几个世纪以来，探险家们尝试但大多未能建立起一条从大西洋到太平洋的冰封北方航线，这是一场经常被饥饿和坏血病打断的探险。然而，在短短 40 年，甚至可能更短的时间内，气温升高可能意味着弗朗西斯·德雷克爵士和詹姆斯·库克船长的航海梦想将变成一条与巴拿马运河竞争的实际商业路线。
“冰川变化”一词的含义已与其常用用法相反。然而在现实中，北极航运航线应该算是加速气候变化较为良性的影响之一。冰川融化、墨西哥湾暖流中断和创纪录的热浪正逼近世界末日般的景象：洪水、瘟疫、飓风、干旱——甚至更痒的毒葛病例。一个月又一个月，关于二氧化碳水平升高带来的有害影响的报告不断涌现。最近一项研究记录了珊瑚和其他海洋生物面临的威胁，另一项研究则记录了美国西部主要野火的大幅增加，而这都是由气候变暖造成的。
关于全球变暖的辩论已经结束。目前地球大气中的二氧化碳水平——接近百万分之 400 (ppm)——高于过去 65 万年来的任何时候，如果不采取激进的干预措施，到 2050 年很容易超过 500 ppm。
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地球需要温室气体，包括水蒸气、二氧化碳和甲烷，以防止接收到的太阳辐射中的一些热量逸回太空，从而使地球适宜原生动物、设得兰矮种马和林赛·罗韩居住。但过多的好东西——特别是来自 SUV 和当地燃煤发电厂的二氧化碳——正在导致气温稳步上升。有记录以来最热的 20 年几乎都发生在 20 世纪 80 年代之后。
没有人确切知道如果不加以控制会发生什么——极地冰盖何时完成从固态到液态的相变的确切日期无法精确预测，这就是为什么布什政府和对全球变暖持怀疑态度的公共利益团体仍然在气候变化的不确定性上纠缠不清。但是，如果二氧化碳水平漂移到远高于 500 ppm，没有哪个气候学家愿意测试将会发生什么。
定量配给联盟
阻止地球大气层从温室效应转变为不受约束的温室，可以说是人类有史以来面临的最严峻的科学和技术挑战。在一百年或更长时间内持续调动跨国工程和政治资源来控制碳排放的上升，使得登月任务或曼哈顿计划显得相对简单。
气候变化迫使世界能源经济进行大规模重组。只有在考虑到保护气候时，对化石燃料供应的担忧才会达到危机程度。即使石油产量很快达到峰值——考虑到加拿大的油砂、委内瑞拉的重油和其他储量，这是一个有争议的论点——煤炭及其衍生物也可以维持地球运转一个多世纪。但是，如果必须设定全球碳预算，那么占世界能源使用量 80% 的化石燃料就会成为一种负担。
将关于气候变化的科学共识转化为关于应该采取什么行动的共识，将辩论带入了政治雷区，而这种雷区自国际联盟以来经常削弱国际治理的尝试。美国人口不到世界人口的 5%，但却产生了近 25% 的碳排放，并且由于未能批准《京都议定书》并承诺将温室气体排放量减少到比 1990 年水平低 7% 而扮演了破坏者的角色。
然而，美国的主要症结之一——该协议中缺少一项要求发展中国家同意确定排放限制的条款——随着人们考虑在《京都议定书》于 2012 年到期后生效的后续协议时，它将成为更大的障碍。中国和印度的经济快速增长将引起工业化国家呼吁限制排放，这将再次遭到更加坚决的反驳，即深圳和海德拉巴的公民应该拥有与底特律和法兰克福公民曾经拥有的相同的经济发展机会。[中断]
京都议定书可能只是必要的第一步，哪怕只是因为它照亮了前方的坎坷道路。但是，稳定碳排放将需要一个更具体的蓝图，以便在培育进一步经济增长的同时，建设脱碳能源基础设施。“超越石油”的石油公司口号是不够的。
倡导核能和清洁煤炭的行业团体已挺身而出，提供清洁能源的单一解决方案愿景。但是，过早地将过多精力投入到任何一种技术中，都可能产生错误的解决方案，并破坏实现可持续脱碳议程的势头。《大众科学》本期专题报道中，罗伯特·H·索科洛和斯蒂芬·W·帕卡拉提出了一项投资组合多元化计划。这两位普林斯顿大学教授描述了如何通过部署一揽子技术和战略，到本世纪中叶稳定碳排放。
也许太阳能电池的突破将迎来光伏时代，使钢铁厂和手机用户都能从单一来源获得所有所需的瓦特。但是，如果这种情况没有发生——而且很可能不会发生——那么就需要许多技术（生物燃料、太阳能、氢能和核能）来实现低碳能源供应。本期特刊中，领先的专家对所有这些方法进行了介绍，还介绍了更激进的想法，例如外太空太阳能发电厂和聚变发电机，如果今天的先知被证明在 50 年后是目光短浅的，这些想法可能会发挥作用。
不能再一切照旧
制定 50 年或 100 年的规划或许是一个不可能实现的梦想。将大气碳含量保持在 500 ppm 以下的渺茫希望取决于各国政府实施的积极节能计划。为了超越气候专家所称的“一切照旧”情景，美国必须效仿欧洲甚至其自身的一些州政府，制定新的政策，为碳定价——无论是采取碳排放税的形式，还是采取总量管制和交易系统（排放配额总量被限制在一定水平，然后在公开市场上交易）。这些措施可以为建立国防规模的研究计划争取喘息空间，以培养化石燃料替代品。目前的联邦政策真空促使一群东部州制定了自己的总量管制和交易计划，并以区域温室气体倡议的名义进行。
五十年时间框架是未来学家而非务实的政策制定者的规划视野。或许一种奇迹般的新能源技术将在那段时间内同时解决我们的能源和气候问题，但另一种情况至少同样有可能发生：人们可能认为京都议定书失败或国际社会在气候问题上争吵不休，这可能会助长燃烧大量煤炭用于发电和合成燃料用于交通运输，而这两种情况都对碳排放没有有意义的控制。
一群坚定的怀疑论者继续质疑大量的同行评议科学文献，而这些文献构成了全球变暖共识的基石。“他们称之为污染；我们称之为生命，”竞争企业研究所的广告宣扬二氧化碳的优点。关于变暖的程度和速度的不确定性无疑将持续存在。但是，不作为的后果可能比人们担心的经济损失更糟糕，而经济损失已经滋生了过度谨慎。如果我们等到冰盖消失，那就为时已晚了。