好是气流循环在城市上升、周围下沉的形态，这可能会改善环境。
北方干旱化导致南方沙尘暴
江世亮（文汇报科技部主任）：以前，我们都认为沙尘暴在北京、内蒙古那一带多一点。但去年4月上海也突然遭到沙尘暴的袭击，汽车、窗户上都是尘土。当时《文汇报》做了一篇报道《沙尘暴南下，上海做好准备了吗》，我们访问了气象专家，他们确实也没有及时预测到上海会遭到比较直接的沙尘暴的袭击。我想请教，沙尘暴与全球变暖有关吗？上海该如何应对？
丁一汇：这是一个新现象。几年前，台湾科学家就提出，沙尘暴影响到台北，霾和雾发生的频率加大，大气能见度降低。在我国，沙尘暴自1997年起有加强的趋势。原因就是和气候变化有关。北方干旱化增强，干土层加厚，风一吹干土层就起沙，一部分往大洋吹，还有一部分往南。大的沙粒在北方就沉降了，我们住在北京的人对沙尘暴体会很深，沙尘暴一过，桌子上全是一层薄薄的沙。小的颗粒就飘到南方来，气象上一般叫“霾”或者微尘。这种现象加剧后，上海就感到沙尘暴的频率和强度增加了。至于如何应对这类灾害，就需要上海气象局发出预警，减少沙尘暴对市民的影响。因为沙尘暴一来，颗粒物悬在空气中，会影响人的呼吸系统与人体健康，这个问题还是值得重视的。
借世博多渠道树立保护气候意识
读者王先生：在气象预报方面，上海世博会可以学习北京奥运会哪些做法？
丁一汇：上海世博会举办时间比奥运会要长，有好几个月，它的气象服务和奥运会比起来有难度。奥运会最关键的地方就是开幕式和闭幕式。世博会有好几个月，气象预报就不但要作一个趋势展望，而且要报好每个月、每周、每天天气-气候，这样就可以安排参观和活动。我相信上海市气象局有这个能力，有一流的预报员和科学家在这里，并且我们北京的同志也会提供后援。
我想除了要把世博会气象预报做好，减少污染和环境保护也很重要。还有一个方面就是要把环境保护宣传做好。上海世博会正在筹办气象馆，可以利用这个平台向上海市民宣传保护气候、保护环境的重要性。至于汽车单双号限行，具体措施要由交通部门决定。污染大的工厂能不能暂时外迁，能不能减少火力发电的数量，这些问题也是可以考虑的。但是所有这些都决定于上海市政府的优化管理与经济核算，是多方面采取的措施。
三门功课帮助理解气候变化
华东师范大学学生张豪：面对全球气候变化，我们年轻一代应该做些什么？
丁一汇：为了更好地学习气候变化知识，我觉得大学生有三门功课要学好。第一是物理，学好物理就能更深入理解气候变化的基本规律。第二是生物，因为气候变化必然影响生物群落、生态系统。第三是化学。我们气候变化现在概括起来叫做物理与地球生物化学问题。从学术上来讲，这三门课学得越好，你对气候变化就更能理解，你的行动就更自觉。《科学时报》大致上每天都有一则气候变化的新焦点，这个焦点我每天都把它剪下来留着，这对我们非常有帮助。包括我在内，我们每天都在学习新东西、新事实、新观点。气候变化将来肯定是学科热点，会吸引很多同学、企业家、政府机构来关心这项工作。我们也希望有更多的同学献身气象事业，走入研究应对气候变化的队伍中来。
CO<sub>2</sub>和温度的相互作用
上海交通大学环境科学系学生蒋晶晶：丁院士前面讲到CO<sub>2</sub>的含量跟温度的变化趋势几乎一致，得出一个结论是CO<sub>2</sub>的浓度变化是温度变化的驱动力之一。我想问一个相反的问题，既然趋势一致，它们应该是相互作用，如果温度作为驱动力，它会对CO<sub>2</sub>的浓度产生什么影响？
丁一汇：这个问题问得很好。温度上升以后，通过碳循环会影响海洋和大气CO<sub>2</sub>的吸收。海洋温度上升，浮游生物活力减弱，吸收CO<sub>2</sub>的能力就会减少。既然能力减少，大气中存留的CO<sub>2</sub>就会变多。这就是温度影响海洋，海洋又影响CO<sub>2</sub>的吸收，大气中CO<sub>2</sub>含量增多，温度又增加，如此往复。
如果温度降低，海洋浮游生物活力增强，吸收能力增加，大气中存留的CO<sub>2</sub>就会减少，温度也会更低，这样就形成了正反馈。以上两个循环的关键是海洋和陆地生态系统吸收能力的变化，海洋是主要的，它吸收二分之一的CO<sub>2</sub>。但陆地生态系统的作用最不清楚。
（此提问获得总编辑最佳提问奖。文汇报总编辑点评：各位听众的提问都很好，蒋晶晶的提问有深度、有专业的知识做依托，也深得丁院士的好评。）
全球变暖引起的变革比WTO还深远
文汇报记者：随着全球气候变暖，您能否预测一下将会产生哪些新的工种或行业？
丁一汇：这个问题也是我要思考的。我觉得将来最大的挑战就是能源的挑战，因为归根结底要先适应、后减排，或者适应和减排同时进行。如果以减排为主，就会产生很多新能源行业的用人需求，比如说风能、太阳能都需要一大批人，这批人都要具有新的知识和能力，能运用新技术、新设备。另外通过国际合作就会有清洁能源发展机制（CDM）项目，我们会引进很多新技术，包括气候变化的应对新技术，这也需要一大批人。经济、管理部门也会需要一大批人，将来会征收碳税，会有碳排放交易，这些都需要一批懂专业知识的人。
我认为，气候变化引起的社会变革和经济变革比WTO还要深远，它渗透到各界各行各业甚至每个人。
上海气象研究可多关注三个方面
上海气象局专家：我感觉气候变化是一个很复杂的问题。我想请问，为保证上海科学发展，上海气象部门今后做哪些方面的科研比较容易出成果？
丁一汇：上海作为低海拨地区，很容易产生海平面上升和洪涝的问题。上海市政府对这些问题非常关注，海平面上升尤其影响地下建筑物的稳定性。我记得上海地铁没有建之前，就曾经问过我们，上海能不能建地铁，风险有多大。海平面不断变化、地面沉降、海洋上升，这些问题都比较复杂。即使高大建筑与地铁已经或正在修建，我觉得，作为气象部门也应继续对海平面及相关灾害进行监测与研究，甚至包括长江流量的影响也要加以研究。
第二是气候变化对台风的影响。现在气候变暖，有人说强台风数量增加，强度也更大，上海可能会受到更强台风的影响，这个问题要很好地应对。
第三，城市气候非常重要。刚才我们讲到城市的污染物、热岛效应，将来一系列的问题，都会从城市尤其是从超大型城市群引发出来，如高温、热浪、突发性暴雨等。
本版照片及图表除署名外，均由丁院士提供
来源：文汇报
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