答读者问
2007年诺贝尔和平奖授予了环保人士，政府间气候变化专门委员会(IPCC)与美国前副总统戈尔获奖。IPCC今年发布的第四次评估报告得到了全世界的高度关注，戈尔主演的《不可忽视的真相》出乎意料地获得了高票房和诸多好评。种种迹象表明，2007年，全世界对于地球变暖问题产生了前所未有的重视。本刊10月和11月号连载的专辑“谁使地球变暖？”产生了很大的反响，许多读者反映希望对这个问题“能有更多的了解”。本文以“博士与学生对话”的形式来回答编辑部所收到的来自读者的主要疑问。
Q1北极浮冰一旦全部融化，海面会上升多少？
学生：读了“谁使地球变暖”的专辑，对于地球确实正在变暖的问题有了更深的认识。印象最深的是，北极地区的浮冰融化加剧，到本世纪后半叶，北极的浮冰在夏季有可能全部融化。如果北极地区的浮冰全部融化了，海面会上升多少呢？
博士：“北极的浮冰融化，海面会上升”，这是常见的一种误解。其实，北极的浮冰即使全都融化，海面也不会上升。
学生：真的吗？为什么会是这样呢？
博士：我们来想象一下浮在杯子里的冰块。这块冰全部融化以后，杯子内的水面不会有任何变化。这是可以用“阿基米德原理”加以说明的一个事实。北极地区的冰是漂浮在海面上的浮冰。它们同杯子里的冰一样，即使融化了，也不会引起海面上升。
学生：原来如此。那么，真实的情况，海面到底会不会上升呢？
博士：IPCC（联合国政府间气候变化专门委员会）在2007年发布了汇总地球变暖问题最新研究成果的第四次评估报告。该报告指出，在整个20世纪，全世界的海平面平均上升了17厘米。
学生：那又是为什么呢？
博士：评估报告分析海平面上升的原因，指出有“海水温度升高所导致的海水热膨胀”和“冰川及冰盖的融化”两种。这里所说的冰川和冰盖，简单说来，就是位于陆地上的巨大冰块。比如说，格陵兰岛和南极大陆都覆盖有非常厚的冰层（冰盖），在喜马拉雅山和阿尔卑斯山等高山地区，则有许多“山区冰川”。这些冰川和冰盖融化，会使海水量增多，从而导致海面上升。
学生：南极和格陵兰的冰盖全部融化，会使海面上升多少呢？
博士：这当然仅仅是一种假定情况。假如南极冰盖全部融化，将会使海面上升65米；假如格陵兰冰盖全部融化，将会使海面上升7米。不过也不必过于担心，至少在今后数百年里，这些冰盖是不会全部融化的。
学生：那么在本世纪内，海面会上升多少呢？
博士：IPCC的评估报告预测，到21世纪末，海平面将平均上升18～59厘米。这个数字看似不大，然而，这对于许多小岛和低海拔地区的影响却不容忽视。在今后的1000年甚至更长时间，海面都会持续上升。
Q2 “卡特里娜”飓风袭击是地球变暖造成的吗
学生：我很关心飓风和台风等低气压现象同地球变暖之间的关系。
博士：一般说来，海水温度升高会增大热带低气压的强度。IPCC第四次评估报告指出，“自1970年以来，强热带低气压事件的次数在北大西洋等地区增加的可能性很大”，而且“在将来继续增加的可能性也很大”。
学生：在2005年，一次名叫“卡特里娜”的强飓风曾经袭击美国东南部的沿海地区。可不可以说卡特里娜是由于地球变暖引起的呢？
博士：探讨某个具体飓风发生的原因，很难判断就一定就是地球变暖所引起的。然而更为重要的是，“如果地球变暖的趋势继续下去，像卡特里娜那样强烈的热带低气压事件肯定会更加频繁地发生”。
学生：台风也会增加吗？
博士：在亚洲周边地区，根据预测，日本台风发生的次数有可能会减少，但是今后的强台风倒有增加的趋势。对于中国而言，据某些模型预测，登陆中国的台风个数可能会有较大的增加，同时台风的移动路径也会发生变化。所以，今后还要做大量和长期的研究试验，才能得到可靠的结果。
热浪发生的次数也会增加
学生：2003年曾有非常厉害的热浪袭击欧洲，听说欧洲在2007年又再度经历了热浪。这些年来，像这类极端的天气现象似乎越来越多。实际情况究竟如何？
博士：热浪发生的频度的确有所增加。IPCC第四次评估报告中说，“自1950年以来，几乎在所有的陆地，热浪发生频度增加的可能性都很大”，而且，“随着地球继续变暖，热浪在将来继续增加的可能性极大”。
学生：欧洲2003年发生的那次热浪导致很多人死亡，那是由于地球变暖引起的吗？
博士：英国气象局的研究机构哈得利中心的研究人员利用计算机模型模拟对此进行过分析，结果发表在2004年的科学期刊《自然》（Nature）上。他们的结论是，“人类活动排放的温室气体导致地球气候变暖，使得2003年发生热浪袭击的危险增加了一倍”。不过，仅根据这项研究结果还不足以断定2003年的热浪就是地球变暖引起的。这是因为，在历史上，也曾经发生过数千年一遇的如此大规模的热浪。一些极端气候现象出现频度的增加的确同地球变暖有关，但是，举出过去发生过的单个例子，并不能证明原因就是地球变暖。
Q3 为什么北极的冰融化，南极的冰却不融化？
学生：北极的冰正在迅速融化，而南极区域海冰的面积却没什么变化，听说反而在略微增大。难道南极的气候没有变暖吗？
博士：南极大陆从整体上看，目前并未发现有变暖的趋势。从近30年来积累的观测资料来看，南极半岛有变暖的趋势，但事实上，南极点反而变得更冷了。北极变暖的速度是世界变暖平均速度的两倍，南极大陆却避免了变暖，这是非常奇怪的。为什么会是这样，现在还不很清楚。
学生：南极区域的海冰今后如何？
博士：按照IPCC第四次评估报告的预测，同北极区域一样，南极区域的海冰面积也会缩小。
学生：南极大陆上的冰盖又将如何？
博士：南极大陆的温度非常低，温度因气候变暖只升高几摄氏度，不会导致大范围冰面融化。反之，由于降雪量增加，冰盖反而会变厚。不过，最近也观测到从南极内陆冰盖流入海里的速度正在加速，今后有必要注意监测冰盖的这种流动速度。
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Q4 地球变暖是不是自然周期变化的一部分？
学生：听说地球在过去大约50万年间曾经经历过5次变暖和变冷的交替变化。
博士：是这样。这种交替变化叫做“米兰科维奇周期”,这种变化是由于地球的自转轴和公转轨道有数万年到数十万年的周期性变化引起的。
学生：这就是说，地球变暖也有自然因素在起作用。
博士：正是这样。不仅存在着米兰科维奇周期，还有太阳活动的周期性变化，火山爆发喷出烟雾遮蔽太阳光导致地球冷却的现象等等，各种各样的自然因素都会引起地球气候的变化。
学生：那么，地球现在的这种变暖难道不是自然周期性变化的一部分吗？
博士：的确，要证明地球现在的这种变暖趋势是不是自然周期性变化的结果，并不是一件容易的事情。但是，近年来科学家利用超级计算机进行分析，结果清楚地表明，如果不把人类活动导致温室效应气体增加这个因素考虑进来，就无法解释20世纪后半叶以来地球气候变暖这种现象。
Q5 CO2增加究竟是地球气候变暖的原因还是气候变暖的结果？
学生：海水温度上升，溶解在海水中的CO2不是会释放出来吗？
博士：是的。海水就像汽水，受热会释放出CO2 。
学生：既然如此，那么作为地球变暖原因的“CO2浓度升高”难道不是地球由于自然因素变暖导致从海水中释放出大量CO2的结果吗？
博士：假定大气中CO2浓度的上升同人类的活动没有关系的话，那么，自工业革命以来人类活动排放的CO2跑到哪里去了呢？通过对大气中CO2所含碳元素的同位素分析，已经证实大气中的CO2是来自化石燃料。现在大多数科学家都确信，“人类活动产生的CO2等温室效应气体浓度的上升是引起地球变暖的原因”。
Q6 冰期真的来临了吗？
学生：过去曾听说过“地球今后会变冷”，那种说法同现在的预测相反吧。
博士：预测“地球今后会迎来下一个冰期”，这主要是在上世纪70～80年代常常听到的一种说法。不错，当时的确有一种看法，认为从上世纪50～70年代，世界的气温似乎在下降。那时，人们对CO2等温室效应气体的作用还知道甚少，对于地球变暖的观点并没有给予足够的重视。
学生：地球正在变冷的预测现在已经被否定了吧。
博士：“面临冰期”这种预测本身并没有被否定。地球气候有周期为大约11万年的冰期和间冰期交替反复出现的周期性变化，地球气候现在正处于大约1万年前开始的一个间冰期位置。那以前的间冰期的长度是大约1万年到数万年不等。由此可以设想，在今后数万年内，或早或晚，现在这个间冰期总会结束，而将进入下一个冰期。
学生：那么，地球变暖和变冷，不是正好可以抵消吗？
博士：即使现在就转入冰期，那也是要花上1万年的一个缓慢变冷的过程。地球现在的变暖速度要快得多，是以100年为时间单位的迅速变暖，因此不可能被那种缓慢的变冷过程所抵消。
Q7 水蒸气也是温室效应气体吗？
学生：CO2是温室效应气体，这是以前就知道的。说水蒸气（H2O）也是温室效应气体，这次才听说呢。
博士：“温室效应气体”是指大气中所含有的能够保住地表散发的热量（红外线），阻止它们逃逸到宇宙空间去的气体。CO2是大家最熟悉的一种温室效应气体，其他如甲烷（CH4）、一氧化二氮（N2O）和碳氟化合物（氟利昂）气体等，也是温室效应气体。水蒸气也是一种温室效应气体，而且还是“地球上最主要的一种温室效应气体”。
学生：“最主要”是什么意思？
博士：假如没有温室效应气体，根据计算，地球地表的平均温度将会是-18℃。如果真是那样的话，地球就将是一个冰冻的世界，根本不可能有生物出现。然而，实际情况是因为存在着温室效应气体，地球表面才得以保持在大约14℃的温度。据估计，温度能够上升这么多，有80%是水蒸气的功劳。由此可见，地球能够保持这种适宜生命存在的温度倒是多亏了水蒸气，这话绝非言过其实。
学生：原来是这样。但是，说到温室效应气体为什么总是只谈CO2 ，而很少提到水蒸气。难道水蒸气不成为问题吗？
博士：自从工业革命以来，人类大量燃烧化石燃料，把数不清的CO2排放到大气中。结果，大气中的CO2浓度从工业革命前的280ppm（约0.0280%）急剧增加到379ppm（约0.0379%，2005年的数据），CO2浓度的这种变化正是人类的活动引起的。然而，大气中含有的水蒸气数量为1%～3%，同CO2的含量相比要高得多，人类活动导致的水蒸气含量的变化小到可以忽略不计。因此，在考虑对付地球变暖危机的策略时，着眼点就放在有可能设法减少排放的温室效应气体上，一般不谈人类无法控制的水蒸气。
学生：水蒸气数量增加，是否也会引起地球变暖？
博士：大气中水蒸气的含量，至少从1980年以来，已经观测到有升高的趋势。不过水蒸气含量是否会使地球气温升高是一个十分复杂的问题。这是因为，水蒸气具有温室效应，同时也是一个导致地球变冷的因素。水蒸气形成的云层是不透明的，云层会反射照射在它们上部的太阳光，从而能够降低地球的温度。
学生：温室效应和冷却效应，哪一个作用更大呢？
博士：现在还不能确定。大气中的水蒸气有多少会形成云，目前还无法作出正确估计，即使利用计算机模型进行模拟，也难以得到正确的预测。水蒸气如何起作用，这对于了解气候变化的机制是一个十分重要的课题，科学家现在正在对它进行积极的研究。
Q8 太阳能发电和风力发电真的有效吗？
学生：为了减缓地球继续变暖，必须要“减少以CO2为代表的温室效应气体的排放量”。
博士：是的。火力发电燃烧煤炭和石油等化石燃料，排放出大量的CO2 。如果普遍利用太阳能和风力等自然能量来发电的话，就可以大幅度地减少CO2的排放量。
学生：太阳能发电和风力发电当然是非常好了。比如说太阳能发电，是一种不会排放CO2的发电方法。不过，这就需要大量生产太阳能电池板。大量生产太阳能电池，这不是又会排放出更多的CO2吗？
博士：这的确是需要权衡考虑的事情。如果在生产发电设备的过程中所排放的CO2比设备运行所排放的CO2还要多的话，那就会得不偿失。所以对各种发电方法进行评价才采用了“在设备寿命期内生产出单位产品对环境的影响”（LCA）的评价方法。这种评价方法不单是考虑到了最后产品和技术对环境的影响，而是从生产到废弃物，把整个生产过程对环境的影响全都考虑进来，是一种综合的全面评价。
在设备寿命期内发出单位电量排放CO2的比较
学生：把各种发电方法排放的CO2的数量按照寿命期内的评价方法进行评价，结果如何？
博士：评价结果显示上面给出的图表中。在此图表上，发电时直接排放的CO2数量用红色表示，建设相关设施和运输而使用燃料间接排放的CO2用黄色表示。从此图表可以看出，太阳能发电、水力发电和风力发电，利用的是自然能量，同利用煤炭、石油和天然气的火力发电比较起来，发出单位电量所排放的CO2数量要少得多，是非常低的。
学生：从这个图表上看，原子能发电排放的CO2也是非常少的呢。
博士：是这样。但是，普及原子能发电要面临一个非常关键的问题，那就是如何进一步提高这种发电方法的安全性和可靠性。“在设备寿命期内生产出单位产品对环境的影响”这种评价方法也用在了其他方面。比如说，发展混合动力汽车，就不能只考虑行驶时的情况，还必须要计入从汽车生产到报废丢弃所释放的CO2的数量，计算出全部CO2的排放量来把它与传统的汽油汽车进行比较。
Q9 植树造林只能解决一时吗？
学生：听说植树造林是减少CO2的好办法。可是，树木终归会枯死，结果也要释放出CO2 。如此说来，植树造林岂不是只能暂时减少一些CO2 ？
博士：森林简直就像是CO2的贮存库。树木哪怕全都枯死，完全被分解，那也不过是把在原来生长过程中吸收的CO2返回到大气中。然而实际上，枯死的树木并不会全都立即分解，大部分都会作为有机物长期埋藏在土壤中。因此，树木反复生长和枯死同植树前相比，积蓄在土地中的碳的数量就会逐渐增多。
学生：砍伐树木，结果又如何？
博士：砍伐下来的树木，大多数都不是被立即烧掉，它们会作为木材用作住宅构件和家具的材料而保存下来。这部分木材将被长期使用，于是就等于有相当多的CO2被固定，没有释放到大气中。而且，当这些木材变成废物时，它们还可以作为生产生物燃料的原料被加以有效利用，从而减少以石油为代表的化石燃料的消费。
学生：原来如此。这是不是说大规模植树造林是有益的？
博士：但是世界上很多地方，尤其是森林已经被砍伐的地方，可供植树造林的土地还很多。《京都议定书》确定了发达国家减少温室效应气体排放量的目标，其中规定，发达国家援助发展中国家植树造林也是一项减少温室气体的措施，可以视为发达国家温室效应气体的减排量，这种做法被称为“清洁开发机制”。发展中国家进行植树造林，不仅能够减缓地球变暖，而且还能够有效地防止水土流失。
Q10 CO2真的能够实现“地下贮存”吗？
学生：听说减少温室效应的最好办法是把CO2深埋于地下。
博士：这就是“CO2回收和贮存技术”（CO2 Capture and Storage，CCS）。减少CO2 ，一方面要尽可能减少排放，另一方面也必须采用这项技术。
学生：已经投入使用了吗？
博士：日本在2000年启动了一项将CO2贮存在地下的国家工程。这项工程从2003年开始花了一年半的时间，把大约1万吨的CO2压入新泻县长冈市地下1100米深处，取得了成功。
学生：压入地下的CO2不会泄漏吧？
博士：要保证压入的CO2稳定地贮存在地下，当然需要时时进行监测。在实施压入工程的2004年10月，恰好遇上发生在新泻县中越地区的地震，在完成压入工程后的2004年7月，又发生了震源在新泻县中越冲的地震。两次地震，监测的结果都证明压入设备和地下的CO2没有出现异常。当然，要想在2015年全面使用这项技术，还需要对这项技术的环境安全性进行更深入的论证，并要研究如何进一步降低成本。
……
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