文/赵泠
历史学家称,21世纪气候科学的座右铭将是“它发生得比我们预期的快”,这种话已经在过去20年里被科学家们复读了不下22000次,而且看样子还会继续复读下去。气候统计数据显示最近几十年里全球平均气温相对历史数据在急速上升。

珊瑚因海水温度上升、虫黄藻自立门户而大面积白化,2020年达到历史新高:澳大利亚海洋科学研究所的年度调查数据显示,在五年间第三次大规模白化之前,大堡礁珊瑚只有轻微恢复,看起来半死不活。人类的拯救行动似乎没有起到任何效果。至少一半的海洋珊瑚礁在气候变化下受到这个等级的打击

2020年9月,北极野火、美国西部野火、亚马逊雨林野火猛烈燃烧,非洲大暴雨,热带海洋表面温度异常高。从加利福尼亚到西伯利亚,到处是人类气象观测史上创纪录的高温。一批气候科学家称这就是他们在十年前发出的警告。但十年前他们说的明明是2050年

2020年10月,科罗拉多北部记录了美国建国以来该州最大的野火。巴西潘塔纳尔湿地(地球上生物多样性最丰富的地区)约有四分之一在被气候变化增强的野火中燃烧,植被遭烧毁的土地有约一半属于土著居民。非洲乞力马扎罗山局部起火。

2020年11月,雷电活动在美国造成更多的大火,南加州的两场新野火迫使数万人逃走。

  • 野火看起来碳排放很厉害,其实无法和人类活动相比。澳大利亚2019~2020年的野火排放约4亿吨二氧化碳,2019年人类文明排放了约386亿吨二氧化碳。

2020年,科学家们继续关注南极冰川下温暖海水通道的问题。这些通道没有预计的大,但扩大的速度超乎想象。自然·气候变化 上发表的新研究称,冰川融化已经超过热膨胀、成为海平面上升的主要原因,且融化速度已经达到IPCC预测的最快速度。研究显示,即使人类达成巴黎协定的减排规划,到2100年南极冰盖还是会融化一部分,造成海平面上升约2.44米。

北极冰盖融化速度超过所有人的预期。一项发表于_自然_杂志的新研究显示,格陵兰冰盖在过去一万二千年间每世纪融化至多6万亿吨。如果21世纪人类的温室气体排放能控制于当前预计的最低值和最高值之间,则21世纪的融化量可达8.8万亿~35.9万亿吨。2020年10月,人类有记录以来首次,北极海冰主要发源地之一的拉普捷夫海(西伯利亚东海岸附近的陆缘海,旧称西伯利亚海)在10月下旬还没有开始结冰。

从1966年到2015年,美国冰川国家公园的26个有名字的冰川都在缩小,平均缩小40%,最多的缩小了80%;北极东北部一大块冰盖已经断裂,南极两个大冰川正在加速滑动。

2021年1月,人类史上第一次有LNG船在一月份从北冰洋开往东方

在这种情况下,你还觉得这可能是“西方发达国家的骗局”么。

“西方发达国家”要是有这个撒谎的本事,你还能听说他们历史上的各种破事和过去一年多里被新冠病毒感染成千万人、数十万数十万地病死么。

而且,对抗气候变化需要大规模的政府行动,将会显示中国的巨大优越性,西方发达国家是在给我们递大炮么。

“人类活动导致的全球平均气温迅速变暖”是真实的。

当然,“对气候危机抱有怀疑”并不奇怪,斯坦福大学的Paul Ehrlich教授及墨西哥、澳大利亚、美国的17位科学家说,气候危机比大多数人所理解的要糟糕得多。生物圈及其所有生命形式(包括人类)的规模和它们面临的威胁的规模都太大,以至于即使是专家也很难把握。这种严峻的形势意味着科学家在与政府、企业和公众互动时负有坦率而准确地大声疾呼的责任。

参考1的论文总结了对本世纪可能发生的大规模物种灭绝、气候剧变、迫在眉睫的大规模气候移民与资源冲突等黑暗未来的预测,引用了过去数年间的一些重要报告:

  • 2020年,世界经济论坛的报告称,生物多样性的丧失是对全球经济的最大威胁之一。
  • 2019年,IPBES全球评估报告指出,地球上70%的区域已被人类改变。
  • 2020年,世界自然基金会的报告称,在过去五十年中,脊椎动物的平均种群数量下降了68%。
  • 2018年,政府间气候变化专门委员会的报告称,全球气温已比工业化前升高1摄氏度以上,并将在2030年至2052年间达到比工业化前升高1.5摄氏度的程度。

人类的科学技术足够遏制上述变暖趋势,但我们过去根本就没有正经组织起来去遏制它。

钱的问题带来步调缓慢。国际智库能源过渡委员会(ETC)在2020年9月16日发表的一份报告中估计,要实现到本世纪中叶净零排放的目标,全球还需要每年1万亿到2万亿美元的新投资,相当于全球GDP的1%~1.5%。同期,国际能源机构称,按照目前能源业朝无碳发电转换的速度,到2050年只能实现33%的减排目标。

考虑到钱的问题,国际能源署发布的2020年世界能源展望宣称“当前世界上最好的太阳能计划可提供历史罕见的便宜电力,在大多数国家会比煤炭还要便宜”。抽水蓄能、锂离子电池、各种其它电池和氢能源现在都想依靠太阳能产业。光伏太阳能电站目前的平均能源成本为每千瓦时3.7美分,陆地风电站为每千瓦时4美分,联合循环天然气电站为每千瓦时5.9美分。

2020年11月,国际能源署修改了对太阳能和风能发展速度的预计,认为其到2023年将会超越天然气,2024年超越煤炭。但预计全球有一半的燃料煤行业公司将在今后数年加大生产力度。

目前的形势是不乐观的:

2020年的一项研究显示,由于野生动植物的栖息地持续遭到破坏,五分之一的现代国家的生态系统面临崩溃风险,其中问题突出的是澳大利亚、以色列、南非,印度、巴基斯坦、西班牙、比利时、尼日利亚的情况也不容乐观。人类社会有42万亿美元的GDP依赖于生物多样性。人类社会75%的资产没有买保险,其中有很大一部分涉及生物多样性。2020年,美国西部创纪录的野火使保险公司损失了70亿到130亿美元。在全球范围内,自然灾害在2020年造成约760亿美元的保险损失。

从2010年到2020年的十年间,人类没有完全达成联合国在2010年爱知生物多样性计划中提出的遏制全球生态破坏的20项目标中的任何一项。无论是治理污染还是保护珊瑚礁,形势都非常糟糕。自然栖息地面积在继续减少。大量物种濒临灭绝。可以从这里下载中文或你喜欢的其它文字的报告书“第五版《全球生物多样性展望》”。

将20项目标细分为60个项目的话,有7个项目已经实现,38个项目取得进展,13个项目没有进展,2个项目的情况目前还没解析出来。世界各国未能履行保护17%的陆地生境和10%的海洋生境的承诺,但44%的重要生物多样性区域还是得到了保护,比2000年的29%有所增加。人类从约200个岛屿上铲除了入侵物种——比起保护,我们擅长的还是破坏。

为了实现到2100年将平均温度上升限制在比工业化前水平高1.5摄氏度以下的目标,在2020年至2030年之间,化石燃料的产量需要每年减少约6%;具体而言,煤炭每年减少11%,石油每年减少4%,天然气每年减少3%,每年将碳排放减少7.6%;然而,美国、加拿大、澳大利亚、中国发表的计划显示,今后十年间每一种化石燃料的产量都会每年增长2%,到2030年,这将使产量达到控制在1.5摄氏度所需的产量的二倍以上。

当前的政策将可能在2100年产生比工业化前高2.9摄氏度的升温。如果所有政府都达到其2050年净零排放的目标,变暖幅度可以控制在2.1摄氏度,还是大大超过了1.5摄氏度。工业化的碳回收或者地球工程可能无法避免

新研究显示工业化以来全球平均气温已上升约1.07摄氏度,高于之前预期的0.91摄氏度。NASA分析了2020年全球平均表面温度的数据,发现其数值在误差范围内略微超过了2016年,至少能和2016年并列为“有气象记录以来最热的年份”。世界表层海水已经达到有记录以来的最高平均温度。这意味着上面所说的化石燃料问题变得更严峻了。

一项新研究利用大分子速率理论(MMRT)分析得出,陆生C3植物和陆生C4植物的光合作用能力分别在18摄氏度和28摄氏度达到阈值。在气温超过阈值后,植物的光合作用会减缓,而呼吸作用会指数式加快。现在只有不超过10%的陆生植物生活在各自的阈值温度之上,但基于目前的碳排放量,研究人员估计,到2040年至少一半的陆生植物将处于阈值温度之上,从而大大降低吸收二氧化碳的能力。

但目前是有一些转机的:

由于新冠病毒的打击和新能源的发展,2020年,自火电厂诞生以来全球燃煤发电站规模首次萎缩,全世界退役的燃煤发电产能超过了新建成的。

清华大学刘竹副教授团队更新了关于2020年全年碳排放的研究数据。2020年上半年的全球二氧化碳排放量比2019年同期降低8.8%,2020年全年的全球二氧化碳排放量比2019年减少6.4%,约合23亿吨,相当于日本年排放量的2倍。

2020年,新冠病毒引起人类的化石燃料总产量减少了约7%,另一方面,随着技术进步,风电站和太阳能电站的价格在稳步下降,而且每座电站的预期寿命已经超过了30年。

  • 太阳能和风能占了2019年全球新增发电量的三分之二以上,太阳能超越风能、成为全球第四大发电来源。
  • 2010年,用于电动汽车的锂离子电池组的成本约为每千瓦时1110美元。到2020年,成本下降了89%,而且还有继续下降的空间。
  • 美国国家可再生能源实验室的新研究显示,将浮动式太阳能电池板与水力发电相结合,可以包办全球16%至40%的电力需求。落基山研究所则讨论了在太阳能和风能发展起来之前用氢气作为燃气轮机燃料的可行性。

我国在对抗气候变化上的态度没有一些国人认为的那么消极:

2020年底,中国多项研究预计,中国将在2030年之前达到温室气体排放峰值,开始减排并在2060年实现碳中和。一些中国学者提出了到2050年就能实现碳中和的预测路线。

由于中国正在减少燃煤发电,排放到大气的二氧化硫减少,意味着对太阳光的反射规模下降,估计到2100年这会造成0.01摄氏度的全球平均气温上升。
如果中国、美国、欧洲都实现各自的环境承诺,2100年全球升温幅度可能被控制在比工业化前高0.2~0.3摄氏度。

研究结果表明,2010~2016年,中国陆地生态系统年均吸收约11.1亿吨碳,是同时期中国人为碳排放的45%,报告发表在_自然_杂志并被BBC报道:

  • “这是中国近40年来对恢复天然森林植被、加强人工林培育的巨大投入取得的成果。”
  • “一段时间以来,中国森林的日益茂盛显而易见。近几十年来,数十亿棵树被种下,以解决荒漠化和土壤流失,并建立充满活力的木材和造纸工业。”

中国将推动大规模的碳捕集项目,并追踪化石燃料产业的甲烷排放量。


“骗局论”往往觉得碳排放指标、环保规划会“卡脖子”限制发展中国家,但碳排放指标之类东西事实上没有多少强制力,联合国也警告称发展中国家缺少对抗气候变化所需的资金:最容易受到气候变化影响的发展中国家每年对抗极端天气和洪水的资金缺口有600亿美元以上,而发达国家提供的发展援助只有每年300亿美元。

而且,你有许多减排以外的方法去处理二氧化碳。

例如:

撒石粉——谢菲尔德大学的一项新研究指出,将采矿业和钢铁工业产生的硅酸盐颗粒撒到农田等处的土壤里,可以像自然界的岩石风化那样吸收大量的二氧化碳。世界上本来就经常用石粉改善农田土壤的pH,该计划不需要多少特殊转变。

此方法可能帮助印度、美国、中国这样土地面积大的国家每年多吸收十亿吨二氧化碳,并可能帮助人均排放量小而人均耕地面积大的印度尼西亚和巴西将净碳排放进一步压低。

扩核——超高热的核裂变反应堆可以只凭热量将水或二氧化碳解体。

  • 3000开尔文可以将40%的二氧化碳分子变为一氧化碳和氧离子。
  • 3600开尔文会造成50%的分解率。
  • 3800开尔文以上会让一氧化碳开始分解。
  • 4000开尔文下分解1千克二氧化碳需要12兆焦的热。将1千克二氧化碳从室温加热到4000开尔文需要4.4兆焦的热。

核反应堆很擅长制造热,1965年设计的能用卡车运载的堆芯就能产生上千兆瓦的热,每天解体数千吨二氧化碳并输出产品。这东西当然也可以分解水来提供氢燃料。

  • 目前我们手中最耐热的陶瓷是TaHfC陶瓷,熔点4488开尔文。它可以容纳4000开尔文的液态铀,无需主动冷却,并会因黑体辐射而发出强光。将高纯度的液态二氧化碳多段加热直到通过这灼热物体上方的空间,即可将其解体。
  • 此后,让混合气体通过超音速膨胀喷嘴急剧降温到一氧化碳和碳的着火点以下,即可阻止氧气和它们重新反应。4000开尔文·10巴压强的气体在通过膨胀比10的喷嘴后会降到400开尔文·1巴,速度2300米每秒,温度变化时间短于1毫秒。
  • 你可以通过喷油来沉降碳粉,将其过滤、干燥、做成产品,包括用这反应堆的热将其造成石墨砖。
  • 电磁分离可以代替超音速膨胀喷嘴,作用于超高温气流的磁流体装置可以朝外供电。

在核工业全开、核废料被循环利用的场合,每年抵消目前人类文明的碳排放需要约7200吨燃料级铀或钚——人类目前的铀燃料产量是每年66500吨。

在用扩核实现碳中和的过程中产生的钚可以拿出一部分纯化并造成核武器来维护世界和平、拦截飞向地球的小行星什么的。

显而易见的是,只看环境效益,扩核不一定优于“让全世界掏钱买中国的钢铁和硫酸,往海里散播硫酸铁·硫酸亚铁肥料”。不过,依靠淡水冷却的核电站被担忧难以在未来的全球变暖和人类用水增加下维持峰值产能,一部分发电能力甚至会被迫关闭,不需要冷却的反应堆会有特别的优势。

此外,随着气候变化和生活水平改善,全世界对空调和冰箱的需求不断增长,估计到2050年世界上制冷设备的规模将是2020年的3倍,泄漏的制冷剂和用来给制冷设备供能的化石燃料将成为重大的温室气体来源并破坏臭氧层,需要新的制冷方案,例如:

涂白——加利福尼亚大学洛杉矶分校的科研团队开发出一种**对阳光反射率98%**的白色涂料,有望涂在建筑物顶部反射阳光来帮助夏天室内降温。

此前市面上基于氧化钛的白色涂料对阳光的最大反射率约85%。
新涂料的原料包括硫酸钡和粉末状聚四氟乙烯。

反射——加利福尼亚大学洛杉矶分校的材料科学家使用含铜和银的纳米技术薄膜将热辐射最大化,该薄膜对光的反射率超过99%,其红外辐射的波长适合直接穿透地球大气。即使在正午的阳光下,这东西也可将包裹的物体的温度降低到比气温冷10摄氏度。

这可以在没有电力和燃料供应的情况下冷却火箭、管道、各种面板和建筑物。其条件就是对准晴朗的天空。这种纳米材料也可加入涂料,粉刷到建筑物上。辐射冷却可以产生温度梯度并拿来发电。


某些发展中国家在气候变化中受到的损害也是真实的:一些岛国正因海平面上升而趋于毁灭,非洲大片地区正因气候变化和人口无组织膨胀(年增长率3%程度)而走向人道主义灾难,布基纳法索、喀麦隆、乍得、马里、尼日尔和尼日利亚东北部现在有大量的有组织犯罪集团在活动,还有十几个伊斯兰极端主义运动在争夺地盘。

美国在2020年9月底许诺了对非洲提供1.52亿美元的额外人道主义援助,但特朗普政府质疑联合国维和部队在该地区的价值,并推动削减美国驻军。