参天水利资源工程研考会《工作通报》No.2008-1
2007年4月10日
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人类排碳是气候变暖的主因吗？
金 凉
自政府间气候变化专门委员会（以下简称IPCC）2007年报告的主要内容陆续公布以来，“人类活动导致CO2增浓是全球变暖的主因”这句话，可谓妇孺皆知、深入人心。一时间，人人谈变暖，个个说减排（CO2）。
笔者并非气候专家，对此亦未作什么研究，但一直关心此事，最近又多少看了一些材料；本着“偏听则暗，兼听则明”的态度，在下文中，广泛引证了一些至今尚未纳入主流视野的科学研究，以供读者参考。
科学乎？假说乎？
这篇论文的名称为“CO2：我们时代最大的科学丑闻”。该文编者按称：尽管在目前情况下我们不一定全盘认同Zbignew Jaworowski的观点，但他提供了这个看待全球变暖的独家视角，却让人感到非常震憾，也掀开了不少以前可能被某些宣传所掩盖了的真相，这篇长达15页的文章中所体现出的科学态度和严谨性不容置疑。以下是该文的摘要[1]。
“IPCC 2007年报告的决策概要部分四个基本声明为：最重要的温室气体CO2主要是人类活动的后果，2005年它的大气含量为379PPmv。在过去的65万年中它升高了180-300PPmv；自从1750年开始，人类活动就导致了气候变暖；最近半个世纪的变暖为过去1300年来的顶峯，并且‘很像’是人类温室气体浓度改变造成的；人类活动导致的气候变暖还将持续几个世纪。如不采取强烈的政治措施来控制CO2排放，各种各样的灾难都有可能发生。
这个报告中所有的措词都很强，经常出现诸如‘很可能’、‘极有可能’、‘非常可信’、‘毫不含糊’。人类活动导致CO2含量升高是该报告的基石，然后据此构建了整个全球变暖的大厦。而事实上这些观点都是不正确的，该报告称CO2为最重要的温室气体，殊不知更重要的一种温室气体却是水蒸汽，它对于温室效应的贡献达到了95%，而该报告却对此绝口不提。另一个没被该报告提及的一个基本事实是CO2年度排放中的97%来自大自然中的山脉和海洋，而人类活动充其量只贡献了3%，而这3%对于整个温室效应的贡献只不过是0.12%。把这么微小的部分放大到会带来人类能量系统的改变甚至毁灭，而视长期以来大气中的CO2本来就存在较大波动的事实于不见，这是极其不负责任的。
过去几十年以来，有很多从事冰河学研究的气候学家，他们致力于从远古的冰核中挖出两条‘事实’：CO2含量在大气中升高了；它们是人类活动带来的。且不说在漫长的地质年代中，冰核能否从头到尾保持为一个封闭系统，更让人怀疑的是，在冷水中CO2的溶解度达到N2的70倍和O2的30倍，那么谁能确保冰核能真正纪录下当时的大气中CO2含量呢？在1821年至1961年间，在亚洲、美洲和欧洲，研究者进行了9万多次CO2含量的直接测量，精确度在3%以上。这些测量结果在175份技术论文刊物上发表，Emst-Georg Beck 去年对它们进行了系统回顾和分析，这些研究显示：人类CO2排放比起1880年增加了30倍，而它在大气中的含量和1940年以前作出的纪录基本相似。但气候学家们对此却可以置若罔闻，并非因这些结果是错的（要知道测量者中甚至包括了两名诺贝尔奖获得者），唯一的理由是它们对于人为导致气候变暖的假设并不支持”[2]。
这篇论文的作者Zbignew Jaworowski是全世界著名的“人为导致全球变暖论”的怀疑者，他相信CO2并没有给全球温度带来明显的影响，基于以下两点理由：气温升高早于CO2含量上升之前；无论是远古还是近代，气候温暖时期的冰核中CO2浓度都不高。反之，他认为：倒是升高的气温可能带来CO2浓度的增加，因为由此而致腐殖质的增多以及海洋中CO2溶解度的下降[3]。
人外有人
天外有天
实际上，上述作者的研究既不孤立，更非独家。在这个领域，我国有一批学者进行了长期卓有成效的研究。下文的引证，难免挂一漏万。
现在所发现的对于古气候具有高分辨率的工具主要有冰芯、树轮、纹泥、石笋和珊瑚。目前中国科学家已用这些记录重建了中国不同区域上千年的气候——环境演变历史，同时这些科学家告诉我们：人类活动对地球气候的影响虽日益重要，但决定目前地球气候变化总方向的依然是地球自身的规律[4]。
纹泥精确纪录气候变化。当有人多次问及全球变暖的主因时，中科院地质与地球物理所研究员刘嘉麒院士说道：“我的研究表明人类对于地球气候的影响肯定是有的，但未必是决定性的。以目前的种种数据来看，我更倾向于地球气候变化呈非正弦和非周期性的振荡变化，总体上是振幅相当，频率加快。地球的历史可以昭示未来，大自然的力量一直是盖过人类的力量，前者是造成地球气候变化的主要驱动力，当然这样的理论还需要更多的数据来佐证。击候”gnew Jaworowski ”
刘院士在中国湛江的湖光岩——一个世所罕见的玛珥湖——封闭性好、几乎没有外来的人为干扰，获得了50米厚湖相沉积层的纹泥标本，然后在实验室里将其2米接2米地拼接起来，完整清晰，简直像是一部装订精致的气候编年史，可逆推至以往的十余万年[5]。
石笋昭示气候的过去与未来。2003年6月，中科院地质与地球物理所研究员谭明博士的研究小组，在美国《地球物理研究通讯》上发表了题为《2650年石笋重建夏季温度记录揭示的百年尺度旋迴快速变暖》的研究成果。这是中国石笋微生长层定年和揭示高分辨率古气候研究第一次在国际上被科学界认可。石笋定年的研究优势是明显的，如在时间延伸上比树轮长，最长可达百万年，谭博士的标本里有只40万年的石笋。
在对照了近一百多年的仪器记录后，谭明用石笋数据建立了一个公式，从2650年的时间长度上探讨了地球气温的变化；结果发现：全球变暖的现状很有可能并没有超出地球自身变化的规律，这和刘嘉麒院士的观点很相似。人类活动的影响往往也难以和地球自身的运动规律相抗衡。谭明认为：现时期的北京气温与宋、元朝代都是处于同样的温暖时期里[6]。
从天地生人看气候变暖。中国气象科学研究院研究员任振球认为：人为温室效应和自然因素两者都很重要，不可偏废。这里所说的自然因素主要是天文因子的影响：一是太阳活动在近百年的总趋势在增强，尤其是上世纪80年代以来已实测到太阳活动在增强。随此，近20年来火星表面温度上升了0.65度（C），火星南极的冰帽也在逐渐融化。二是根据他的研究，准周期为1000至1400年尺度的气候变迁，主要是由八大行星的地心会聚且地心张角≤47度的力矩效应所引起；而当前正处在此种千年尺度周期变化的温暖阶段（17世纪小冰期已过去400年）。因此，上述两种天文背景对地球气候的影响必须考虑[7]。
任先生认为：与许多主流学者的看法相反，历史气候变迁的事实至少在千年和百年尺度上的气候变暖期，往往是全球严重自然灾害相对较轻、较少的时期；而气候变冷期，才是各种严重自然灾害的群发期。例如6000年前的温暖期，当时的全球温度比现今约高2.5~3度（C），与温室效应数值模似的结论到21世纪末的全球温度大体相当；而6000年前青藏高原的降水相当丰富，那时它的湖泊水面高度比现今分别高8-60米，塔里木河和罗布泊的水量都很大。可见，高原冰川因气候增暖而消融，并不等于多年降水总量的减少。在6000年前的全新世温暖期，现今的非洲撒哈拉大沙漠当时为大草原，塔克拉玛干大沙漠也大为缩小[8]。
欧洲最怕的是因气候变暖导致“温盐环流”一旦关闭，北欧的温度将比现在降低20度（C）左右。然而，任先生从天地生人的整体思维研究出发，无法认同此种看法。因为有关地球冰期——间冰期转换的成因早已得到公认：它是由地球公转轨道的三个参数（偏心率、黄赤交角和进日点相对进动）的变化而引起，其数值模拟也早已为国内外科学界所证实。对于地球史上的冰期，至今也未见到有哪次冰期与上述天文因子无关，而仅由单纯的“温盐环流调节器”的关闭所引起；现代气象学家不考虑天文因素的影响是一个重要的失误[9]（又及：最新的研究已基本证实任振球研究员对上述温盐环流关闭效应的判断，可参见文献[10]）。
多四季学说的启示。多四季学说的提出者董妙先认为：天文地质化石等各方面的大量证据表明，地球上曾经经历过不同周期的四季变化，有一年及数年的小四季，也有500年、2000年、上万年的四季，还有长达500万年、2600万年、2.3亿年（太阳绕银心运动的周期）等各种不同周期的大四季。由于整个太阳系在绕行中相当靠近某个恒星体系，如天文学家赫谢尔证实太阳系大约以20公里/秒的速度穿越太空向武仙星座方向运动，因而整个地球在一定的时期内变得越来越温暖。据科学的统计，近代地球的平均温度按每百年1.1度（C）的速率在上升。国际地球物理年所进行的观测表明：几乎所有各处的冰川确实都在退缩。据1959年的报告，喜马拉雅山的最大冰川之一从1935年已经后退了210米，有一些冰川已经后退了300米，甚至还有退缩600米的。海平面每年都在升高，而这正是冰川融化所必然带来的一个后果。这些决不是由“温室效应”所能左右的〔11〕。
按与太阳热源的远近，我们的地球相应的正处于大春季。在相当大的四季的大夏天会热到“海枯石烂”。地质资料表明，地中海自成海以来，至少干过十五次。世界8000多年来气候变化的种种证据说明，地球存在着约2000年一季的中四季，6000年至8000年前是这个中四季的春季，4000至6000年前是它的夏季，2000～4000年前是它的秋季，而最近2000年则是这个中四季的冬季。在1954年至1957年间，中国学者在西安半坡村遗址的发掘中，发现了距今5000多年前生活在那里貉、水獐等动物的骨骼，在甘肃还挖掘出完整的象化石——黄河古象。河南古称豫洲，可见今日生活在南方热带森林的象群，昔日在黄河流域繁衍，说明5000多年前，地球气温是何等的高！20世纪初，全球开始进入新的500年的小春季（每个2000年的中四季又包含了一个小四季，每季约500年）。公元1400—1900年这500年间是世界最寒冷的时期，称之为“小冰河期”。人类进入20世纪以来，表明上次小冰河期已过去，我们进入了新的500年的春季。气温总的趋势在升高，这其中虽然包含了温室效应的因素，但起主导决定作用的是地球在天体运行中的位置关系。因为人类在远古时代的气温比现在还要高得多〔12〕。
因果主次
宜详考量
日美欧科学家最近对南极冰芯进行的分析显示，北半球高纬度地区夏季日照量增加是促使地球的冰期与间冰期转换的关键原因；这一结果为解释上述转换的著名“米氏学说”提供了新的证据。前南期拉夫学者米兰科维奇在80多年前提出了“米氏学说”：由于地球公转轨道偏心率等因素的变化，导致北半球中高纬度地区夏季日照量出现周期性变化，这是造成地球的冰期和间冰期相互转换的根本原因。日本极地研究所等机构的科学家报告说，他们对南极冰芯进行分析后确认，北半球日照量的变化可以引发包括南半球在内的全球尺度的气候变化；对比结果表明：过去几十万年中地球上共发生过四次冰期向间冰期的转变，全部由北半球高纬度地区夏季日照量增大所引起〔13〕。
综上所述，根据地球上生物和人类的历史来看，她们曾经历过多次冷暖交替的周期变化；几十万年以来，全球温度的趋势性变化的主要动因仍是自主自律的，它主要服从于米兰科维奇周期〔14〕，与人类排碳没有关系。二十世纪以来，全球气候进入了增温阶段，气温升高的趋势性走向仍是自然因素主导的，人类排碳很可能至多只具有增温的二阶或三阶效应。此其一。
其二，在今后数百年乃至上千年的气候增温阶段，减少人类排碳，不可能从根本上扭转全球气温的趋势性上升，至多只能有所缓解气温增加的速度。但按照京都议定书的框架进行减排仍有必要，因为这可以减缓增温速度，另外，它还可以改善城市地区的空气质量和氧环境。
其三，气候变暖并不全是消积的作用。在遥远的地质暖期，恰恰是物种极为丰富的时期；寒武纪生命大爆发就得益于气候变暖；而在气候非常温暖湿润的二叠纪，我国北方拥有大量的森林，成为石油、煤炭得以富积的重要时期；6000万年前，地球大气中的CO2 4至10倍于今天的含量，但它并没有毁灭地球，生物反而向更高级的形式进步了；到了11万至12万年前的温暖时代，欧亚大陆人类正从旧石器时代步入新石器时代，那时大气中CO2含量与现在相当。4到3万年前，又是一个温暖时期，在全球范围内人类同样迎来黄金扩张期，北美、澳洲及我国青藏高原的人类都是当时迁徒过去的。6000年至3500年前的全新世大暖期（我国大禹治水的年代），地球年均温度比现在高2至4度（C），全球普遍温暖，欧洲大陆酷夏频频，而中国则持续暖冬；于是植物生长期延长，冰点天气缩短，落叶林北移，这让人类的食物更加丰富、活动范围更广阔，促成了中华文化的大发展和民族的大繁荣〔15〕。
其四，气候变暖对人类最大的不利作用是海面上升。IPCC曾经预测，本世界海平面上升的最大值为0.81米，但英国国家海洋学中心的研究人员在新一期《自然·地球科学》杂志上报告说，本世界海平面将会上升1.63米。海平面上升主要有两个原因，一是海洋变暖导致海水膨胀；二是陆地冰层融化；海平面上升是全球气候变化带来的主要影响之一。这些研究人员是在研究了约12.4万年至11.9万年前的间冰期气候变化情况后做出此次评估的〔16〕。目前全球人口总数已近70亿，其中约有1/5至1/4居住在海拔高程10米以下的沿海或河口三角洲地带，且其多为经济最为发达的区域，海面上升近2米，将影响到十数亿人。对此，宜早筹良策。
引文和注释
〔1〕：《新发现》2007年第9期刊发了“CO2：我们时代最大的科学丑闻”文章的摘要，全文发于《21世纪科学与技术》。
〔2〕：同〔1〕。
〔3〕：同〔1〕。
〔4〕：刘睿：“刘嘉麒用纹泥精确记录地球气候的变化之旅”，《中国国家地理》2007.6。
〔5〕：同〔4〕。
〔6〕：刘睿：“谭明在深藏洞底的石笋中发现历史”，《中国国家地理》2007.6。
〔7〕：任振球：“当代气候变暖有待商榷的几个问题”，《绿叶》2007年8月。
〔8〕：同〔7〕。
〔9〕：同〔7〕。
〔10〕：Boris Bellanger：“湾流：警报尚未完全解除”，《新发现》2007年第12期。该文写道：如果对更远的将来进行模拟，我们甚至可以预测到2200年左右，温盐环流将全面停止。…环流停止将造成欧洲降温2-4度（C）；但与此同时，全球变暖将会使欧洲地区温度升高2-5度（C）；在绝大部分的模拟试验中，我们都确实预见到全球变暖效应将起到主导作用；没有任何研究证明我们将会迎来一个冰川时代。
〔11〕：董妙先：《多四季论》，武汉测绘科技大学出版社，1991年7月。多四季学说的中心内容是：地球在椭圆轨道上围绕太阳公转，形成周期为1年的四季。在它参与太阳系围绕太阳和其近星系的质心公转，乃至围绕银河系的银心及更大星系公转时，由于不同强度的热源距离、辐射角的变化而形成不同周期、不同程度的四季变化。
〔12〕：同〔11〕。
〔13〕：《科技日报》2007年，8月25日
〔14〕：《牛顿科学世界》2007年第10期：地球公转轨道变化的周期（约41万年和10万年的周期），地球自转轴倾角变化的周期（约4.1万年的周期），地球进动（岁差）的周期（约2.3万年和1.9万年的周期）；太阳幅射量的变化是上述效应的综合结果——即米兰科维奇周期。
〔15〕：金章东：“史料记载全球变暖有两次，大禹治水时气温很高”，搜狐IT论坛，2007.6.12日。
〔16〕：葛秋芳：“本世纪海平面升高超出预期”，新华社伦敦2007年12月17日电。
