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科学家一起研究的温室效应全球变暖到底是不是真的?

2019-01-27 来源:国外网站推荐 - 由[国外网站大全]整理 32

全球暖化阴谋论?人们称它「气候门」。科学从怀疑开始。

所以我们首先试着对常识提出质疑吧!地球正在暖化是现在普遍的说法,但这是真的吗?全球暖化真的正在发生吗?

实际上,科学家之中,也有人对全球暖化提出质疑。

综观地球的历史,冰河覆盖整个地球的寒冷时代,与温暖的时代一直交替出现。考虑到这样的循环,认为地球今后不可能持续暖化,总有一天必定会进入寒冷的时期。这就是暖化怀疑论。

但专家已经对怀疑论提出反驳,认为地球在不久的将来进入冰河期的机率极低,很难认为暖化怀疑论是个具有说服力的论点。但现在依然有许多人对全球暖化抱持质疑的态度,起因是二○○九年的「气候门事件」——这起事件让人联想到迫使美国尼克森总统辞职的「水门事件」,因此称为「气候门」。 当时英国温室效应研究者之间的电子邮件往来遭到骇客入侵,公开在网路上。邮件内容包含「捏造」证明温室效应的数据、对批评温室效应的研究者所写的论文施压等等,这些内容也被当成丑闻报导出来。

「我就说吧!」这起事件助长了怀疑论者的气焰,据说欧美质疑全球暖化者的比例也一口气提高。媒体还报导,美国「近半数的国民都开始对全球暖化抱持着怀疑的看法」。

科学家一起研究的温室效应全球变暖到底是不是真的?

都是政治惹的祸:研究掛勾利害关係?

这起事件在温室效应专家之间也成为严重的问题,於是展开了各式各样的调查,最后发现:

暖化正在发生的结论并没有改变,争议姑且算是尘埃落定。

但是怀疑论者对全球暖化研究的质疑依然根深柢固。理由之一,就是连一般人也很容易就能推测出,全球暖化的研究背后,有许许多多的利害关系。

举例来说,有人以怀疑的眼光看待主张「暖化正在发生」的研究者,认为他们之所以这么说,目的是为了争取研究预算。或者是只要以「暖化正在发生」为由,严格限制二氧化碳的排放量,就能减少煤炭与石油等化石燃料的使用,推动核能发电。因此也有人怀疑,这是否代表拥核派与研究者彼此勾结呢?

随着暖化的推进,政治上与经济上也都会採取各种措施,这表示不论科学上的实证性如何,温室效应的研究原本就容易遭到怀疑,也容易成为政治斗争的工具。

但否定暖化的人不也一样吗?

举例来说,以美国总统川普为首,共和党议员大多主张「全球暖化并未发生」。美国有个针对政治人物发言进行验证的网站「政治真相( PolitiFact.com)」,根据该网站二○一四年的资料显示,二七八名共和党议员中,只有八名承认人为引发的全球暖化,这些议员多半从石油产业与煤炭产业收受高额的政治献金。因此不禁令人怀疑,他们或许就是因为这样,才无法说出「暖化正在发生」。

由傅立叶奠基的温室效应概念

怀疑虽然重要,但基於政治上的疑虑而怀疑全球暖化的态度并不科学。

接下来就让我们翻开科学的历史,来看看科学家对全球暖化进行了那些研究。 现代的我们已经知道全球暖化是由「温室效应」引起的,但科学家到底是如何发现温室效应的呢?

法国物理学家傅立叶在一八二七年的论文中,提出了日后发展成「温室效应」的最初概念。

法国物理学家傅立叶的两个假说,为日后「温室效应」奠定了基础。图 / wikimedia

他首先提出了这样的疑问:地球在接受太阳光能量的同时,也会以红外线的形式朝着宇宙释放能量。如果两者的能量相等,地球的温度理论上应该更低,但现实的气温却比理论值高。这是为什么呢?

为了解答这个疑问,傅立叶建立了两个假说。

第一个假说是,地球也接收了来自宇宙的其他能量。

宇宙中还有其他和太阳一样,能靠自己燃烧而发光发热的恆星。地球是否也接收了这些恆星发出的能量?

第二个假说是,地球的大气是否储存了这些原本应该往外释放的能量。

而这个假说就是发展成温室效应的想法。

两个假说中,第一个假说已因为理论上的瑕疵而遭到否定,使得第二个假说变得有力。但傅立叶并未发展到实证阶段,后来由爱尔兰的物理学家廷得耳透过实验证实他的理论。

温室气体:会吸热的不只是二氧化碳

廷得耳认为,地球的大气中说不定存在着能吸收红外线的物质,因此他进行了以下实验:

首先,廷得耳準备了几只长筒,在各筒装入构成大气的气体,并以红外线照射其中一端,另一端则装置能感测红外线量的侦测器。如此一来,应该就能知道哪种气体会吸收红外线了吧?

结果,氧气与氮气完全不会吸收红外线,但水蒸气、二氧化碳,以及氮氧化物都会吸收红外线,并储存热量。透过这个实验,廷得耳找出了能吸收地球朝宇宙放射的红外线的气体。

经过现代科学的计算,如果地球朝宇宙放射的能量完全不受阻挡,地球的平均气温将在负十八度到十九度左右。但实际上,地球整体的平均气温约有十四度到十五度。两者之间的温度差异,明显来自水蒸气、二氧化碳、氮氧化物吸收红外线所储存的热量。带来温室效应的气体就此发现。

大家提到全球暖化的原因时,往往只会把注意力摆在二氧化碳,然而从廷得耳的实验中我们知道,水蒸气与氮氧化物同样能吸收红外线。所以,未来海水若因全球暖化持续蒸发,暖化的速度也将会加快。

此外,西伯利亚的永冻土中冰封着大量甲烷,若永冻土融化,冰冻的甲烷将以气体形式释放出来。甲烷的带来的温室效应远高於二氧化碳,科学家预测,这也会加速全球暖化。

《卜多力的一生》:文学家宫泽贤治笔下乐观的暖化现象

廷得耳透过实验发现温室气体,是一八六一年的事情。三十五年后的一八九六年,瑞典学者阿瑞尼斯证明了大气中的二氧化碳浓度增加,将使气温产生变化。虽然廷得耳已经发现二氧化碳能储存热量,但真正证明二氧化碳含量增加,将会加速暖化的,其实是阿瑞尼斯。

不过阿瑞尼斯对於温室效应的看法却很乐观。他认为二氧化碳增加得越多,人类就越能拥有温和舒适的气候;穀物的产量会因此提高,人类也将从粮食不足中获得解放,并使得全球的人口急速成长。

在这裡,我们要请一位大家意想不到的人物登场──日本文学家宫泽贤治。

宫泽贤治在一九三二年写了一部小说《卜多力的一生》。小说採用传记体,描述卜多力这名虚构人物的一生。 宫泽贤治生长的时代,东北总是受寒害所苦;主角卜多力居住的地方,也因为日渐寒冷而完全採收不到农作物。想要解决这个问题的卜多力注意到二氧化碳,并与博士之间有了如下的对话:

「老师,如果大气层裡的二氧化碳增加,地球就会变温暖吗?」

「应该会吧。甚至有人说,地球形成至今的气温,大致上取决於空气中的二氧化碳量呢。」

「如果现在卡尔波纳度火山岛爆发,会喷出足以改变气候的二氧化碳吗?」

「这个我也计算过了,如果火山现在爆发,气体应该就会立刻与大循环上层的风混合,包覆整个地球。如此一来,就能防止下层的空气与地表的热发散,我想地球整体的平均气温大约可以上升五度左右。」

本书的观点与阿瑞尼斯一样,将暖化视为能够拯救寒害的现象。虽然没有确切证据,但宫泽贤治曾就读於盛冈高等农林学校(现在的岩手大学农学院),因此或许读过阿瑞尼斯论文的英译本。

如果多些二氧化碳,是不是就能温暖点了呢。只不过,在宫泽贤治生长的时代,尚未把暖化当成危机。

来看看碳十四吧!以放射性定年法佐证二氧化碳变化

阿瑞尼斯虽然证明了二氧化碳增加会使气温升高,却没有证明与过去相比,二氧化碳实际上增加了多少。

至於这一点,要等到第二次世界大战结束后的一九五五年,才透过美国物理学家汉斯.苏斯的研究确认。当时他使用的方法,就是「放射性碳定年法」。

苏斯首先调查周边的树木中,含有多少放射性物质碳十四。放射性物质有半衰期,含量将随着时间减少,因此越老的树木,碳十四的浓度应该越少才合理。但调查结果却相反。老树的碳十四浓度,竟然比年轻的树还要多。

这到底是怎么回事呢?他根据调查结果,建立了惊人的假说:

老树总有一天会埋入地底成为煤炭,但碳十四仍会持续衰减。因此,燃烧煤炭所排放出来的二氧化碳中,碳十四的含量极少,甚至没有,并不影响定年结果。

苏斯认为,年轻的树木在进行光合作用时,或许就吸收了燃烧煤炭所产生(没有碳十四)的二氧化碳,使得年轻树木中的碳十四浓度降低。

年轻树木吸收燃烧煤炭所产生的二氧化碳,碳十四含量因而比老树木低。图 / Pixabay

当时是一九五五年,正是大量使用化石燃料的时候,地球上的二氧化碳也因燃烧煤炭而逐渐增加。年轻的树木吸收了这些二氧化碳,使得碳十四的浓度被稀释;换句话说,苏斯得到的结论就是,地球因人类持续燃烧煤炭,充满大量的二氧化碳。

匯集各方证据,二氧化碳真的在上升

苏斯证明了他的假说之后,科学家也开始使用各式各样的方法观测二氧化碳。譬如从南极的冰层,也能观测到二氧化碳浓度的变化。

藉由南极冰层中的冰封空气,我们就可得知大气组成。

南极从很久以前就开始结冰积雪。这些雪越堆越高,使得下方的雪积压成冰。由於空气被冰封起来,所以只要调查堆积的冰层,就能得知各个年代的大气成分。

透过这样的分析发现,二氧化碳从工业革命后开始急速增加。南极虽然距离英国很远,但由於大气循环的缘故,就算是南极,二氧化碳含量也同样越来越高。

此外,科学家也从一九五八年开始,持续在夏威夷茂纳罗亚火山的山顶附近观测二氧化碳的变化。结果发现,从开始观测后,二氧化碳的量就不断增加。

工业革命后,大气中二氧化碳的含量急遽增加

这堂课开头曾试着提出「全球暖化是真的吗」的质疑。但既然有这么多的科学根据,我们应该承认,至少在目前,「地球正因为二氧化碳增加而暖化」的假说是事实吧?


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