【正見新聞網2013年05月15日】
過去十五年，溫室氣體的排放持續增長，但地球表面的空氣溫度卻基本保持不變。從2000年到2010年，人類向大氣中排放了大約1千億噸二氧化碳，相當於1750年以來人類排放的全部二氧化碳總量的1/4。然而，“全球變暖”的教父級人物韓森（James Hansen）承認：“全球氣溫的五年平均值十年以來沒有變化”。
《經濟學人》雜誌3月號發表長篇文章，認為溫度在短期內波動正常，但在長時間內溫度保持不變令人驚訝。英國雷丁大學（University of Reading）的霍金斯（Ed Hawkins）指出，自從2005年地表溫度已經處於20個氣候模型預測範圍的下限。如果溫度繼續不變，幾年之內將低於模型預測的範圍。
溫室氣體排放量的上升和不變的地表溫度之間的矛盾已經成為氣候科學中最大的謎團之一。這並不意味著全球變暖是幻覺。即使地表溫度不再變化，21世紀頭十年的溫度較20世紀頭十年同比要高將近1℃。這個謎團需要破解。
由於某些未知因素，上述矛盾也許意味著2000年到2010年二氧化碳排放量的增長和溫度升高之間有暫時的遲滯；或者1990年代氣溫快速上升是一個反常的時期；再或者，越來越多的研究表明，氣候對於更高濃度二氧化碳以某種不為人知的方式作出反應。如果這是真的，其對氣候科學以及環境與社會政策具有重要意義。
不敏感的地球
科學家用來描述氣候對二氧化碳濃度變化響應的術語叫做“氣候敏感度”。其定義為當二氧化碳濃度翻番時，地球會變熱多少度。最常用的度量即所謂的“平衡敏感度”，是指包括了所有反饋機制結果後的氣溫上升值，但不包括植被及冰架引起的變化。
二氧化碳本身以固定的速率吸收紅外線。二氧化碳濃度每翻一番，氣溫大約上升1℃。二氧化碳濃度從前工業化時代的280ppm增加到560ppm，地球溫度便上升了1℃。如果僅僅是二氧化碳，這並沒有什麼可以擔心的。1℃升溫不是什麼大事。但是因為兩個因素，事情並不是那麼簡單。一是二氧化碳濃度增加直接影響到水蒸氣（一種比二氧化碳更強勁的溫室氣體）和雲層的數量，而水蒸氣和雲層可能放大或減緩溫度的上升。這就直接影響到平衡敏感度，也就是說二氧化碳濃度加倍產生的溫度上升可能高於或低於1℃。二是其它因素，比如空氣中煙塵和氣溶膠也會加強或減弱二氧化碳的影響。所有嚴肅氣候科學家在這兩種因素上有共識，但他們對預測的變化成度無法達成一致。
政府間氣候變化專門委員會（IPCC）代表了“主流”氣候科學界（即主張全球暖化是人類活動引起的學派），其估算為大約3℃，上下浮動1℃。在2007年的評估報告中，該委員會寫道：“平衡氣候敏感度…有可能在2℃到4.5℃之間，最有可能是3℃，低於1.5℃的可能性極低，但不排除高於4.5℃的可能性。IPCC的下一次評估將在九月份出爐。一份初稿最近泄露。其中列出的可能結果基本沒變，但把敏感度的上限提高到了6-7℃。
3℃左右的氣溫增幅將帶來極大危害。IPCC早期的評估認為這樣的溫度上升意味著更多的地方將遭受旱災；多達30%的物種面臨更大的滅絕風險；大部分珊瑚礁將遭受生物多樣性的損失；強力熱帶颶風將會增加，海平面會更高。
“新模型”大軍
然而，一些近期的研究卻得出了完全不同的結論。挪威研究委員（Research Council of Norway）由挪威政府資助。該委員會的一份報告由奧斯陸大學的伯恩森（Terje Berntsen）領導的小組編寫，目前尚未公開發表。該報告使用了與IPCC不同的方法，其結論是：二氧化碳排放量加倍時，有90%的機率氣溫僅會升高1.2-2.9℃，而最有可能的數值是1.9℃，此研究中的氣候敏感度的上限遠低於IPCC的估算。
這項研究還沒有經過同行評議，也許不可靠。但是這樣的預測並非僅此一例。 2012年，橫濱全球變化研究所（Research Institute for Global Change in Yokohama）的哈格雷夫斯（Julia Hargreaves）發表了一份論文，認為有90%的機率真實溫度變化在0.5-4.0℃之間，平均為2.3℃。其根據是二萬年前上一個冰川期達到頂峰、二氧化碳濃度猛增時氣候變化的表現。獨立氣候學家路易斯（Nic Lewis）在一項已被接受發表的論文中得出了更低的變化範圍：1.0-3.0℃，平均升溫數值1.6°C。他的計算重新分析了IPCC引用的工作，並且包括了更多最新的氣溫數據。在這些計算中，氣候敏感度超過4.5°C的機率小到微乎其微。
如果這些估算是正確的，氣候變化科學以及公共政策全部需要重大改動。如果根據傳統觀點，即二氧化碳加倍，全球氣溫上升3℃或者更多，那麼應對的正確方法只能是嚴格控制導致氣溫升高的溫室氣體排放，可是大部分國家目前都在停留在口頭承諾上。這被稱作“減災”。進一步說，如果發生災難性事件的機率存在，比如氣溫上升6℃，進行強力干預便成為正當手段。這和購買災難保險類似。當你支付保費時可能覺得這是不必要的開銷。但你需要理賠的時候，你真的需要保險。許多經濟學家，包括耶魯大學的諾德豪斯（William Nordhaus），均同意這一觀點。
但是，如果二氧化碳排放翻番而氣溫只上升2℃且升溫6℃的可能性渺茫，應變計劃就得改變。也許世界應該尋求適應而不是阻止溫室氣體的排放。如果你不住在地震區，就沒有買地震保險的必要。這種情況下，從邊際效益上來說，適應而非減災可能是正確的政策。當然，以上只有在新的估算真比舊的更可靠時才是好主意。不同的模型導致不同的結果。
一類稱為廣義大氣循環模型（GCM）的模型使用自下而上的方法。它們把地球和大氣劃分成網格，並在網格中進行大量的計算以模擬氣候系統及對其的多重影響。這種複雜模型的優點在於詳盡。缺點則是它們無法反映最新的氣溫數據。它們模擬氣候的長期變化，而不考慮當前的觀察結果。其氣候敏感度取決於它們對氣候系統過程和反饋描述的準確性。
另一種稱為能量平衡模型（energy-balance models），相對簡單一些。它們採用自上而下的方式，將地球當作是一個單元或兩個半球，用一些方程式代表整個氣候，包括溫室氣體、火山氣溶膠以及全球氣溫的變化。這類模沒有試圖描述氣候的複雜性，這是它們的缺點。但它們的優點是其明確使用溫度數據來評估氣候系統的敏感性，所以能夠對實際的氣候觀察結果做出響應。這一點不同於廣義大氣循環模型（GCMs）。
IPCC對氣候敏感度的估計部分依賴於廣義大氣循環模型。因為這類模型反映出科學家們對氣候運行機制的理解，且該理解沒有太大改變，所以這類模型也沒有改變，更沒有體現最近氣溫上升的中斷。相比之下，那項挪威的研究建立在能量平衡模型基礎上。與之類似的早期較有影響的研究還包括蘇黎世大氣和氣候科學研究所的努提（Reto Knutti）、英國利茲大學的福斯特（Piers Forster）和雷丁大學的格裡高利（Jonathan Gregory）、伊利諾伊大學的安德儸諾娃（Natalia Andronova）和斯萊辛格（Michael Schlesinger）、挪威計算中心的愛爾德林（Magne Aldrin）等人的工作。以上研究均得出較低的氣候敏感度。福斯特和格裡高利的論文指出平衡敏感度的中間值為1.6℃，有95%的機率在1.0-4.1℃之間。愛爾德林和其同事的結果是有90%的機率能在1.2-3.5℃之間。
能量平衡模型似乎明顯更好。它們與實際發生的情況吻合嗎？是，但這不全面。牛津大學的艾倫（Myles Allen）指出，能量平衡模型能更好的體現簡單和直接的氣候反饋機制，而對間接和動態的機制則體現不足。大部分溫室氣體的比較簡單：它們使氣候變暖。火山的直接影響也很簡單：它們通過反射陽光來冷卻大氣。但是火山還會改變大氣循環模式，間接地使氣候變暖，部分的抵消掉了其直接冷卻的作用。簡單的能量平衡模型無法反映這樣的間接反饋。因此，該類模型可能誇大了火山冷卻效應。
這意味著，如果某些因素出於某種原因暫時掩蓋了溫室氣體排放對全球氣溫的影響，簡單的能量平衡模型將無法捕捉到。它們將會對降溫產生過度響應。簡言之，不同類型的氣候模型測量的是不盡相同的東西。
雲層的不確定性
這也意味著，說明氣候對二氧化碳排放的敏感性低於預期不能僅僅依靠模型。一定有其它的解釋。實際上，的確有，比如獨立氣候影響和能放大（有時減緩）氣候變化的反饋迴路。
首先說說氣溶膠，比如硫酸鹽氣溶膠。這些顆粒有的通過反射陽光來阻止大氣變暖，有些會促進變暖。但總體來說，氣溶膠對二氧化碳和其它溫室氣體的暖化效應起抵消作用。大部分的氣候模型認為氣溶膠能使大氣降溫大約0.3-0.5℃，如果這低估了氣溶膠的效果，也許就可以解釋最近停止升溫的現象。
但是，氣溶膠的效果沒有被低估。實際上它可能被高估了，過去幾年，對氣溶膠的測量有了長足進步。衛星和探空氣球的詳細數據表明它們的冷卻效果較低，而某些地方增溫的效果更強。泄出的那份IPCC評估報告（仍在審議和修訂中）認為，氣溶膠的輻射力（radiative forcing，亦即其增溫或冷卻的能力）的估算值已經從2007年的-1.2瓦特/平方米降到了現在的-0.7瓦特/平方米。也就是說，其冷卻效果並沒有那麼高。
最常見也是最重要的一種氣溶膠是煤煙，也被稱為炭黑。同所有黑色物質一樣，它們吸收陽光，使大氣升溫。今年一月，一項最詳盡的煤煙的研究發表了。該研究發現了煤煙更強的淨增溫效果，比以前預期要高。炭黑能產生大約1.1瓦特/平方米的直接增溫效果。即使間接效果抵消掉了一部分增溫，其直接增溫效應仍然高於先前聯合國環境項目的估計值0.3-0.6瓦特/平方米。
上述發現使最近一段時間的氣溫不變更加令人困惑。如果氣溶膠冷卻地球的效應沒有預期那麼大，那麼全球變暖應該加速才對。但事實並非如此。某些因素阻止了全球變暖。其中之一就是更低的氣候敏感度。
一個與之相關的可能性是廣義大氣循環模型也許高估了雲層的影響，而雲層又受到氣溶膠影響。在這一類模型中，雲層增強了全球變暖，有時候劇烈增強。但正像泄出的那份IPCC評估報告提到的：“雲層的反饋一直是氣候模型中最飄忽不定的輻射反饋。”雲層甚至有可能減弱而不是增強全球變暖。這也可以用來解釋升溫停滯的現象。如果雲層的效果變小，那麼氣候敏感度將會降低。
所以解釋也許來自空氣，但也可能不是；也許來自海洋，但是也和事實矛盾。過去十年，海水表面溫度的長期增長似乎停頓，表明海洋沒有像大氣那樣吸收那麼多熱量。
和氣溶膠一樣，這個結論依賴於新測量設備的優質數據。但它僅適用於水面以下700米內的海洋。超過這個深度尤其是2公裡或更深處的溫度變化尚不清楚。美國國家大氣研究中心的特倫波斯（Kevin Trenberth）與同事發表在《地球物理學研究快報》上的論文指出，過去十年間，30%的海洋升溫發生在700米以下的深海區。該研究認為全球變暖很大一部分實質上是發生在海洋，而深海正在以前所未有的方式升溫。如果這是真的，也能解釋升溫停滯的現象。
“全球變暖”信用等級面臨下調
最後，有證據表明溫度的非人為自然變化可能比IPCC預期的要大。唐家基和周建松（音譯）最近發表在《美國國家科學院院刊》上的一篇論文把自1750年的溫度變化歸咎於自然變化（比如大西洋的海水溫度），並提出20世紀下半葉人為導致的全球變暖趨勢可能被高估了兩倍。因此，1990年代的溫度上升和本世紀頭十年的溫度停滯在一定程度上可能是自然變化引起的。
所有這些意味著什麼呢？科學家在解釋他們的發現時都很謹慎。努提博士說：“關鍵是存在幾個不同的證據系列，觀察到的趨勢是降溫，而在模型中是升溫。我個人的觀點是總體評估沒有太大變化。”
考慮到升溫的停滯和所有新證據，稍微調降氣候敏感度看上去是合理的：將最佳估計值從3℃向下微調到2.5℃，將上限降低至4.5℃左右。如果氣候科學家是評級機構，氣候敏感度將是“負面觀察”，但還不至於被降級。
平衡氣候敏感度是氣候科學的一個基準，但是是一種特定的指標。它試圖描述在所有反饋機制都包含在內時氣候的變化情況。這種意義上的“平衡”跨越幾個世紀，對於決策者來說太長了。華盛頓大學的儸（Gerard Roe）主張，即使氣候敏感度同IPCC的估算值一樣高，在任何合理貼現率的情況下其影響會非常小，因為該過程時間太長。所以當前氣候敏感度會如何變化是一回事，其可能帶來的政策後果是什麼則是另一回事。
對於政策而言，更有用的指標是瞬時氣候響應（TCR），指二氧化碳在70年中倍增過程中溫度的變化，與平衡響應不同的是，TCR可以直接觀測，其爭議較少。大部分TCR的估算值是1.5℃，在1-2℃之間。美國國家海洋和大氣管理局的赫爾德（Isaac Held）最近計算出他對TCR的最佳估計是1.4℃，對氣溶膠和自然變化新估算都已包含在其中。
TCR低於平衡氣候敏感度：這聽起來讓人安心。但是TCR僅僅代表70年中二氧化碳排放引起全部升溫的一部分。二氧化碳會在大氣中存在遠遠超過70年。
作為一個經驗法則，大氣中每增加一萬億噸二氧化碳，全球氣溫上升約1.5℃。自1750年以來，全球已經排放了五千億噸二氧化碳，氣溫升高了0.8°C。按照現在的速度，到2045年人類將再排放五千億噸二氧化碳。2080年之前，總排放量將會達到2萬億噸。
因為二氧化碳在大氣中累積，即使是較低的敏感性，溫度要比前工業化時代的水平增加2℃左右，有可能接近4℃的上限。儘管有這些關於氣候敏感度的研究，但沒人知道如果溫度上升4℃氣候會如何響應。這很難讓人放心。