CHAPTER 1 一切都是碳的問題

章 在我們插手之前的氣候·003

冰河期·004

冰川作用·005

氣溫的變化·008

關於過去的細節·010

對開篇問題的回答·014

第二章 大討論·016

碳與化學·017

碳與其他因素·019

個試驗·020

第二個試驗·028

對開篇問題的回答·034

第三章 冰與食物·035

冰與海平面·036

其他設想·038

關於海洋冰·042

人類對 CO2 有何貢獻？·043

來做個清算·045

永久凍土的融化·046

海洋的酸化·048

得與失·050

對開篇問題的回答·054

題外篇 無法回頭的點·056II

CHAPTER 2 該做些什麼？

第四章 阻止洪流進入·061

碳的功效和增長·062

皮爾克與《京都議定書》·065

經濟規模削減·069

經濟低碳化·070

經濟的自我毀滅·072

核能源·076

天然氣·078

碳捕集·080

對開篇問題的回答·082

第五章 激光融合與海水霧化·084

歷史的進程·085

摩西和應許之地·085

普林斯頓實驗室與等離子體·090

氣候工程·092

鏡子·093

硫酸氣溶膠·094

船舶與霧化海水·096

其他該做的好事·099

太陽能·099

滲透能·100

海洋和生物炭·100

水資源的利用·103

領土的管理·104III

CHAPTER 3 懷疑論者與科學

第六章 熱與冷·117

全球變暖·118

歐洲與草原·119

格陵蘭與北極·121

非洲·122

亞洲·123

太平洋海盆·124

澳大拉西亞·125

美洲·125

過渡期：1300—1400·127

全球變冷·128

對開篇問題的回答·132

第七章 曲棍球棒的故事·133

一個基於歷史的氣候重建·134

曼恩與“曲棍球棒”·136

蘭姆與黃少鵬·138

代用指標是什麼？·140

對開篇問題的回答·144

雨林·105

對開篇問題的回答·107

題外篇 愛德華勛爵·108IV

尾聲 對人類的美好願望·145

附錄 詞彙表·155

附錄 推薦讀物·169

附錄 參考文獻·175

附錄 圖表來源·201

章在我們插手之前的氣候

提問：

• 哪些自然因素導致了氣溫變化？


• 在可預見的未來會有氣候劇變的危險嗎？

我們現在所進行的某些重要行為是否導致大氣碳排放，關於這個問題的討論，答案是模糊的，因為有各種各樣的因素影響著地球氣候的變化，實在很難說清，究竟是隻有碳排放造成了這些影響，還是所有其他可能的因素也促成了氣候變化。以史為鋻，研究自然界其他可能因素對氣候的影響，方式是查看它們在過去，也就是在工業革命發生之前的地球發展史中的表現。說不定自然界對人類的影響遠遠大於人類對氣候所能做的干涉呢！

氣候史的相關出版物中經常會使用一些不同的詞彙，而這些詞彙之間又並無太大關繫，如氣候史上曾有一段時期是“冰河期 （era glaciale）”，而發生在 1400—1850 年間的寒冷時期，則 被稱為“小冰河期（Piccola era glaciale）”。實際上那不過是相對溫暖的時期內一段短暫的氣溫變化，甚至連氣候學家們使用這個表達方式的時候也沒有一個統一章程。有人用“冰河期”指代極地冰川蔓延覆蓋了大部分歐洲大陸和北美大陸的時期；也有人把每一個有冰川的時期都叫“冰河期”，與此同時使用“大冰河期”來指代冰川到處推進的那段時期。我個人比較喜歡第二種表述方式，不過無論如何，我在書中會選擇一個不給讀者造成疑問的術語。

冰河期

大約 5500 萬年前，還不存在極地冰蓋。那時西班牙北部及 美國中部一帶都是熱帶地區，極地地區氣候溫和，植被覆蓋，有 點像現在的美洲西北部或新西蘭地區。在那之後地球開始逐漸變 冷，到了大約 3000 萬年前南極洲大部分地區已經被寒冰封鎖。 缺少極地冰帽的情況是罕見的。普遍的看法是板塊構造的 移動導致了這一現像，板塊移動影響了地球表面的大陸分布，決定著是否有大陸來支撐極地的冰川。板塊構造移動還影響了碳從地球內部向地表排放的速率，以及大氣層吸收熱量的規模。不過 在正常情況下，極地冰蓋已然成為不變的存在，它們持續存在了 大約 3000 萬年，因為我們現在見到的冰蓋就是 3000 多萬年前 形成的。有人聲稱，根據事物發展的正常進程，極地冰蓋有可能將很快終結。這是不折不扣的蠢話，因為極地冰蓋期能持續大約 3 億年，而板塊構造的移動非常地緩慢，在接下來幾百萬年的時 間裡幾乎都不可能對我們造成任何影響。

冰川作用

冰河期有盛有衰，在這期間，極地冰蓋或四處推進或後撤。 維爾姆冰期（Le glaciazioni Würm，在各地的叫法有所不同） 在 2 萬多年前達到了冰期極盛期，並從 1.2 萬年前開始衰退。

關於冰河期周期性的出現，米蘭科維奇提出了三點原因：

，由於木星與土星吸引力的影響，地球軌道的形狀在幾乎呈圓形到略呈橢圓形之間變化，這一點年復一年造成了地日距離的變化。

第二，在地球沿著軌道繞著太陽公轉的同時，地球的轉軸傾角也在隨著時間推進而變化。

第三，太陽和月亮引起了潮汐力的變化，影響了地球軌道的“章動”。

天文學家們使用這一模型預測了下一次冰川推進的時間，其計算結果表明它將發生在約 3 萬年後。這一預測涵蓋了一個大約 9.5 萬年的循環周期，讓人略感心煩的是這一周期在近這100 萬年纔出現，這就讓這個預測顯得更像是一個猜想而不是一個堅實的鐵律。

圖 1 維爾姆冰期在歐洲大陸的面積

如圖 1 所示，在歐洲地區，冰川曾一度延伸到法國北部邊 境，覆蓋了德國的大部分地區、整個波蘭以及俄羅斯在歐洲的大部分領土。在北美洲冰川還覆蓋了加拿大乃至美國中西部一大部分地區。在緊鄰冰川線的地方，在那些被保護得好的河谷裡，仍有歐洲雲杉、銀冷杉及薩利克柳樹在生長，而在其他地方，幾乎就看不到森林的影子了。那時候的人類隻能遷移到更靠南的地方生活，並學會了保護自己免於受凍的方法，他們用獸皮縫制衣物，利用猛犸像的骨架搭建遮蔽所，將食物埋藏在永久凍土（永久凍結的土層）中保存以避免腐壞。圖 1 顯示，當時的海平面高度要比現在的低 100~140 米，因此愛爾蘭和英國還都是歐洲大陸中完整的一部分。將來可能會發生的糟糕變化中，讓人擔心的是，如果全球變暖導致冰川完全融化，現有海平面很有可能會再升高 70 米左右，而這會讓大部分國家所擁有的可使用土地面積變得更少。

一個名為“創世紀的答案”（Answers in Genesis，簡稱“AIG”）的博客建議我們不要期待《聖經》能就這個時期給我們提供什麼信息。“專注於大洪水發生之後中東地區所發生的事情。”它如是寫道。單從這一點來說，這個博客就比其他大部分同類型的博客更有科學性，它沒有考證 6000 年前的創世神話的具體日期，也沒否認冰河期的存在。拋開我們究竟是依賴科學預測還是《聖經》預言不提，總之下一個冰河期看起來距離我們還無處可避很遙遠，這是一件好事。但我們已經看到，冰河期會帶來嚴重後果，不過，如果面對一個新冰河期是一種挑戰，想一想碳排放量不斷增加導致地球氣溫升高、極地冰蓋完全消融的話，我們又將面對什麼樣的考驗呢？除非我們變得無所不能，否則做出類似的設想會很荒唐。我們要怎麼阻止地球板塊漂移呢？我們又怎麼消除地球軌道受天體運動影響產生的偏移呢？還是讓我們一一來看吧！

氣溫的變化

我們生活在一個間冰期，享受到了從維爾姆冰期重新回到溫和範圍的氣候條件。在間冰期裡，經常出現一繫列炎熱或寒冷的時期，盡管這些寒冷的時期沒有冰河期那樣的毀滅性，但多變的氣溫也照樣會給人類制造麻煩。例如，由於地球軌道的輕微變化，地球上曾經有過一段持續了近 1800 年的暖期（前 6000—前 4200）。通常來說，地球上持續炎熱的時段是很短的，有一段“中世紀暖期”持續了僅 300 年（1100—1400），接著一段“小冰河期”緊隨其後，持續了大約 450 年（1400—1850）。不過我也要承認，現在我們正朝著下一個自然暖期邁進，或者說正處於一段暖期而即將進入一段寒冷期，不管怎樣，我們無法使用過去的氣候周期表來估算未來氣候時期的持續時間。

圖 2 是一幅地圖，在上面可以找到現今 3 個大冰川。一片冰川覆蓋著格陵蘭（位於地圖左上角的大島）的大部分地區，包含西至加拿大北部、東臨挪威北部、覆蓋俄羅斯以及阿拉斯加的北極圈冰川群主要的部分。你們可以移動手指沿著格陵蘭島南端滑到下方南極大陸（在這個地圖投影上顯得特別的長），在那裡有一串山脈把南極大陸分割開，一部分是西部南極洲的巨大冰川，另一部分是東部南極洲的巨大冰川。

為什麼生活在一個冰川相對較穩定的時代，我們還是會迅速從冷期進入暖期然後再顛倒過來呢？因為這種變遷通常隻要10多年就會發生一次。時任伍茲霍爾海洋研究所所長的羅伯特·R.加戈西安（2003）提出，這種突然的變化很有可能是洋流的改變造成的。

圖 2 海洋輸送帶（Ocean Conveyor Belt）在整個地球範圍內輸送熱量無處可避

圖 2 顯示的正是被定義為海洋輸送帶的巨大洋流，白色的部分代表靠近海水表面的洋流帶，它推動著海洋暖流向北流動，直到彙入北大西洋。海洋將自身熱量散發到大氣中，盛行風又推動其一路向東，歐洲大陸的增溫就有這股氣流的功勞。

海洋輸送帶的“發動機”是北大西洋裡的真空水流，它推動著海洋上層的暖流向北流動，當海洋寒流下沉時，暖流湧到之前寒流的位置填補寒流下沉造成的空白，於是產生了真空水流。寒流隻有在鹽分濃度極高的時候纔會下沉，因為鹽分會令海水變沉。因此如果來自北極冰川的融化雪水稀釋了北大西洋中寒流鹽度的話，那麼寒流將不再下沉，也不會再有暖流湧入下層來填補空白。這樣一來整個循環繫統就“關閉”了，並可能導致冷期的出現，就像小冰河期那樣。海洋輸送帶中穿越海洋到達佛羅裡達附近的那部分叫作“墨西哥灣暖流”（Corrente del golfo），它的流動規模是一個很好的指示器，可以用來衡量海洋輸送帶是在全力以赴運轉、維持著歐洲地區的溫度，還是運轉速度減緩、預警著一個冷期的到來。

關於過去的細節

我關於地球氣候史的描述都是基於伍茲霍爾海洋研究所提供的數據和圖表，這些資料可以通過訪問網站“潛水與發現（Dive and discover）”隨意查閱。

圖 3 代表近 100 萬年有關冰川的信息。曾經一度有說法認為，極地冰川每隔 9.5 萬年（這數字經常會被四舍五入到 10 萬年）就會推進一次，間冰期持續的時間相當短，隻有 1 萬年。然而如果借助一把直尺的幫助來解讀近這 100 萬年的圖表的 話，我們會發現冰河期峰值發生的間隔是在 6.5 萬 ~12.5 萬年，而這些間冰期的持續時間顯然各有不同。比如，後一個兩次冰 河期之間的間冰期持續時間並不是 1 萬年，而是 7 倍長於這個時間，是從 7.4 萬年到 12.8 萬年。圖 4 顯示了在這期間的實際情況，雖然通常被叫作間冰期，然而這期間的溫度根本不是穩定不變的。

圖 5 顯示了近 1.1 萬年來的氣溫變化，這表明在我們所處的整個間冰期內分別有過 6 個暖期和 6 個冷期。這些變化期的持續時間都各不相同，從 200 年到 1800 年不等，不該被當作是受到同樣的氣候條件影響的結果而被歸到一起。實際上，一個小於地球軌道的周期在全新世（Olocene，從距今5000~7000 年前）發揮了它的作用，無論是從持續時間還是從溫度變化模式看，它的峰值都是非典型的。在這個時間間隔中，既有特別炎熱的北方夏季，也有寒冷的熱帶鼕季。

這些圖中表明，地球氣候史並不像有人設想的那樣，能找出一個可以用來預測地球今後氣候變化的規律。人類能下的好賭注不過是盡力預測下次全球海洋輸送帶停止運轉的時間，從而預測歐洲的冷期。大衛·隆等研究者（2006）完成了一項關於墨西哥灣暖流——海洋輸送帶中從佛羅裡達沿岸海洋輸送暖流到北太平洋的那一部分洋流——的相當吸引人的研究。如果墨西哥灣暖流流量減弱，那麼對北半球來說這很有可能會是一個相當嚴重的預警訊號，而且這些科學家的測算表明，盡管目前墨西哥灣暖流的流量維持在較高的水平，氣溫也僅僅保持適中水平。而在極地冰川的冰蓋正在融化的北大西洋，自 1990 年之後鹽度高、溫度低的海水正在被（融化的冰川）淡水稀釋，這一點眾所周知。正如我們之前所說，如果海水寒流達不到足夠下沉的鹽度，就不會再有暖流向北流動。那麼墨西哥灣暖流有可能會部分中斷，歐洲地區可能會變冷。這就像有人把風扇轉向別處並且降低了扇葉的轉動速度。總之，我們對很多事情都知之甚少。如果暖流流到北大西洋，就會令當地空氣升溫的話，那麼這股暖流的出現應該會在冰島附近制造一個低氣壓區，以此使得附近的暖空氣能夠流入這一地區，並由此繼續向南流動，使歐洲升溫。可惜冰島附近的氣壓有它自己的特性，我們並不完全了解海洋和大氣到底是以何種方式相互作用的，因此我們也無法確切地預言盛行風究竟輸送了多少熱量。

對開篇問題的回答

究竟是怎樣的自然進程導致了氣溫的變化，或者有哪些非人類影響的因素會起作用？我們已經在三個層面有了不少了解：，地球板塊構造與極地冰川存在之間的關繫；第二，地球軌道和冰河期之間的關繫；第三，洋流和冷暖期之間的關繫。在不久的將來，大自然能對我們造成的傷害，大概就是讓我們承受一段嚴寒期。為了能夠預測這種可能性，我們必須要更了解洋流、墨西哥灣暖流以及冰島附近的大氣條件。

除此之外，大自然看起來不像還會在不久的將來給我們準備劇烈的氣候變化。我們正生活在整個間冰期內氣候相對和煦的一個時期，有能力改變這一情況的就是我們自己。從長遠來看，在中和了人類干涉所可能造成的負面影響之後，我們能夠應對的隻是一些很小的變化。如果我們不準備與諸如地球板塊運動或地球軌道變化這樣極為強大的自然力對抗，或想消滅極地冰蓋的話，我們至少可以嘗試預測下一個冷期的到來時間。關於氣候的全部爭論正是圍繞著大氣碳排放的“功績”進行的。