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今年 12 月，世界各国领导人将在哥本哈根会面，为应对气候变化的努力再添“热气”。之所以如此，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——是显而易见的，但阻止全球变暖的正确数字尚不清楚。尽管付出了数十年的努力，科学家们仍然不确切地知道大气中的哪些温度或温室气体浓度构成危险。
在定义气候对诸如大气中二氧化碳水平上升等强迫因子的敏感性时，“我们所知的并不比 1975 年多多少，”斯坦福大学的气候学家斯蒂芬·施耐德说，他于 1970 年代首次定义了气候敏感性这个术语。“我们知道的是，如果你向系统中添加每平方米瓦特的热量，它就会变暖。”
温室气体通过充当毯子来增加这些瓦特热量，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），但尚不清楚的是其他因素——云对变暖的反应、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化——在多大程度上减弱或增强了这种效应。“我们可能需要等待 20 或 30 年，直到 21 世纪的数据集足够好，才能确定敏感性，”美国宇航局戈达德空间研究所 (GISS) 的气候建模师加文·施密特说。
尽管存在所有这些变量，但从斯万特·阿伦尼乌斯到联合国政府间气候变化专门委员会的科学家们都指出，大气中 CO 2 浓度从工业化前水平的百万分之 280 (ppm) 增加一倍，可能会导致全球平均气温升高约 3 摄氏度。
但是，对于人类文明而言，多少升温和增加多少 CO 2 才是安全的，仍然是一个判断问题。欧洲政治家们已达成一致，到 2100 年，全球平均气温不应比工业化前水平升高 2 摄氏度以上，这相当于温室气体浓度约为450 ppm。“我们现在是 387 ppm，并且每年以 2 ppm 的速度上升，”哥伦比亚大学地球研究所的地球化学家华莱士·布勒克说。“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。”
GISS 的詹姆斯·汉森认为，大气浓度必须恢复到350 ppm 或更低——而且要尽快。“两摄氏度[的升温]是必然的灾难，”他说，并指出近年来已显现出的加速影响。“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。”
其他科学家，例如牛津大学的物理学家迈尔斯·艾伦，从相反的角度研究这个问题：大气还能安全容纳多少 CO 2 ？根据艾伦及其团队的说法，为了将升温幅度控制在 2 摄氏度以下，到 2050 年，人类可以承受向大气中排放一万亿公吨二氧化碳——而人类已经排放了总量的 一半。换句话说，世界上剩余的已知煤炭、石油和天然气储量中，只有四分之一可以被燃烧。“为了解决这个问题，我们需要完全消除二氧化碳的净排放，”艾伦说。“从现在开始，排放量每年需要下降 2% 到 2.5%。”
明尼苏达大学的气候科学家乔恩·福利是定义了包括气候在内的10 个行星系统的安全限值的研究团队的成员，他主张谨慎行事。“质量守恒定律告诉我们，如果我们只希望浴缸[水位]保持这么高，要么我们必须大大拧小水龙头，要么确保排水口更大。到 2050 年将 CO 2 减少 80% 左右是我们可以实现那种稳定性的唯一途径。”
美国国家科学院就其本身而言，已经召集了一个专家小组，以就国家适当的“稳定目标”做出裁决，预计报告将于 2010 年夏季发布。当然，关于什么构成危险的观点可能因地区和当地而异，具体取决于一个人是居住在沿海佛罗里达州还是内陆明尼苏达州，更不用说在美国还是马尔代夫了。
将大气中的温室气体浓度保持在 550 ppm 以下，更不用说恢复到 350 ppm 或更低，不仅需要人类社会从工业到饮食的巨大转变，而且很可能还需要新技术，例如直接从空气中捕获 CO 2 。“空气捕获可以弥合差距，”地球研究所的物理学家克劳斯·拉克纳争辩道，他正在寻找资金来建造这种设备。
弥合这一差距非常重要，因为现有的最佳数据——过去一个世纪左右的观测结果——表明气候对人类活动很敏感。“那里存在不可逆转变化的阈值，我们不知道它们在哪里，”斯坦福大学的施耐德指出。“我们所知道的是，变暖程度越高，就越危险。”