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全球变暖背景下,为什么“极寒”天气也变多了?

来源:十点科学

夏天变得一年比一年热,两极冰川面积不断减少,世界各地森林火灾越来越频繁,地球气候变暖的影响越来越明显。可是,许多人仍然在怀疑,地球的温度真的在升高吗?那为什么极寒天气也增多了?地球升温就是因为二氧化碳吗?气候危机下人类的前景到底怎么样?

在10月13日的“国际减灾日”特别直播中,中科院大气物理研究所魏科副研究员对此进行了全面介绍。一起来了解一下~

全球变暖背景下,极热和极寒一起出现

魏科介绍,这些年,新闻和时事进展经常会提到一个概念,叫作应对全球气候变化。这个话题所对应的最基本的科学问题,就是全球气温正在急剧增加。达到什么幅度呢,我们现在的温度,比100年前大概要高出1.1摄氏度。

很多人可能会觉得,1.1度不是一个特别大的温度变化,冬季温度升高一点,可能还挺好的。但实际上对于地球系统,我们要计算的不是一个地方的温度,而是全球平均温度。

这么大的地球,这么大的面积,理论上它的温度应该保持非常稳定,每年和每年、每天和每天,理论上差别不应该特别大。所以1.1度对于平均值是一个非常大的差别。这就相当于人会有一个稳定的正常体温,它上下会有一点波动,但如果高出1.1度就要特别谨慎,看看是不是发烧了。

现在最大的问题是地球不仅发烧了,而且它还正在持续发烧,不知道尽头在哪儿。这是很可怕的事情。

可是,在全球变暖的同时,我们又会听说,一些地方在遭遇极寒天气。这是怎么回事呢?

事实上,这是因为我们的地球非常大,所以任何时刻当我们看地球的温度时,总会有一些地方的温度比其他地方高,也总有些地方的温度比其他地方低。所以尽管全球温度在增加,但是不排除有些地方会出现短时间的极寒天气。

而且全球变暖还有可能让这种极端天气变得更为严重。因为天气过程是被温度、压强、风等等各方面因素共同影响的,如果整体温度增加,就很有可能产生异常的大气环流,进而就有可能造成极端高温,也有可能造成极端低温。

我们的地球之所以适合生存,是因为它不像其他行星,热的时候温度可以升高到零上几百度,冷的时候又降低到零下一两百度。地球的温度本来是相对稳定的,如果这种稳定性被破坏了,就容易出现极端情况。

全球变暖如何产生?主要还是因为二氧化碳

正如大家普遍知道的,全球变暖主要是因为二氧化碳这样的温室气体大幅度增加。

魏科解释,二氧化碳是一种重要的温室气体,之所以叫作温室气体,是因为它具有像温室一样的属性。我们看到,在温室大棚里边,如果把上面的草帘子揭开让阳光照进来,这时候里面的温度会比外面高。

之所以会出现这种结果,是因为太阳的辐射属于短波辐射,地面向外的辐射属于长波辐射。塑料大棚会让短波辐射透进来,但是会把长波辐射拦下来,结果就导致有更多热量进来,但出去的热量比较少,最终产生了温室效应。

二氧化碳这种温室气体产生的效果与塑料大棚类似。太阳短波辐射照到地面,然后地面向外发出长波辐射,二氧化碳会吸收这个长波辐射,造成增温效应。

而温室气体不仅包括二氧化碳,还有水汽和其他气体。因为这些温室气体的存在,我们的地球保持在一个比较舒适的温度,大概是零上15度左右。如果将大气中的温室气体去掉之后,地球的平均温度大概会降到零下13度左右,所以温室气体很重要。

但是现在的问题是二氧化碳越来越多,温室气体越来越多。我们把二氧化碳比作为地球外面的大被子,外面冰天雪地,被子里面很温暖,但是现在这层被子太厚了,由鸭绒的变成两层鸭绒的了。

事实上,二氧化碳变化的速度特别惊人。在过去100多年里,全球的二氧化碳含量已经增加了45%左右,现在逼近50%。如果往前看,在过去80万年里,全球温度虽然发生了沧海桑田的变化,但二氧化碳变化的幅度总是有一个上限和下限,从来没超过300,从来没低于170。但是在最近过去的100年,这个数值从低于300一直提高到410多,像2020年5月份就达到了417左右,这是一个非常恐怖的数字。

这些二氧化碳中的绝大部分来自化石燃料的燃烧过程,比如我们烧煤、石油、天然气的过程都会快速产生大量二氧化碳。这些化石燃料在地质层里面形成需要上千万年甚至上亿年的时间,结果我们一把火烧掉它们,只是几秒钟、几分钟的事,这个过程把二氧化碳迅速释放出来,就是现在二氧化碳排放增多的主要原因。

减少二氧化碳排放,根本措施是使用新能源

既然二氧化碳等温室气体的增多是气候变暖的罪魁祸首,我们是否可以采取一些措施减少二氧化碳呢?

魏科介绍,现在全球应对气候变化的思路包括大规模种树,也就是通过自然的解决方案,来提高对二氧化碳的吸收能力。

比如我国是温室气体排放最多的国家,但是我们希望通过植树造林,把排放的二氧化碳固定下来。所以在过去10年,我们国家植树造林的面积增加了7千万公顷,居世界第一,而且我们也在努力提高这些人造林固定二氧化碳的能力(数据来自北京林业大学刘晓东教授)。

但是因为碳排放总量太大,光靠植树造林达不到要求。而且植物的吸收能力是有上限的,这个上限远远低于我们期望能够减少的部分(隔了好几个数量级),所以植物虽然可以起到一定的作用,但远远不足。

魏科表示,自己计算了一个人需要种多少棵树才能抵消一天活动的碳排放量。结果发现,假如不开车,将自己一天的各种活动都转换成碳排放量后,大概需要种220多棵树,如果开车则需要种一千多棵树才能抵消掉自己的碳足迹。

所以这时候最重要的是能源产业的变化,从源头根本性减少二氧化碳排放。我们现在主要依靠火力发电,包括做饭、汽车,利用的主要都是化石燃料,未来要把化石燃料的产业全面转移到可再生能源去,包括太阳能、风能、水电、核电等,尤其风能和太阳能是最有潜力的两种能源。

事实上,我们国家最近这些年来一直在积极应对气候变化。前几天我们国家已经做出承诺,让碳排放在2030年之前达到峰值,到2060年达到碳中和。

这是一个非常严峻的挑战。挑战高到什么程度呢?我们可以通过对比来理解:去年的全球碳排放量达到了历史最高值,今年全球疫情,封国封城,全球碳排放量大概降低了多少呢?数据表明,今年4月份的降低非常大,大概有14%,如果计算整个全年,大概会降低4%~7%。

而为了实现二氧化碳减排的目标,把全球温度升高控制在1.5度以内,从2020年到2060年,我们每年的二氧化碳排放量都需要减少7.5%左右。所以这是一个非常巨大的挑战。

今年9月份,联合国和世界气象组织共同发表了一个报告,叫作《团结在科学之下2020》。报告呼吁,在后疫情时代,我们不能又恢复到原来的那种发展方式,而是要彻底向新能源转型。

以前新能源发展不起来是因为新能源太贵,太阳能、风能成本太高,商业机构不愿意去投资。但是过去10年,太阳能和风能成本大幅度降低,比如现在太阳能板的成本是10年前的大概20%,降低非常快,所以风能和太阳能的成本甚至可以和火电的成本相提并论了。

现在需要的就是把原来的能源方式切换到新能源,这是一个全球性的产业,对于各种商业机构来说,意味着巨大的产业投资机会。

清华大学有一个估算,如果要实现我们国家的减排目标,从2020年到2060年,中国新能源方面的投资将达到100万亿人民币。欧洲这些年提出的目标是每年投资大概2600亿欧元。

在面对这种经济转型的时候,如果能够目光长远,调动起各种社会机制,会形成完全不同的局面。

全球合作应对,未来仍然是“非常光明”的

个人在面对自然时有时候会觉得无能为力,好像自然完全主宰了我们,但实际上经过过去这么多年的发展,我们人类已经成为影响这个星球最主要的力量。

地质学家认为,以前是侏罗纪、白垩纪,但是从1945年之后,我们人类社会已经进入了一个叫作人类世的时代。

进入人类世之后就意味着,人类活动对整个地球的基本状况有了很大的作用。人类如果要破坏地球的话,会产生很大的影响;但是如果全球一起努力建设地球的话,也容易起到很重要的作用。

从今年疫情来看,要应对这样一个全球性的灾难,唯一靠谱的方法就是科学应对。对于全球变暖这样大的环境危机,唯一的正确思路也是通过科学性的指导,全球共同来应对。

“如果做到这一点,相信未来还是非常光明的。”魏科最后说到。

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