还原CO2增多导致全球变暖的一些误读

华东师范大学地理系（200062） 王家伟 段玉山

众所周知，CO2是一种温室气体。但在生活中，很多人一提到温室气体就会联想到CO2和温室效应，继而认为是人类排放的大量二氧化碳加剧了温室效应从而引起了全球变暖。在他们看来，CO2等温室气体是有害气体，是它们导致了全球变暖，进而导致了一系列因全球变暖而来的灾难。于是世界各国都在积极呼吁提倡低碳生活，主张减少碳排放，进而缓解全球变暖的趋势。事实真是如此吗？是CO2增多导致全球变暖了吗？有些问题值得商榷、有待讨论，有些问题更需要进一步地研究。重新梳理一直以来很多人在这方面的误读也显得很有必要。

一、温室气体知多少

温室气体通常是指大气中那些能让太阳短波辐射自由通过，同时强烈吸收地面和空气放出的长波辐射（红外线），对地表有一种保温作用的气体。那么究竟大气中哪些气体是温室气体呢？是不是仅有我们通常所认为的CO2等几种？为什么我们谈到温室气体时一般只提到CO2呢？温室气体在地球大气中所占的比例大吗？水蒸气（H2O）是否也是温室气体呢？

表1 地球大气的主要成分及各自所占比例

实际上温室气体中最主要的是CO2，但CO2不是唯一的温室气体。地球大气中的温室气体其实还有很多，二氧化碳(CO2)、水蒸气（H2O）、氧化亚氮 (N2O)、甲烷(CH4)、氟利昂和臭氧(O3)等是地球大气中主要的温室气体。CO2等温室气体在地球大气中所占的比重非常小，CO2等一些主要温室气体和包括其他温室气体在内的所有微量气体的总和仅占大气体积的0.04%（见表1），这其中CO2就占了0.03%，很显然，CO2的含量远远超过了其它温室气体；并且主流学术界一直公认主要是由于“温室效应”导致了近现代全球变暖，认为人类在生产生活中排放的大量二氧化碳是导致全球变暖的罪魁祸首；又由于CO2在温室效应中的作用超过了一半（见图1）。因此，我们谈治理温室气体时一般只提到CO2，很多情况下，CO2被人们以偏概全地代指为温室气体也就顺理成章了。根据温室气体的定义及最新研究成果表明，水蒸气（H2O）也具有保温作用，也是主要的温室气体之一。

图1 主要温室气体温室效应作用百分比（%）

二、温室气体的功与过

由温室气体引起的温室效应(Greenhouse effect)，又称“花房效应”，是大气保温效应的俗称。全球大气层和地表这一系统就如同一个巨大的“玻璃温室”，使地表始终维持着一定的温度，产生了适于人类和其他生物生存的环境。在这一系统中，大气既能让太阳短波辐射透过而到达地面，同时又能阻止地面长波辐射的散失，因其作用类似于栽培农作物的温室，故我们把大气对地面的这种保护作用称为大气的温室效应。

近一百多年来，据科学家观测全球的气候正在逐渐变暖，与此同时，大气中的CO2等温室气体的含量也在逐渐增加。在人们的印象中，由CO2等温室气体产生的温室效应是近现代全球暖化的主要原因之一，而气候变暖又会给人类带来一系列灾难。在很多人看来CO2等温室气体就是有害气体，他们真的是有害而无利吗？

1．温室气体的功

CO2等温室气体能够吸收地表长波辐射并将其返回地表，起到了对地球保温的作用，使地球表面的温度能够保持在平均15℃左右，并且使地球上的白天和夜晚的温差不至于过大，产生了适于人类和其他生物生存的环境，这种大气的保温作用称为“自然”温室效应。如果地球大气不存在这种“自然”温室效应，那么地球表面平均温度就会下降到-23℃左右，白天和夜晚的温差也将变得很大，地球也将变得不利于人类和其他很多生物的生存。可以说没有“自然”温室效应的存在也就基本不可能有人类的存在，所以地球大气“自然”温室效应的存在是有功于人类和其他生物生存的。除了对地球的保温作用，温室气体中的CO2是植物光合作用的原料之一，臭氧(O3)是保护人类免受太阳紫外线伤害的保护伞等等。

2．温室气体的过

与“自然”温室效应相对应的是“增强”温室效应。“增强”温室效应主要是指由于现代工业社会过多燃烧煤、石油和天然气等矿物燃料，排放出的大量二氧化碳等温室气体进入大气造成大气的保温效应随之增强，引起地球表面变热的现象。很多科学家认为，由CO2等温室气体产生的“增强”温室效应是近现代全球暖化的主要原因之一，而气候变暖可能会给人类带来一系列灾难。所以在很多人看来，CO2等温室气体以及温室效应对人类是有害而无益的，自然对它们没有什么好的印象。

现在人们所谈到的“温室效应”一般都是指由于CO2等温室气体的增多而引起地球表面变热的“增强”温室效应，而不是对地球起保温作用、使地球表面平均温度维持在15℃左右，有利于人类和其他生物生存的“自然”温室效应。所以对温室效应的功与过，我们要分开来看，区别对待。

三、CO2排放增多导致全球变暖的反对声

人教版高中地理教材在“全球气候变化”一节中指出：“从19世纪末至今，全球气候虽然有波动，但总的趋势是在变暖。近半个世纪以来，全球气温升高的主要原因，很可能是人为排放的温室气体的数量增加所致。引起近现代全球气温升高的主要原因之一，是大气中二氧化碳等气体浓度的增加。由于人类活动向大气中排入大量二氧化碳，使得大气中二氧化碳的浓度不断增加，而且增加的速度呈越来越快的趋势。”上海版高中地理教材也基本持相似的观点。不仅是我们的地理教材，一直以来主流科学界也都认为由于人类燃烧煤、石油、天然气等矿物燃料产生的大量二氧化碳是导致近现代全球变暖的罪魁祸首。

目前公认的全球气候是在变暖吗？变化有没有那么大？人类活动能够影响全球气候变化吗？近现代全球气候变化是人类大量排放的二氧化碳等温室气体造成的吗？还有其他因素引起近现代全球气候变化吗？

2009年11月发生了令全世界震惊的 “气候门”（climate gate）事件。被公开的一千多封往来于多位世界顶级气候学家的关于气候变化研究的邮件和文件显示，一些科学家在操纵数据，伪造科学流程来支持他们有关气候变化的说法。直至此时，人们才开始怀疑一直被主流科学界所公认的“气候变暖”、“人类活动影响气候”和“人类导致全球变暖”等理论。质疑气候变暖理论和对气候威胁论持怀疑态度的气候学家的观点由此重获关注，并由此走进公众的视野。

1．气候变化具有偶然性和复杂性

中山大学大气科学系王安宇教授指出气候是突变的，有升也有降（如图2），而CO2等温室气体的变化是渐变的（如图3），两者不一致，不能过分强调了人为因素。

图2 近20年来全球平均气温的变化

图3 近300年来大气中二氧化碳浓度的变化

前联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）主席伯特柏林（B. Bolin）认为气候预测的结果和现在温室气体的增长是一致的，但不要去讲其间的因果关系，其间关系很复杂，实际上对于气候的研究要考虑多种自然因素。

美国科学院院士、世界著名气象学家麻省理工学院的理查德•林德森（Richard Lindzen）教授早在1991年就认为地球气候长久以来一直处于不断变化的过程中，期间存在各种复杂的原因，而不是如“全球变暖”支持者所说的那样仅仅是由于二氧化碳排放的原因。实际上气候一直在变暖和降温间反复（如图4），气候是否异常变暖，尚无定论。

图4 全球气温的长期演变

2．气候变暖是一定范围内的周期性自然波动

一些气候学家认为全球气温变暖是自然规律，是一种自然界的周期波动，这和人类活动没有必然联系。因为人类生活的时间段属于大冰期之间较温暖的时期（也叫间冰期），第四纪冰期（大约始于距今200—300万年前，结束于1—2万年前）先后出现过四个较温暖的间冰期，其中最温暖的间冰期比现在还要温暖。美国气候学专家哈佛大学的威利孙教授和理查德•林德森教授也认为，在地球历史上，气候冷暖交替发生过多次（如图4），而当时要么就还没有人类，要么就是还处于石器时代，人类对当时的气候影响微乎其微。

图5 近百年来全球年平均气温的变化

近一百多年来全球气温确实有着一定的波动上升，但很多气象学家认为，这样的上升是微小的，也是有升有降的 (图5)。美国国家科学委员会（NRC）也做过相关研究，他们根据美国国家航空航天局（NASA）20年的卫星全球温度探测结果（如图2）分析认为近年来全球气温变化并不大，全球变暖并没有那么严重，在很大程度上是被人为夸大和扭曲的。

3．气候变暖并非主要由人类排放的CO2造成

20世纪全球温度上升最快的阶段是1910至1940年，此后则迎来长达30年的全球降温阶段，直到1978年全球气温重新开始上升（如图6中的地球表面平均温度变化趋势线）。理查德•林德森教授认为，如果工业二氧化碳的排放是导致全球暖化的主要原因，那么1940年至1978年间的降温阶段将无法解释。

图6 全球燃料排放CO2和全球平均气温的变化

普林斯顿大学的威廉•哈勃（William Hubble）教授和学者格雷戈里(Ken Gregory)也都认为，在地球历史上的那些冷暖交替的过程中，地球曾有更大的变暖现象（如图4）， 但大气中二氧化碳的含量并没有显著的变化。二氧化碳导致全球变暖的能力是有限的，CO2浓度是当今地球十倍的历史时期曾经是冰期。

全球气温的上升是人类排放的CO2等温室气体造成的，这一结论的得出也主要基于数值模式对CO2增长效应的模拟。由于对温室气体的模拟中根本没有考虑水汽的时空变化，自然的气候变化、厄尔尼诺、城市化、水汽、硫化物等其它因子造成的气温升高在模式中也没有考虑，并且某些地区的模拟结果和实际情况相反，理查德•林德森认为数值模拟结果并不是很可靠。威廉•哈勃也认为目前支持全球变暖趋势的数据和模型上存在诸多不确定因素。著名学者施瓦茨（P. Schwartz）和兰德尔（D. Randall）认为数值模拟的结果没有考虑海洋，全球增温将会改变洋流，导致全球降温。

随着“气候门”事件的曝光，越来越多的反对声音告诉我们，“全球变暖”、“人类活动排放的CO2导致气候变暖”、“气候变化将威胁人类生存”等理论观点在整个科学界一直存在巨大争议。影响气候变化的因素是复杂的和多方面的，很多因素都有可能在影响着气候的形成和变化，既有太阳活动、火山爆发等自然原因，也有CO2等温室气体的排放、森林的破坏等人为原因，科学界至今也没能达成一致共识。

关于气候是否异常变化、气候变化的原因等，科学界尽管有不同的观点、存在争议，但自工业革命以来，人类大量燃烧煤、石油、天然气等矿物燃料排放的CO2的确是在快速增长（如图3）。人类为了经济的增长对自然资源的过度开采、利用和破坏，导致的严重环境污染和生态破坏已是不争的事实。这里为二氧化碳“申冤”、重申科学争议，并不是支持或反对哪种学术观点，而是还原争议事实、梳理其中的某些误读；更是希望大家注意环保、节约能源，转变生产方式和生活方式，寻求人类与自然的和谐发展，这将是人类未来生活的趋势潮流。