今年7月为有记录以来最热月份，我们如何应对更热的未来？｜地球呼叫

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核心要点

当地时间8月14日，美国国家航空航天局(NASA)表示，刚刚过去的7月是自1880年该机构有记录以来的最热月份。

厄尔尼诺叠加全球变暖局势下，没有最热，只有更热。
当“有史以来”“史无前例”“创纪录”这样的形容词越来越频繁地出现在气候报道中，世界将会朝着哪些方向急转？我们真的有足够的智慧和能力来应对气候失控带来的灾害、疾病和资源短缺吗？
本期《一起来唠科》邀请博物学科普作者任辉、中科院大气物理所气象所气象学家魏科和中科院自然科学史研究所特别研究助理孙亚飞，共同来关注气候临界点下的人类困局与因应之道。
一、日益频繁的极端气候

任辉：为什么会出现短时间内连续突破这么大时间跨度的新纪录？这种高温的状况是否预示着我们的气候正在不断向失控的方向快速演变？从一个气象专家的角度，如何解读越来越频繁出现的极端气象？
魏科：地球的温度是整个气候系统、海洋、大气、陆地、冰雪相互作用叠加的，所以它非常稳定，有一点波动变化都非常的不容易。而现在虽然各个研究机构给出的全球平均温度数据不大一样，但基本都认定七月的第一周，是过去大概十几万年来最暖的一周，平均温度已经达到17.1℃-17.2℃之间，比以往平均温度（15℃）高出2℃。
如果把2020年看作是气候危机纪元的元年，那么现在就已经是气候危机纪元的第四年了，会出现一些极端的个例。在我看来，这种极端的地球温度就是气候危机的一个体现。

任辉：从自然科学史的角度上看，在近现代的人类科学文明的发展过程中有没有受到这种气候波动的影响？我们有科学记录以来，有没有像这几年一样出现过如此激烈的气候变化？
孙亚飞：因为我主要做化学史，在科学通史上只关注一部分，所以可能有一些具体的参数偏差。那说到这个问题，我们有气象记录以来，现在已经是处于最高的位置。
我们目前还是在小冰期里面，低温是这个期间的常态，高温反而是不多见的。在商周到明清，温度是在下降的；甚至在两宋到元代期间，北方的游牧民族面临着非常极端的低温，也正是因为低温导致他们的食物短缺，引起了军事政治上的变化。
总的来讲现在应该是处于偏低温的状态，但是因为人类在最近两百多年对于化石能源，如煤、石油、天然气等的使用，导致了温度的上升，这种温度上升的趋势变化违背了地球自然的演变过程，因此我们会面临比人类过去几千年的文明中更为极端的变化，后续可能会带来海洋当中的二氧化碳的大量释放，加剧温室效应；各种生物的灭绝速度也将比我们想象中要更快。
魏科：有很多人认为，我们古代的河南、甘肃很多地方有大象，说明当地原来的气候跟亚热带气候差不多。这种观点可能存在着一些误解。
首先，对于我们国家绝大多数地区而言，夏季是季风气候，从南到北各地温差不大，都比较酷热。对于大象这种迁徙类的动物，只要能到，基本上是可以生存的，不能说明当时就可以达到亚热带的气候。
其次，这些地区现在没有大象，也不能说明该地就不适合大象生存。西双版纳地区冬季的最低温度可以到零下2℃左右，说明这一温度对于大象并不会造成致命的伤害。没有大象的原因可能更多与人类活动有关，北方适合大象生活的区域已经被人类过去的四五千年的活动彻底改变，大象一直被排挤到没有人类干扰的区域。
根据IPCC最新的评估报告，我们可以看出目前的温度已经远远超过了中世纪晚期，也超过了全新世纪的中期，是有智人历史上从来没有见过的极高的全球平均温度。这一现象所代表的意义，我们还需要认真讨论。
任辉：特殊的气候事件和普遍性的全球变暖现象有着怎样的联动关系？影响当前的极端气候的主要因素究竟是什么？
魏科：厄尔尼诺和拉尼娜等气候事件每隔一个周期就会发生，一个周期大概是2-7年。在厄尔尼诺发生的时候，全球的平均温度会稍微高一点；在拉尼娜发生的时候全球温度会稍微低一些，所以全球的长期温度曲线呈现出锯齿状，这就是海洋起到的作用。
厄尔尼诺的发生，对于全球变暖是火上浇油的作用，但是这把大火的燃烧，并不是由浇上的油引起的,它只会让某一段时间会变得更严重一些。

至于极端天气和全球变暖之间的关系，首先应该阐释一下它们之间联系的科学性：全球变暖之后，大气中所能容纳的水汽增多。当一个地方发生暴雨的时候，因为空气里水更多了，暴雨就下得更大。水汽凝结过程会放出大量的潜热，整个对流系统就变得更加剧烈，与暴雨相关的冰雹、龙卷风等事件频率和强度就会升高。而干旱的地方则正好相反，这是全球变暖让极端天气变得更多的物理解释。
有一个比喻可以帮助大家理解：比如掷骰子掷了五十次有四十次总是某一个数字，这时就应该排除运气成分，考虑是否是人为做过手脚的结果。虽然很多极端天气的发生具有随机性，但全球变暖之后，各种极端天气的频率发生了大幅度增加，很大可能是全球变暖改变了这件事情的发生规律，气象上叫做极端气候事件的归因分析。
全球变暖是一个长期的时间尺度；而印度洋偶极子（IOD）和拉尼娜等事件的时间尺度是两到三年；我们所说的极端天气事件，比如说一场暴雨、一次高温，时间尺度更短，是一个天气尺度。
全球变暖直接影响着极端天气事件发生的概率；而全球变暖与厄尔尼诺和拉尼娜等气候事件、全球变暖和印度洋偶极子（IOD）之间的关系，科学界还有一些不同的观点。比如有些科学家认为全球变暖之后，厄尔尼诺的强度不变，频率会更多，但是有的科学家认为这个结果正好相反。尽管还有争议，但是科学界都认为全球变暖和各种极端的海洋事件会共同导致天气尺度的极端事件的频率和强度变得更加难以预测。
二、人类主导了气温上升？

任辉：从工业角度看，二氧化碳、甲烷等温室气体的排放究竟达到了一个什么样的程度？如何从化学的角度，解释为什么人类能对整个地球环境带来这么大的直观影响？
孙亚飞：在还没有大量使用化石能源之前，我们获取能源是直接从太阳获取或者烧造秸秆，这种方式对于整个地球的二氧化碳和氧气的平衡过程的改变是非常有限的。
但后来我们开始了挖煤挖石油的过程。这些碳原本是几百万年到上亿年的过程中，逐步由当时的动物、植物以及细菌、微生物等进行转化的。我们在几十年到一百多年的时间里大量开采使用，使得全球温度的变化由从平缓变得突越，引发气候变化的质变。这就好像化学里面特别常见的一个现象：在做高聚合物一类的化学反应时，加入反应物之后要监控它的温度，当温度出现缓慢上升时，可能反应已经不平衡了，这个时候释放的热量不能被冷却系统带走，温度越高，反应速度也就越快，就会出现暴聚，产生生产安全事故。

气候变化可能带来的后续影响还有很多，比如生物灭绝的快速增加。在过去漫长的几亿年的时间里面，空气中二氧化碳上升下降的过程当中都会有新的生物慢慢演化出来，再对此过程进行微调。但我们在这百余年的的时间里并不足以演化新生物，因而变成了我们人类对地球平衡的单方面破坏。
任辉：您刚才这些观点让我想起了一位我们共同的老朋友，就是星球研究所的云舞空城，他曾经举过一个例子，地球上有生命史以来到现在有三类生物，曾经拥有过改变大气中碳结构的能力。
第一类就是以蓝藻为代表的生物，它第一次拥有了光合作用能力之后，可以用碳来作为原料进行身体结构的塑造，固定到木质素中，但因为没有任何一种微生物能够分解木质素的碳，这些碳没法回到大气，因此空气中碳含量明显降低，整个地球的温度就迎来了一次比较大的下滑；第二类生物是木耳、银耳这类能够分解木质素的菌类，将木质素中的碳重新释放到大气中，温度又出现了回升，又达到了一个平衡；第三类就是我们人类，通过燃烧将碳重新释放到大气中，从地质史上来说也就是一瞬间，这一瞬间我们打破了这种平衡。
现在还有一类观点认为，如果没法把温度控制在某一个范围之内，后边可能会出现一些非人为的因素，导致气候变化变得越来越快。比如南北两极或西伯利亚这些地方常年的冻土里边本身就封存了大量当地植物分解之后形成的甲烷，当温度到达一定程度，甲烷释放出来，变成了一个海量的温室气体库；此外，海底可燃冰本来依靠海底的低温和水压被封住，温度上升后，极端的气候可能会带来更多的风暴潮，让水面变得更波动、更不平稳，压不住这些可燃冰，会产生极端危险的后果，如欧洲巴伦之海以及国内南海神湖海域，历史上都曾发生巨大的海底山体滑坡。
魏科：我补充一点，孙老师刚刚说到大气中的二氧化碳量的变化还比较小，其实这个数值现在已经不小了。从过去一百多年来到今年五月份，大气中二氧化碳的浓度已经从280个ppm（百万分之一）升高420个ppm以上，增幅超过了50%。目前每年大气中二氧化碳浓度的增加大概是2-2.5个ppm，在过去至少80万年的冰期和间冰期的循环里，产生这么大的变化大概至少需要上百年的时间。
现在气候变化的速度要比历史上最快的速度还快几百倍以上。我经常在科普报告里面向大家做一个比喻：讨论历史上的气候变化，就好像讨论人活百岁会死，而讨论现在的气候变化相当于讨论人活一周就要死。对于人活百岁，绝大多数人不会过于担心；而对于所有人一周之内就要死这件事情，必须得高度重视。
任辉：很多网友把气候变化想得比较简单，呈现出一种掉以轻心或者说漠不关心的状态。但我自己的观点认为，越是到了现在这种高度繁荣的物质生活的时代，人对比较稳定的环境的需求就越苛刻：一次气候变化对农业的影响、对整个社会经济的影响，会迅速的扩大到整个社会或者说全世界的每一个人，通过各种产业链的交错产生深刻的影响。
三、我们能否应对一个更热、更旱的未来？

任辉：孙亚飞老师这几年一直在关注清洁能源这种新能源领域，这被我们认为是能够缓解气候变化的重点的技术与研发的方向，能不能请您给大家介绍一下我们现在到底取得了什么进展？
孙亚飞：我的博士课题是做纤维素的转化，需要用到细菌进行分解，最后转化为终端可以使用的能源。我们做的是乙醇，除了乙醇之外，还有其他转化的方向，比如甲烷和油脂；除了以纤维素为原材料，还有其他如海藻这种产脂原材料。
我们现在讲“双碳”，“碳达峰碳中和”的意思就是让碳的产生和消耗达到平衡的状态。怎么能够实现碳的平衡？一方面我们在释放二氧化碳，另外一方面我们就要把二氧化碳固化下来。

固化二氧化碳的方式有很多，有的是直接固化，还有就是间接让二氧化碳在空气当中被光合作用，变成葡萄糖，又转化为淀粉和纤维。淀粉是食物，而纤维素目前没有太好的利用方式，在过去很长一段时间都是直接焚烧，产生的能量并没有被我们利用。让它焚烧的能源为我们所用，就是对于碳的平衡做出了一定的贡献。这就是目前对于生物质新能源的利用。
当然，除了生物质新能源之外，我们实验室里面做了一种光热新材料，能够把光非常高效的转化为热量，效率能达到98%以上。这种材料加入水中，能量会快速被水吸收，水就会在很短的时间里转化成水蒸气，对于需要做海水淡化的国家，比如中东和以色列非常有用，能够减少了对于化石能源的开采，同时降低光对于当地的辐。
在我国，甘肃、新疆以及内蒙的很多地区也是通过光伏吸收太阳光的热量，就不再辐射到地面上，那么地面上原先不长草的地方，可能就能够长出草来，通过光合作用去吸收更多的二氧化碳。
现在我们的新能源技术不仅需要进行很长时间的研究，最后能否适用还需要经过产业化的验证，同时过程当中还有政策等不确定的问题。比如生物质新能源领域受到中美贸易战影响，导致生物实施性能源在目前遭遇了非常大的政策危机，没有足够的动力去发展。
因此新技术能否对于整个全球变暖的趋势带来质的影响，还有比较长的路要走。但不管怎么样，生物质、光伏等新能源的使用，可以减少我们对于化石能源的依赖，切实降低碳的排放，甚至可以消耗空气当中的二氧化碳，在碳中和的路线上更进一步。我们曾经以人力打破了平衡，现在正在努力通过人力重新让它平衡。
任辉：对于气候变化的问题，除了技术上的突破，我个人感觉还有一点就是要凝聚共识。从科学界的角度，怎样去看待应对气候变化这一议题下各个国家的合作？是否有望在短期内形成共识？
魏科：人类社会曾经有过成功的经验，比如应对臭氧洞的危机。自从上世纪50年80年代发现了臭氧洞之后，国际社会很快就签署了两个协议，一个是1985年保护臭氧层的维也纳公约，另一个是1987年的特利尔议定书以及后来一系列的修正案。修正案为了将所有的国家都纳入进来，引进了“共同但有区别的责任”，即发达国家给发展中国家提供资金和技术支持，共同来应对当时全球的臭氧损耗问题。到现在整整三十多年过去了，我们遏制住了臭氧继续恶化的这种趋势，在2000年左右臭氧就慢慢开始恢复。这给我们的启示是：如果我们人类真正意识到了危机，能够团结起共同应对全球的环境问题。
然而全球变暖过于复杂，不光是科学问题，还涉及到了政治、经济等方面。在科学上，气候科学界没有任何争议，大家都认为气候变化正在发生，这是人类活动引起的，必须马上采取措施。
但现在的困难就在于我们很难凝聚共识，因为国际社会上的利益攸关方不断推动不同的话题，让公众以为在气候变化领域内科学家没有共同的看法，让整个应对气候变化的行动滞后了至少30年。
事实上早在上世纪80年代的时候，美国国会上詹姆森·汉森（James Hansen）就已经做过相关的听证会，呼吁大家马上采取措施应对全球变暖的时代。但到2022年，全球的碳排放量还是超过有人类历史的任何一年，并且还在持续增加，而我们的措施仍然非常有限。
我个人对这件事情持谨慎的乐观态度，需要提醒大家，我们要做好准备应对全面气候危机时代的到来。首先，目前为止，我们所采取的任何措施跟碳排放的总数量至少相差两个以上的数量级。包括全球提出的基于自然的解决方案，例如种1万棵树，其总的潜力和目前累计550亿吨的碳排放现状相差甚远。
其次，目前探索的碳捕集和封存技术还达不到大家的期望，从大气中吸收二氧化碳所消耗的原材料、能源也要排放二氧化碳，排放的二氧化碳要比吸收的二氧化碳要少得多才行，目前还做不到这一点。所以更稳健、更成熟的办法是：大幅度减少人类的二氧化碳的消耗量，同时尽快实现新能源的替代，才能从根本上减少碳排放。
专家信息：

撰稿：胡芸雯
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beifang

谢谢分享

zhuzao110

貌似去年更热吧

无闷

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perterliu

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