去年十二月，世界各国领导人在哥本哈根会面，为气候辩论增添了更多热烈的气氛。这是因为，尽管人类想要避免的影响——火灾、洪水和干旱，仅举几例——非常清楚，但阻止全球变暖的正确策略却不明确。尽管付出了数十年的努力，科学家们仍然不知道，就温度或大气中温室气体的浓度而言，什么“数字”构成了危险。
斯坦福大学的气候学家斯蒂芬·施耐德说，当谈到定义气候对诸如大气二氧化碳水平上升等强迫因子的敏感性时，“我们并没有比1975年知道的更多。”施耐德在1970年代首次定义了“气候敏感性”一词。“我们所知道的是，如果你向系统中增加每平方米瓦特的能量，它就会变暖。”
温室气体通过充当毯子的作用来增加这些瓦特，从而捕获太阳的热量。在过去一个世纪中，它们已使地球升温约0.75摄氏度。科学家可以测量温室气体现在增加了多少能量（大约每平方米三瓦特），但难以精确定义的是其他因素在多大程度上发挥作用——云层对变暖的反应、气溶胶的冷却作用、海洋吸收的热量和气体、人类对地貌的改造，甚至太阳强度的自然变异性。“我们可能需要等待20或30年，才能获得21世纪足够好的数据集来确定敏感性，”美国宇航局戈达德空间研究所的气候建模师加文·施密特说。
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尽管存在所有这些变量，但科学家们在一个多世纪前就注意到，大气中二氧化碳的工业化前浓度从百万分之280（ppm）翻倍，可能会导致全球平均气温升高约3摄氏度。
但是，多少升温和增加的二氧化碳对人类文明来说是安全的，仍然是一个判断性的问题。欧洲政治家们已经同意，到2100年，全球平均气温不应比工业化前水平升高超过2摄氏度，这相当于温室气体浓度约为450 ppm。“我们现在是387，并且以每年2 ppm的速度上升，”哥伦比亚大学的地球化学家华莱士·布罗克说。“这意味着450 ppm 仅在 30 年后就会到来。如果我们能停在 550 ppm，那就很幸运了。”
戈达德的詹姆斯·汉森认为，大气浓度必须迅速恢复到 350 ppm 或更低。“两摄氏度[的升温]是注定的灾难，”他说，并指出近年来已经显现出来的加速影响。“如果你想让其中一些事情停止变化——例如，北极海冰的融化——你需要做的是恢复地球的能量平衡。”
牛津大学的物理学家迈尔斯·艾伦等其他科学家从相反的角度审视问题：大气可以安全容纳多少二氧化碳？艾伦和他的团队认为，为了将升温控制在 2 摄氏度以下，到 2050 年，人类可以承受向大气排放一万亿吨二氧化碳——而人类已经排放了一半。换句话说，只能燃烧剩余已知煤炭、石油和天然气储量的四分之一。“要解决这个问题，我们需要完全消除二氧化碳的净排放，”艾伦说。“从现在开始，排放量需要每年下降 2% 到 2.5%。”
明尼苏达大学的气候科学家乔恩·福利是定义包括气候在内的 10 个行星系统的安全界限的团队成员，他主张谨慎行事。他观察到，“质量守恒定律告诉我们，如果我们只希望浴缸的水位这么高，那么我们要么大幅调小水龙头，要么确保排水口更大。到 2050 年将二氧化碳减少 80% 左右是实现那种稳定化的唯一途径。”
美国国家科学院已经召集了一个专家小组，就国家适当的“稳定目标”发表意见，一份报告预计将于今年晚些时候发布。当然，对于什么是危险的看法可能会因居住在佛罗里达州还是明尼苏达州，更不用说美国还是马尔代夫而异。
将大气中温室气体的浓度保持在 550 ppm 以下，更不用说回到 350 ppm 或更低，不仅需要社会从工业到饮食的巨大转变，而且很可能需要新技术，例如直接从空气中捕获二氧化碳。“空气捕获可以弥合差距，”同样在哥伦比亚大学的物理学家克劳斯·拉克纳说，他正在寻找资金来建造这样一种设备。
弥合这一差距至关重要，因为最佳数据——过去一个世纪左右的观测——表明气候对人类活动很敏感。“不可逆转变化的阈值就在那里——我们不知道在哪里，”施耐德指出。“我们所知道的是，变暖越多，就越危险。”