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博文

關于二氧化碳與全球變暖的關系

已有 1097 次閱讀 2019-11-2 21:46 |個人分類:大氣、海洋、氣候及其它|系統分類:觀點評述

徐磊博主是我欣賞的科學網博主:年輕,有正義感,敢于并善于獨立思想。他剛剛發表了一篇否定二氧化碳和全球變暖關系的博文。因為隔行的緣故,里面有一些硬傷。由于他的看法代表了相當普遍的業外觀點,所以在此對二氧化碳和氣候變化關系中有把握沒有爭議的基本事實簡單羅列一下,同時順便指出徐磊博主文中的硬傷。有感興趣研究氣候變化的朋友還是應從物理、化學、數學、大氣和海洋科學的基本原理出發,用科學的態度來對待這一問題。

(1)二氧化碳是眾多影響氣候變化的因子之一,并不是唯一因子。

這是所有從事氣候變化動力學的研究者都承認的事實。在百萬年、千萬年、億年時間尺度上的氣候變化還和太陽輻射強度、地球軌道變化、地質板塊變化等因素有關,這也是人所共知的。但人們關心的二氧化碳可能引起的劇烈氣候變化是在百年時間尺度,其性質和上述百萬、千萬、億年時間尺度的氣候變化本質上是不同的。另外因為人類本身的歷史很短,我們也不能用億年以前的氣候來說明全球變暖的無害性。

但有一個事實是確定無疑的:80萬年以來,大氣中二氧化碳的濃度從來沒有達到現在的高度,也從來沒有在短短的一兩百年內有這樣快速的增幅。當然我們也知道工業革命到現在只發生過一次,在地球的歷史上并沒有像溫度那樣的周期性。所以我們并不能簡單地用遙遠的過去來推測未來。

另外一個事實也是確定無疑的:80萬年以來大氣二氧化碳濃度和地表溫度整體上是同步變化的。請見劍橋大學應用數學與理論物理系McIntyre教授最近接近完成的電子書 http://www.atm.damtp.cam.ac.uk/people/mem/papers/LHCE/mcintyre-e-book-draft.html 《 Lucidity and Science:The Deepest Connections 》里的第三圖 (Figure 3),其出處是Nature 2008年的一篇文章:

Lüthi, D., et al., 2008: High-resolution carbon dioxide concentration record 650,000-800,000 years before present. Nature 453, 379-382. Further detail on the deuterium isotope method is given in the supporting online material for a preceding paper on the temperature record. 

(2)二氧化碳到底能引起多少全球平均地表氣溫的變化?

如果假設大氣和海洋環流、大氣的其他組分都不發生變化,二氧化碳濃度的加倍可以產生1-1.2度的增暖,這也是確定無疑的。因為物理學的發展,可以通過精確到逐條譜線(Line-by-line, LBL)來計算二氧化碳的輻射加熱效應。 

但因為當外部強迫(包括二氧化碳、太陽輻射、地質構造等)發生變化時氣候系統內部因子(如水汽、云、大氣的垂直溫度結構、冰雪分布)也會發生相應變化(氣候反饋),這些反饋因素導致溫度的變化有相當大的不確定性,使得我們還不能確定地知道具體地會增暖多少,經過數十年的研究,科學界的一般估計是在2-4.5度之間。

 

(3)二氧化碳引起的增暖是不是危險的,或者是不是都是負面效應?

 

研究氣候變化物理學的科學家們對此一般并不抱特定立場。這尤其表現在歷次IPCC報告的第一卷(科學基礎一卷),你很難想象全世界100多個國家的幾千名氣候科學家一起對全人類耍弄一個陰謀。而且變暖確實可能會帶來一定的好處。但有一點事實也是確實的:因為這樣的變化方式歷史上沒有發生過,我們不免會對以后的變化有所疑慮,希望人類對自然系統的干擾越小越好。而自然系統在千、萬、億年尺度上的變化我們是無法阻止的。


下面指出徐磊博文中的硬傷:

 

(1) 文中的第二張插圖(Figure 3), IPCC給的二氧化碳濃度的變化,并不是溫度。那條曲線是沒有問題的。

 

(2) 對1993 Nature 文章《 Insensitivity of global warming potentials to carbon dioxide emission scenarios》的解讀是望文生義導致的誤讀。 Ken Caldeira 和 J F Kasting 都不是二氧化碳增暖效應的反對派和懷疑論者。

 

最后,強調一下,二氧化碳濃度和全球地表溫度之間的關系應當在百年到萬年尺度上看,不應當和地質構造時間尺度和地球的整個生命史(億年尺度)相混淆。

地球的歷史很長,二氧化碳多一點或者少一點,氣溫高幾度或者低幾度,相對幾十億年的地球史都是小插曲。但人類的歷史很短,拿幾億年前曾經的氣候說氣溫高幾度無關重要,就像在大霧里閉上眼睛開車,不免有點過于樂觀。


 80萬年以來溫度和二氧化碳濃度變化曲線請見

 Lüthi, D., et al., 2008: High-resolution carbon dioxide concentration record 650,000-800,000 years before present. Nature 453, 379-382. 


 




http://www.1023u.com/blog-3360191-1204574.html

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3 范振英 尤明慶 黃洪宇

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