我們對地球氣候的許多方面並不了解，在這個星球的地表和大氣層，物理、化學和生物過程是如此之複雜。但是，有些事我們能夠確定。地球正在變暖，人類活動要為此負很大責任。不過，地球究竟處於變暖過程的哪一階段？ 整個地球和各地區分別將受什麼影響？氣候變化將如何影響我們的生活？

　　Michael Le Page是《新科學家》雜誌生物和環境特稿編輯。在下面的文章中，他選取證據，描繪出一個簡要的框架，列舉了我們現在對氣候變化這一迫在眉睫的問題，所了解和不了解的各方面。

我們知道：溫室氣體“捂熱”地球

　　冰川融化，春季提前來臨，植被分界線往高海拔推進，動物分佈的變化----多種證據都支持溫度計顯示的事實：地球的確越來越暖和。整個20世紀，全球平均氣溫升高了0.8攝氏度。

　　溫度升高，有兩種解釋：到達地球的熱量變多，或離開地球的熱量變少。第一種解釋可以排除。太陽活動的變化，只使每年到達地球的熱量變動大約0.1%。衛星數據顯示，熱量近幾十年來在總體上並未有明顯增長。那麼，只剩下第二種解釋：離開地球的熱量變少了。

　　造成這一結果的原因很多。一種觀點認為，二氧化碳等溫室氣體增多了。這些氣體吸收特定頻率的紅外輻射，而這些熱能本會發散到太空中。溫室氣體會重新將一些沒發散出去的能量輻射回地球表面和低層大氣；大氣層中溫室氣體增加，意味著能發散出去的熱量減少，地球因此變得更溫暖。

　　通過研究地球過去的氣候，人們發現，不論何時，只要二氧化碳濃度上升，地球就會變暖。自從19世紀工業時代開始，大氣中二氧化碳濃度從280ppm上升到380ppm（編者注：ppm為百萬分比濃度）。雖然有多種因素同時影響我們星球的氣候，但已有的證據表明：二氧化碳是引起近年來氣候變暖的首要原因。

我們不知道：人們會排放多少溫室氣體？

　　除非我們知道大氣層中最後會有多少溫室氣體，否則我們無法預測未來幾年地球溫度會上升多少。

　　人類是最大的不確定性因素。我們未來如果能大幅度減排，二氧化碳濃度就不會超過400ppm，溫度不至於升高太多。但事實上，只有少數國家承諾削減溫室氣體的排放，中美等重要排放國並不在列；而一些做出承諾的國家還在暗中建造更多火電廠，承諾的可信度打上折扣。目前，溫室氣體的排放軌跡接近於聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發佈的最差情況。如果還不減排，2100年二氧化碳濃度可能達到1000ppm甚至更高。

　　另一個不確定因素是地球的反應。到目前為止，大氣中人類排放的二氧化碳被海洋大量吸收，大約佔排放量的1/3。試想，如果這個緩衝效應減弱以後會怎樣。當前，大氣中二氧化碳濃度上升使地球變暖，但過去二氧化碳濃度也在自然上升。

　　現在，暖水海洋溶解二氧化碳的能力下降，而我們依然不知道確切原因；有人提出生物活性的改變或許能解釋這一現象。如果這種機制開始生效，人們就需要更大力度的減排才能抑制地球變暖。

　　永久凍土層、泥炭沼澤和海底甲烷水合物中封藏有大量溫室氣體。我們尚不知道儲藏量有多大，不知道凍土層會融化多少，也不知道泥炭沼澤會乾涸到什麼程度，不知道大海會不會隨著溫度升高開始從水合物中釋放甲烷----作為溫室氣體，甲烷可比二氧化碳更強力。

　　這些風險都難以量化，IPCC考慮的情境很大程度上忽略了它們。最壞的情況是，即使我們大幅度減排，二氧化碳濃度還是持續升高。我們採取行動越晚，行動産生的效果就越弱。

我們知道：其它污染物在給地球降溫

　　我們往大氣中排放各種物質。同二氧化碳一樣，一氧化二氮和氟氯烴也是溫室氣體。煤煙，即炭黑，可以通過吸收熱量讓物體升溫，同時也會形成遮蔽，冷卻地表。其他反射物也將太陽熱量反射到太空，讓地表降溫。

　　大型火山噴發時，會向大氣中排放二氧化硫，比如1991年菲律賓的皮納圖博火山。它噴發後一兩年間，地球溫度降低了。但是，不同於二氧化碳，二氧化硫的效果是短暫的。因為二氧化硫在大氣中會形成液體氣溶膠，最終隨雨降回地面。

　　燃燒含硫的化石燃料可以大大增加大氣中二氧化硫濃度。20世紀40到70年代間，二氧化硫污染非常嚴重，平衡了二氧化碳造成的溫室效應。西方國家為遏制酸雨減少了硫排放，這一掩蔽效應也逐漸消失，地球變暖繼續進行。

　　2000年硫排放的增加，很大程度上源於中國火電廠數量的增多。現在，中國正為這些火電廠安裝脫硫設備。二氧化硫排放減少後，溫室效應將會加劇。

我們不知道：冷卻作用有多強

　　有的污染物可以在大氣中形成微小的氣溶膠液滴，它們能造成異常複雜的影響。二氧化硫氣溶膠反射了多少熱量，要受很多因素影響：氣溶膠液滴的大小，在大氣中的高度，夜晚還是白天，處於哪個季節……

　　氣溶膠對雲也産生很大影響，比如，雲會因為它變得更亮，能將更多熱量反射到太空。氣溶膠存在的時間很短，通常不會像二氧化碳一樣在大氣中均勻分佈，而容易聚集在污染物的中心。

　　正因此，我們仍不能確定諸如二氧化硫這樣的污染物帶來的降溫效果有多少。隨著二氧化碳的排放增加，降溫效果也被溫室效應抵消，這一點倒是很明確。但是，溫度升高是不是由於較強的降溫效應被更強的溫室效應抵消後産生的效果？或者，只是溫和的降溫效應中和了更溫和的溫室效應？

　　大部分IPCC的模型顯示，是第二種情境。但是，如果氣溶膠降溫效果強過人們的預想，地球可能在氣溶膠濃度降低後加速變暖。

我們知道：地球會變得非常熱

　　在一個無生命、無水的星球上，大氣中二氧化碳濃度升高至兩倍，星球溫度會升高1.2攝氏度。不過，在地球上，即使沒有氣溶膠的複雜影響，這一過程也不那麼簡單。

　　先看水的作用。水蒸氣是強效的溫室氣體。大氣溫度升高，蘊含的水蒸氣就更多。一旦更多二氧化碳進入濕潤的地球大氣層，溫室效應就會迅速加劇。

　　這種“正反饋”現象不單單只有這一例。溫度一升高，原本能反射陽光的積雪層和海冰會迅速融化，最終導致更多熱量被吸收，溫室效應加劇。從更長的時間尺度考量，植被變化也會影響熱量吸收，而且陸地和海洋也可能釋放更多二氧化碳，超過其吸收量。成百上千年過去，冰蓋可能大面積融化，進一步減少地球反射率。排除諸如超級火山爆發這樣無法意料的災難，地球會因此變得非常溫暖。但是，究竟會溫暖到什麼程度呢？

我們不知道：究竟會變得有多熱

　　如果大氣中的二氧化碳濃度變成現在的兩倍，那麼地球究竟會變得有多熱？有一種方法可以探詢複雜反應後的結果：利用地球氣候的計算機模型。另一個更為可靠的辦法是參照最近數百萬年的氣候情況，考察過去二氧化碳濃度改變如何影響氣候。

　　“氣候敏感性”是衡量氣候系統中溫度變化的指標，通常取大氣中二氧化碳濃度升至2倍後，引起的全球平均溫度變化。上述兩種方法都表明，若二氧化碳濃度變為現在的兩倍，地球溫度至少會提高2攝氏度。而大部分研究認定：升高3攝氏度的可能性最大。

　　一些對過去氣候的研究卻表明，升溫可能達到6攝氏度或更高。出現這種差異的原因之一是，氣候模型只能考慮短期反饋，然而史前氣候研究還包括長期反饋，比如冰蓋的改變。如果這些研究和真實圖景接近，那麼我們的模型可能會提供未來幾十年氣候變暖情況的精確答案，但是，會低估未來幾個世紀甚至更長時間的溫室效應。

　　正因為可能存在的缺陷，氣候模型甚至會低估近期氣候對溫室效應的反饋。這意味著我們可能低估2050年或2100年的溫室效應。一些研究表明，氣候模型中，海洋吸收了比實際情況更多的熱量；其它研究表明，雲係可能産生比模型中更多的正反饋。因為不能確定氣溶膠的冷卻效果，也不確定溫室效應的實際強度，這些問題還沒能解決。

　　大多數證據仍然表明，短期內“氣候敏感性”大概是3攝氏度左右，同IPCC的氣候模型一致。不過，即使這數字已經算低得不可能，實際情況仍可能更高。

　　而即使“氣候敏感性”是3度，現在也幾乎沒可能限制氣溫升高。想讓氣溫僅比前工業時代高2度很難。根據最近的研究，到2050年，我們有超過50%的可能性盡一切努力減排，削減80%的排放。

　　IPCC在2007年的報告建議將大氣中二氧化碳濃度限制在450ppm；現在這一數字是380ppm。隨著中印等國排放量的增加，目標似乎已經難以達到。從現在的趨勢來看，最快在21世紀60年代氣溫就可能上升超過6度。如果“氣候敏感性”高過我們預期，或者二氧化碳排放比IPCC情境預測的最壞情況還要高，升溫幅度甚至將不止6度。

    編者注：在本文中，我們節選出《新科學家》系列文章對氣候變化現狀最基本的闡述，旨在讓讀者對這些最基本的問題有所了解。而整個地球、世界各地、人類生活具體將在氣候變化受到怎樣的影響，我們將在另一篇文章中展開介紹。

本文編譯自 Climate change: What we do–and don‘t–know