微小的尘埃漂浮在高层大气中,将太阳光反射回太空,在某些地方冷却地球。在另一些地方,这些颗粒则会使地球变暖。
这种模棱两可的特性意味着,这些被称为气溶胶的颗粒是我们星球气候中一张重要的未知牌,其重要性仅次于云。因此,一项关于气溶胶的研究会引起公众关注,这或许并不令人意外。
但这并非该研究的作者,德国汉堡马克斯·普朗克气象研究所的气候学家和主任比约恩·史蒂文斯所期望的关注类型。他的研究被保守派新闻媒体和博客描绘成是在破坏人为全球变暖的理论。警报灯亮了。“新的气候论文给了全球变暖恐慌论者‘当头一棒’,”福克斯新闻宣称。
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自从该研究发表后的几个月里,史蒂文斯一直被来自教师和普通民众的电子邮件轰炸,他们大致都在问,气候变化是否真的值得担忧。这使得这位通常沉默寡言的科学家走入了公众视野,他说他的目的不是说服任何人任何事情。
“他们会写信给我并再次确认我的研究是否被正确解读,这让我很感动,”史蒂文斯在前往荷兰的火车上说。
该研究发表在《气候杂志》上,标题相当平淡,“重新思考气溶胶辐射强迫的下限”。
它深入探讨了气溶胶的影响,气溶胶是矿物粉尘、烟尘和有机物质的微小污染物,来自发电厂、工厂和采石场等来源。大自然偶尔也会从火山喷出自己的气溶胶。
这些颗粒聚集在大气层的最高层,最终的结果是它们冷却了地球。在此过程中,它们在某种程度上掩盖了温室气体引起的变暖。因此,科学家们长期以来一直担心:也许气溶胶正在如此剧烈地冷却地球,以至于在它们消失后,全球气温将迅速上升。随着各国控制工业污染,这样的未来可能会出现。
地球的“雨伞”有多大?
“人们一直担心……我们感受到的变暖只是冰山一角,”史蒂文斯说。
科学家们几十年来一直试图量化这种掩盖效应,并且他们取得了一定的成功。政府间气候变化专门委员会(IPCC)表示,气溶胶使地球冷却了0.1至1.9瓦/平方米(Wm2)(一台小型空调的冷却功率为60 Wm2)。
确定确切的数字已被证明是困难的。科学家们对气溶胶的了解还不够深入——它们的尺寸、形状或微观层面上的相互作用——无法使用计算机进行准确建模。
“我们已经做了20多年,你发现你会得到各种各样的答案,但实际上你并没有取得任何进展,”史蒂文斯说。
史蒂文斯在他的研究中缩小了范围,将冷却效果降低到IPCC建议的1.9 Wm2的一半左右。
这是一个微小的调整,却有重大的影响。如果气溶胶的最大冷却能力仅为1.0 Wm2(如史蒂文斯所建议),则这些颗粒只会抵消温室气体引起的三分之一的变暖。相比之下,在IPCC的最大冷却值下,气溶胶将抵消三分之二的变暖。
史蒂文斯用来量化气溶胶冷却效应的方法非常巧妙和具有启发性,以至于一位同事将这项研究称为“想法论文”。
“至少对我而言,这些想法更难立即接受,”德克萨斯农工大学的气候科学家安德鲁·德斯勒在一封电子邮件中说。
由于研究是一个累积的过程,因此没有完全理解气溶胶的灵丹妙药。以云为例,它们是气候科学中另一个巨大的未知数。大约10年前,科学家们不知道云是使地球变暖还是冷却。现在,他们对云的行为有了更多的了解。
德斯勒说,同样,随着许多独立分析的出现,科学家们将在未来几年内缩小气溶胶冷却效应的范围。
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史蒂文斯的论文由一位独立的气候科学家尼克·刘易斯进行了分析。*在一篇为著名的气候怀疑论博客“气候审计”撰写的博文中,他利用史蒂文斯的研究表明,当大气中的二氧化碳水平翻倍时,全球气温仅会上升1.2到1.8摄氏度。该指标被称为“气候敏感性”。
这低于世界某些地区灾难性气候变化的2摄氏度假设阈值。它也低于IPCC的估计,即二氧化碳翻倍将使全球气温升高1.5至4.5摄氏度。
刘易斯的博文促使保守派出版物宣称全球变暖不是主要威胁。史蒂文斯被电子邮件淹没了。
“各种各样的老师都在联系我,他们都担心他们学到的一切都是错误的,”他说。
不久之后,他采取了对气候科学家来说不寻常的步骤,发布了新闻稿,以纠正这些误解。史蒂文斯说,刘易斯使用了极其粗糙的,有些人甚至会说是存在缺陷的气候模型来得出他的估计。
缩小气候敏感性具有挑战性,因为该指标包括并因此加剧了气溶胶、云和其他现象中固有的不确定性。不同的方法可能会得出不同的结果。
当科学家们使用20世纪的温度记录来约束敏感性时,他们会得到较低的值。当他们使用从树木和其他包含过去气候印记的替代物中精心组装的数千年记录时,他们会得到接近IPCC 1.5至4.5摄氏度范围上限的值。
德斯勒说,总的来说,史蒂文斯的研究使敏感性偏向IPCC范围的下限。其他研究发现了更高的敏感性,这迫切需要解决这些分歧并确定敏感性,他补充说。
史蒂文斯说,他的研究值得深思熟虑,但它并没有质疑人为的全球变暖。
这也是他在新闻稿中所说的。
“我仍然相信,大气中温室气体浓度上升导致地球表面温度升高会带来社会必须认真对待的风险,”他写道,“即使我们很幸运(正如我的研究似乎表明的那样),最灾难性的变暖情景的可能性会稍微降低。”
更正: 本文的早期版本未能准确反映刘易斯的工作。刘易斯在他的分析中使用了史蒂文斯的研究,该分析被一些媒体用来对全球变暖表示怀疑。
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