温室效应的历史回顾_生态文明:利用与厚生

时间:2020-03-18  栏目:百科知识  

温室效应的历史回顾_生态文明:利用与厚生

[瑞典]克雷思迪安·阿瑟著

杜珩 杜珂 译

一、引言

人类进程中经历了无数的灾难,战争、瘟疫、自然灾害等等。历史经验表明:人与人,人与自然的斗争中,不仅在壮大自己,也在毁灭自己。人们在为对手挖掘坟墓的同时,也为自己种下了祸根。

1798年暮春,地中海法国沿岸集结着38000人的军队、1200匹战马,以及装载着400架重型机械的舰队在13艘全副武装大船的护卫下,浩浩荡荡驶向遥远的埃及以切断英国与印度之间的贸易通道,以及英国与印度一切的联系。拿破仑宣称,“能击败大英帝国的国家必将称霸世界!”[1]

“拿下埃及后,我要向大马士革与阿勒颇(叙利亚西北部城市——引者注)进军,边行进边扩充我的军队……我将以雷霆万钧之势攻克君士坦丁堡(士耳其西北部港口城市伊斯坦布尔——引者注),铲除土耳其,建立一个崭新的伟大帝国。在歼灭哈布斯堡王朝(欧洲最古老的王室家庭——引者注)后,我就应该途经阿德里安堡(土耳其城堡——引者注)或者维也纳打道回府了。”

到达亚历山大后,拿破仑情绪高涨。他大声地讲着黄色笑话,在风中肆意呼号,高唱意大利歌剧,还不断地发布命令:“禁止抢劫、掠夺……要像尊重教堂一样尊重清真寺。”

但是拿破仑出征的尝试决定了他军事上的失败,也给他的爱情带来了致命的打击。甚至在拿破仑离开法国东征之前,他挚爱的约瑟芬就已经有了情人。在情爱与妒忌的双重煎熬与噬咬下,他从埃及不断地给约瑟芬写信。不幸的是,这些邮件统统被英国人缴获并公布在全欧洲的报纸上。[2]

二、“温室效应”的先驱者

历史上的战争都具有双重性。拿破仑发起的埃及战争其实并不完全是为了权力与征服,这也是人类有史以来最大的一次科学探险。数百名法国顶尖的科学家加入了拿破仑的队伍去研究埃及的历史,其中包括傅立叶(Jean-Baptiste Fourier,数学家、物理学家,1768—1830)。他是埃及研究院的秘书长,后来成为法国科学院的终身部长,与拿破仑有很好的私交。

虽然傅立叶在对埃及的研究上颇有造诣,但他被世人所推崇主要在于他在数学(傅立叶分析)和热传导上的卓越贡献。今天,这些学科成为世界上所有工科院校核心课程的重要组成部分。傅立叶还是人类在认识气候变化问题上的先驱。[3]

太阳散发着巨大的能量,这对于我们地球的气候来说至关重要。大约30%来自太阳的能量通过云层、冰面与沙漠反射回太空中,剩下70%的能量温暖着地球的表面、海洋与大气层。

傅立叶认识到大气层对于地球气候来说也是非常重要的。他发现大气层能够捕捉长波热辐射,从地球表面辐射出去的热量被大气层捕捉后,温暖了地球而不是被反射回太空去了。[4]

傅立叶的研究发表于1824年,他发现了我们现在所谓的“温室效应”,当然他并没有能提出“二氧化碳”或“温室效应”这一说法。[5]他也没有关于大气层对气候影响程度更精确的估测。这方面还需要开展更多的基础性研究。[6]

爱尔兰的物理学家约翰·廷德尔(John Tyndall,1820—1893)继续了对于地球温度的研究。廷德尔拥有众多的爱好与头衔,他是个作家,大不列颠皇家研究院自然哲学教授,达尔文进化论早期的捍卫者,也是登山家(他登上过勃朗峰,也几乎是史上攀登马塔角的第一人),他还研究冰川及其漂移。[7]

廷德尔发现,水蒸气与二氧化碳的存在让大气层能够吸收热辐射。1861年,他观察到水蒸气是这一吸热过程中发挥着最大作用的气体。“像毯子一样的水蒸气对于英国的植被来说,其重要性超过了衣服对人类的作用。”这样的比喻是有益的,也留下了想象的空间。毯子保暖是因为它能保存身体产生的热量。大气层提供热量是因为它既允许辐射通过,同时还能捕获部分向外的热辐射。

三、二氧化碳浓度与温度的相关性

地球表面的平均温度大致保持在15摄氏度,但如果大气层中没有气体则不能够保存住这些热辐射,地球表面的温度应该远远低于零度。[8]如果没有这种自然的温室效应,地球上不会有生命存在。因此从古至今,一切都在有条不紊地进行着。

问题在于大气层中的二氧化碳含量在不断地增加,最主要的原因就是人类大量使用化石燃料。我们燃烧煤、石油与天然气,释放出二氧化碳然后任其排放到大气层中。今天,大气层中的二氧化碳含量已接近百万分之390ppm,几乎比工业革命之前高出40%。

数据出自美国海洋和大气局,具体信息请参见NOAA网站,ftp://ftp.cmdl.noaa.gov/ccg/co2/trends/co2_annmean_m lo.txt

可能大家对于百万分之390ppm这个数据并没有概念,但其对应的大致是地球表面上每平方米的地表上有近6公斤的二氧化碳。如果这些二氧化碳都承受表面压力的话,地球表面上将覆盖厚达3米的由二氧化碳构成的气体层。如果大气层中的二氧化碳浓度翻倍或更多,这个二氧化碳构成的气体层的厚度也会翻倍甚至达到目前的4倍。

当二氧化碳浓度上升时,便加剧了温室效应,相当于给地球包裹上了第二层毯子。

最普遍的测量方法(包括1957年至今从夏威夷山顶测量的数据),告诉了我们大气层中不断上升的二氧化碳浓度。[9]而间接的方法为我们提供了更多距今更遥远的数据。通过采集南极洲的冰芯并测量其中气泡的二氧化碳浓度,我们发现在过去的10000年间,二氧化碳的浓度大约是280ppm,此后随着19世纪初的工业革命进程,二氧化碳浓度开始不断上升。[10]冰芯气泡中蕴藏的古老空气告诉了我们在那片区域二氧化碳的浓度。由于二氧化碳在大气层中会停留相当长的时间(约为200年),有足够的时间与其他气体充分混合,因此在南极洲采集的二氧化碳浓度数值能很充分地反映其在整个大气层中的浓度。

其他的温室气体水平,比如甲烷与氧化亚氮也在不断增加。甲烷的浓度比起拿破仑与傅立叶东征埃及时高出了150%,而氧化亚氮的浓度较那时增加了20%。[11]

上面给出了温室气体浓度在过去数百年间的动态增加,应该看出其对于全球温度趋势的影响。通过使用遍布在全世界各地的气象站所提供的历史测量数据,我们能够重建自1860年以来的全球平均气温模型。这项研究发现从20世纪初开始,气温已经上升了0.7摄氏度。[12]有纪录以来最热的10个年份都在1997年以后出现。[13]我们也可以从其他方面,诸如冰川的减少以及海平面的上升观察到全球气候的显著变化。

盘点一下已经取得的数据,关于气候问题我们知道下述事实:

大气层能够吸收向外逃逸的热辐射。这一过程使地球平均温度保持在15摄氏度左右,否则地球的平均温度会处于零度以下,这也就是我们通常所说的自然温室效应。

大气层能够吸收热量是因为其中包含的水蒸气与二氧化碳。

二氧化碳的含量在不断上升,其原因在于化石燃料的大量燃烧与森林的丧失。其他几种温室气体的含量也在不断上升。人类的活动加剧了温室效应。

当二氧化碳与其他吸热气体浓度上升时,地球温度也相应上升。

在过去数百年间地球温度已经上升了0.7摄氏度。(见下述地球土地—海洋平均温度表)

本图表来自美国国家航空和宇宙航行局。请见网站:http://data.giss.nasa.gov/gistemp/graphs/Fig.A2.lrg.gif。图表纵轴表示温度变化,横轴显示了自1880年至今的年份,基准期在1951至1980年间。

四、地球气候敏感性

我们到底希望未来温度上升到什么程度呢?。人类在过去50年甚至更长的时间的活动很可能是导致地球升温的“元凶”,但未来地球变暖的状况要取决于人类温室气体的排放数量与气候对于大气层中二氧化碳浓度的敏感度高低。

如果我们听任二氧化碳浓度上升到工业革命之前的两倍而不采取任何的补救措施的话,地表平均温度将上升1.5至4.5摄氏度。过去的30年间已经有很多科学家做过相关预测。最先是美国国家科学院于1979年出版的报告[14],接着是联合国政府间气候变化委员会(IPCC)在其相关评估报告中也形成了同样的结论。[15]但是目前并不能对于这个温度变化的区间进行更精准的测算。

那么为什么确定决定地球的气候敏感度会那么困难呢?主要的问题在于由二氧化碳浓度上升引起的温度上升,也会改变大气层本身。温度更高的大气层可以留存更多的水蒸气,由于水蒸气也是温室气体,这样会放大升温的效果。这一效果也被称之为正向反馈。近年来人类已经观察到大气层中水蒸气的含量上升,虽然年复一年这一数据都有较大的变化,但长期的趋势是相当清晰的,[16]证实了这一说法不是空泛的理论推测。

当然还有很多其他的反馈机制。高温导致冰川的消融与冰盖的缩小,这就让更多的太阳光被地表吸收,使得地球进一步升温(冰雪的减少直接减少了对太阳光的反射)。还有一种反馈机制是地表上空1公里处的温度升高会大于地表温度的升高,而这将抑制地表温度的增加,是一个负向反馈的例子。温度的变化与水蒸汽容量的变化也会影响云层,这一关键问题我们将在后面再进行详细解释。

如果我们把反馈的问题放在一边,对于大气层中二氧化碳含量影响地表温度的问题就要好理解一些。二氧化碳浓度加倍,如果不存在反馈机制,温度大约上升1摄氏度。但如果真想搞清气候是如何受到影响的,我们就必须要考虑反馈机制,而这个任务可不简单。

五、科学家对反馈机制所做的尝试

第一个做出尝试的人是瑞典物理与化学专家阿列纽斯(Svante Arrhenius,1859—1927,曾获1903年诺贝尔化学奖),他的贡献具有里程碑式的意义。他用了整整一年的时间,用手工进行了至少10000次甚至100000次的计算,才于1896年向世人公布他的成果:如果大气层中的二氧化碳浓度加倍,地表温度将上升5至6摄氏度。这一结论与当今用大型计算机计算出来结果的上限相符。

阿列纽斯对于未来的气候变暖并不特别担心,相反,他认为地球变暖对人类有好处。而且他也没有想到人类可以影响长期以来一直较稳定的二氧化碳的浓度(在他那个年代,二氧化碳的排放水平是很低的,[17]而且当时科学家认为的海洋吸收二氧化碳的速度快于实际吸收的速度)。阿列纽斯主要想通过解决数学问题来了解冰川时期出现与消失的原因。

阿列纽斯的成就在通常的科学界以外也得到了广泛认同。《瑞典大百科全书》在1911年报告如下:“在地球早期的发展中,当时的火山活动远比现今活跃,使得碳酸饱和度较高成为可能,根据阿列纽斯的理论,推算出当时的气候条件远好于现在,主要原因是碳化作用降低了空气传热的作用,因此减少了热量从地表反射。”

阿列纽斯为这项研究做了大量的粗略计算,当代的科学家也在使用更加复杂的大型计算机建立模型与测量手段以找到问题的答案。通过模拟大气环流、云层、水蒸气,使得模型很快变得复杂起来。

大家可以考虑这个例子:太阳光从赤道射入地球,使地表及其正上方的空气温度升高。温暖的空气向上升腾过程中水蒸气冷却成为雨滴。云就是由大量的水滴构成的,[18]这也解释了为什么赤道附近有那么多的降水。这些被冷却的但实际上还很温暖的空气还在不断上升,当到达10000米的高空时,会向南北方向舒展开来。这些空气随后下沉到位于30度纬度的地方。在那里由于大量的水分以雨的形式散失了,空气变得很干。因此这个纬度有很多的沙漠,如非洲北部、印度与澳大利亚的部分地区。这些空气会再次被吸到赤道附近,从而完成气象学家所称的“哈德莱环流”。[19]

通过阿波罗17号拍摄到的一张地球的著名照片,显示出云的生成,直观地展示了哈德莱环流。资料来自:维基百科。

六、气候模型与气候敏感性(www.benninghoven.com.cn)

地球气候系统计算模型除了考虑这一原理,还要综合很多空气的其他运动与现象。这一模型将大气分成不同的层级,将地表以数百公里为单位进行网状分区。在此基础上,模型开始反复计算云的生成、降水与温度。云的计算特别困难,由于硫化物不仅直接反射太阳光线,也会影响云的生成与云的反射,而且这一过程非常复杂、瞬息万变,因此气候模型包括了几十万甚至上百万个代码。[20]

自从第一个模型数十年前建立起来后,其已经变得越来越复杂。大气环流模型可以与海洋模型相联系并包括植被模型,比较成功地解释了气候系统的很多现象。[21]当然这个模型在一些方面也有缺失,例如对于云的正确描述以及其对大气辐射平衡的影响等。[22]因为云层对于气候有相当大的影响,它们反射进入大气层的射线,具有冷却效果;同时又吸收逃逸的热辐射,又具有升温效果,因此模型在这方面的缺失是致命的。

云层以复杂的方式影响着大气的能量平衡,不同类型的云层具有不同的效果。大气中位于高处的较多的云层会放大温室效应,而位于低处的云层具有相反的效果。在模型中大气与云层的参数的微小改变对于模型输出的结果有巨大的影响。当普林斯顿大学地球流体动力学实验室开始改进测量大气最低处云层厚度的方法后,因为这部分的云对于地球的能量平衡是至关重要的,模型计算出气候敏感度从4.5摄氏度下降到2.8摄氏度。[23]

这显示了计算出一个确定的估值是多么的困难,这主要归因于具有反馈机制的系统是非常敏感的。对于云层建立不同的模型是测算气候敏感性模型结果有差异的主要原因。[24]

历史数据也可用于预测气候敏感性。距今最近的冰河期结束于10 000至20 000年以前,当时的平均气温要比现在低4至6摄氏度。通过研究当时的二氧化碳与甲烷浓度,科学家预计其气候敏感度介于1.2至4.3摄氏度之间,与所建立的模型推测出的结果是一致的。[25]研究人员还不能够进一步让这个区间值更精确,但这个估计值有助于排除约6摄氏度以上的气候敏感性。但现实却很难解释如果气候敏感性超过了6摄氏度,为什么在那么遥远的年代,温度并没有达到异乎寻常的高度。

气候敏感性是气候科学也是气候政策中最重要的问题之一。如果气候敏感性比较低(1至1.5摄氏度),温度不会急剧上升,我们会有足够的时间来解决这方面的问题。如果气候敏感性很高,即大气中二氧化碳浓度翻倍的话,温度升高4至5摄氏度,这个问题就会变得非常的紧急了。

我和我的同事合作开发了一个简单的气候模型,读者感兴趣的话可以根据不同的气候敏感性数值,来得出对未来减排的不同预期。这个模型称为“Chalmers气候计算器”,大家可以从www.chalmers.se/ccc上找到(可以从www.chalmers.se/ee/ccc2找到两个地区的版本)。例如读者可以将二氧化碳浓度加倍导致的气候敏感度设置为3摄氏度(这也是联合国政府间气候变化委员会预计的中间值),并假设人类对于二氧化碳的排放保持常态,其结果是地表平均温度到2100年会上升约4摄氏度,这几乎等同于自上一冰川世纪直到现今的温度变化。然而,如果你设置二氧化碳排放保持在目前的水平(设置减排于2010年开始,排放增长率=0%/年),这样做的结果是温度将上升3摄氏度;相反,如果我们设置排放每年减少2%,升温将相对稳定于2摄氏度以下,这也就是世界上绝大多数国家在2009年12月哥本哈根大会上签订的目标。

另一方面,如果二氧化碳浓度翻倍的气候敏感度是4.5摄氏度,那么每年减排2%就不够了——读者可以通过计算器自行测试。

七、关注温室气体做到未雨绸缪

一些“气候怀疑论者”斥责气候模型有那么多的缺陷,其结论是不可信的,他们想要造成一种不需要把问题想得那么严重的印象。但如果模型是有“缺陷”的,气候敏感度既可高于也可低于模型测算出的结果。那为什么模型的缺陷并不能让大家感到安全了呢?我的建议恰恰相反:气候科学中的不确定性不能成为不作为的借口。

任何决定在做出的时候都有着不确定性,我们永远不肯定到底会发生什么。即使不相信房子会着火,我们也会购买家庭财产保险;我们郑重地迈向婚姻的殿堂,却不知道今后的关系会发生怎样的转变;政治家制定经济政策时,也并不知道其后果会如何。这与气候科学建立模型一样,决定都是建立在一种信任与责任基础上的。任何因为模型还不够完美就辩称不要采取行动的言论都是毫无意义的。

我们正在自己的星球上进行一项全球性的实验,这也是宇宙中已知人类唯一可以居住的地方。可以说我们就像在漆黑的深夜驱车飞驰在森林中冰冻的路面上,前方出现了“当心驼鹿”的警告标志,当然我们可以说这不能保证立刻就有一只驼鹿出现在汽车的正前方,但我们能做的是松开油门让汽车慢下来,这样当驼鹿真的出现时,我们就能有所准备。而对温室效应做到未雨绸缪,防患于未然是我们的义务与责任。

未来温度上升的后果是什么呢?这个问题又增加了另外一种不确定性,篇幅所限不容我更多地阐述,但确定的是它会导致地球能量平衡的大规模改变,而且相对于过去1000年来自然温度变化的急剧升温,会显著改变海平面、降水模式以及很多生态系统的先决条件,而这些都需要给予足够的关注。

八、结语

在结束对温室效应基本原理探讨之前,我们把目光转回到19世纪的研究先驱们身上。傅立叶与廷德尔后来怎么样了?

廷德尔成为他那个时代的传奇。英国的廷德尔中心,一个现代气候研究学院就是以他的名字命名的。在他生命的最后时间里,他饱受失眠的折磨,死于他妻子让他服用的过量水合氯醛。假如他意识到了药的问题,他会说:“是的,亲爱的,是你杀死了你的丈夫约翰。”[26]

傅立叶一生都在孜孜不倦地研究热量。他率先发现了地球地心的热量流动(我们现在知道部分原因在于地球内部的放射性衰减)。通过他的热传导方程式与温度随着深度变化的数据,他发现了地球的内部热量对于气候只有一个边际的效应,而太阳与大气层才是决定性因素。

傅立叶对于热量的关注还贯穿于生活之中,并总结出保持健康、保暖先行的养生观点。他的房子保暖效果非常之好,他仍然一层一层为自己添加衣服。他在62岁时不幸坠楼身亡。[27]

(鸣谢:瑞典对外文化交流协会(Swedish Institute)对译者的无私帮助和大力支持。)

[原载《西南民族大学学报》(人文社会科学版),2010年第6期]

【注释】

[1]Daniel Meyerson:The Linguist and the Emperor.Random House Trade Paperbacks,2005.

[2]Herman Lindqvist:Napoleon.Norstedts,2004.

[3]Jean-Baptiste Fourier:Remarques générales sur les températures du globe terrestre et des espaces planétaires,1824.For an English translation of the 1827 version,please see www.nature.com/nature/journal/v432/n7018/extref/432677a-s1.pdf Please also see Raymond T.Pierrehumbert:Nature,2004.

[4]然而,这并不是故事的全部。温室气体不光是捕捉热辐射,它们也发射出热辐射。当温室气体浓度增加时,热辐射最终逃逸进外太空的平均海拔也在升高。但是带入太空的辐射能量,是由其最终逃逸出大气层那一层的温度决定的。在大气层中,随着每公里海拔的高度上升(高至大约10公里),气温会下降6~7摄氏度。因此热辐射逃逸进太空的平均高度越高,散失的能量越少。大气层中多余的能量让地球表面与大气层自身的温度不断上升,直到平均热辐射的能量大到足以让地球重新建立能量平衡为止。如果大气层的温度不会随着海拔的变化而变化,保持始终如一的话,温室气体的浓度增加就不会导致地球表面的升温。这样热辐射从海拔较高的地方逃逸进外太空那一层的温度应该与温室气体浓度较低的层级的温度是一样的,温室气体浓度的增加不会导致能量的不平衡。

[5]“温室效应”这个说法有点用词不当。温室阻止了温暖气体的上升;这是保持热量的主要方式。而我们的大气层是防止热辐射反射回太空。

[6]现在,我们知道热辐射是随温度上升而增加的,但是热辐射与温度的四次方是不成比例的。可能还需要再等待另一个五十年或更久,从斯坦芬(Jozef Stefan)试验与玻尔兹曼(Ludwig Boltzmann)理论中能找到答案。

[7]www.tyndall.ac.uk/general/history/john_tyndall_biography.shtml.

[8]我们通常会说如果没有温室效应,地球的平均温度将只有零下18摄氏度(约零华氏度),但这是一种过于简单化的说法。这个推测是建立在对太阳能量的反射不会随着温度降低而改变的基础上,但在如此低温的情况下,地表对于太阳光的反射会显著地加强,因为此时的地球表面会全部被冰雪所覆盖,而这又会放大致冷的效果。

[9]确切的数据请参见:http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/#mlo_ full.

[10]冰芯中包含的二氧化碳浓度的信息可以追溯到80万年前。通过追随二氧化碳水平的升降寻找冰河期出现与消失的踪迹。冰河期一般持续10万年左右,二氧化碳浓度会下降到200ppm;而在温暖时期,会上升至280ppm。我们可以看到二氧化碳与温度的同步性。当温度上升,二氧化碳浓度也上升;当温度下降,二氧化碳浓度也下降。请参见布鲁克(D.Brook)《温室中的窗户》,载《自然》杂志2008年总第458期,第292页。

[11]近年来(1999—2006),甲烷的浓度相对稳定(见www.epa.gov/methane/ scientific.html),主要原因在于对这个领域的积极研究(见www.climatescience.gov/ infosheets/highlight1)。但从2007至2008年,大气中的甲烷浓度又开始上升了,现在对这是否是暂时性的波动下结论还为时尚早。(www.noaanews.noaa.gov/stories2008/20080423_methane.html).

[12]www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/wg1/ar4-wg1-spm.pdf.See figure SPM3.See also original data from University of East Anglia:www.cru.uea.ac.uk-crudata-temperature.For original data from NASA,see data.giss.nasa.gov/gistemp.

[13]data.giss.nasa.gov/gistemp/2008/and www.metoffice.gov.uk/corporate/ pressoffice/2008/pr20081216.html.

[14]这就是众所周知的Charney报告。www.atmos.ucla.edu/~brianpm/charneyreport.html.

[15]最近的评估报告给出了一个相对较窄的区间:2至4.5摄氏度,但需要注意的是气候敏感度也有可能高出这个范围30%左右。联合国政府间气候变化委员会(IPCC)常常被气候怀疑论者批评,他们认为研究不能在一个公认的架构内进行,暨设计一个体系让研究工作最后达成一致。但问题的关键是IPCC并不是要强迫科学家们达成一致,其工作重点在于评估科学文献在哪些方面达成了一致,哪些方面还存在分歧。IPCC常常会重点强调具有重大不确定性的地方。例如气候敏感度,试图确定这种不确定性到底有多大,其在科学文献中的不同观点是什么。

[16]在低层与高层的对流层都有增加,见K.M.Willet et al.:《人类影响对可见地表温度改变的归因》,载《自然》杂志2007年总第449期,第710~712页;B.J.Soden etal:《对流层湿润的辐射信号》,载《科学》2005年总第310期,第841~844页;B.Santer et a:l《人类导致大气湿润改变的证明》,载PNAS2007年总第104期,第15248~15253页。这些文章还包括图表,通过不同的模型展示观察到的大气中水蒸气的改变。Willet等人和Santer等人也总结出大气层中水蒸气增加是由于人类对于气候的影响。

[17]到现在为止,对于全球排放的预测是相当不错的。瑞典1911年出版的《大百科全书》中就已提出煤的燃烧对于大气的影响已经不容忽视了。阿列纽斯的一个同事曾预测每年燃料中化石燃料制造的二氧化碳占到大气中的千分之一。1894年,排放量大约为14亿吨,而现在每年大约为300亿吨。

[18]在一定的海拔高度发生的冷却会让水蒸气转化为冰。云是由水滴或冰粒子组成的,而不是水蒸气。

[19]For George Hadley(1685—1758).哈雷(Edmond Halley)(哈雷彗星以之得名)第一个提出这种大气环流的模型。哈雷认为这种环流在赤道与两极发生,如果不是地球的自转,该论点就应该成立。因为自转产生的地球偏向力(科利奥力)使得大气环流向下转向亚热带。

[20]关于天气与气候相关计算的演化,请参见:www.aip.org/history/climate/ GCM.htm.

[21]例如考虑温度的分布。不同的气候模型相对都是比较精确的,最多相差3摄氏度,但是对于高纬度的测算就不是那么精确了。详见IPCC AR4 WGI,章节8.3.1.1.1www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/wg1/ar4-wg1-chapter8.pdf。对于不同的模型来说,观察结果与模型预测结果的相关系数一般是0.98,考虑到问题的复杂性,取得这样的相关性已非常不易了。模型也显示出了不同地区每个月温度的变化,还成功地再现了一系列的特定现象。例如从热带进入的短波辐射就比逃逸的辐射高很多。但随着越接近两极这种关系越发生着颠倒,正是因为对于温度的描述是相当精确的,所以从赤道传输到两极(通过对流与空气)的热量的描述也很准确。

[22]See R.D.Cess:Science,vol.310,2005:795~796.and the fourth article in Mattias Ekstrom's dissertation:Satellite Measurements of Upper Tropospheric Water,Chalmers,2008.

[23]R.Kerr:Science,vol.305,2004:932~934.两方面都存在不确定性。如果一个模型确定气候敏感度是4摄氏度,但反馈机制比以前认为的高20%的话,取而代之的是,气候敏感度会上升为10摄氏度。

[24]See Brian J.Soden,Isaac.M.Held:An Assessment of Feedbacks in Coupled Climate Ocean-Atmosphere Models,Journal of Climate,vol.19,2006:3354~3360.

[25]T.S.Von Deimling et al(2006)引述IPCC AR4 WGIChapter 9,Table9.3。这个表格也是从其他研究中总结而来的,见Kerr(ibid.)和Hansen的粗略估计。(网址:www.energybulletin.net/22996.html.)

[26]Arthur S.Eve,Clarence H.Creasey:Life and Work of John Tyndall,Mac-Millan,1945.

[27]Ingo Müller:A History of Thermodynamics:The doctrine of energy and entropy,Springer,2007.