環境與生態

全球暖化假性暫停

過去10年全球氣溫的上升速度減緩,但並不代表暖化效應就此打住,氣候危機依然在不久的將來等著我們。

撰文/曼恩(Michael E. Mann)
翻譯/張雨青

環境與生態

全球暖化假性暫停

過去10年全球氣溫的上升速度減緩,但並不代表暖化效應就此打住,氣候危機依然在不久的將來等著我們。

撰文/曼恩(Michael E. Mann)
翻譯/張雨青

美國《華爾街日報》的標題寫著:「氣溫已經持平15年,沒人能給出合理的解釋。」英國《每日郵報》則報導:「全球暖化可能『暫停』超過20年,消失的北極海冰又回來了。」這類令人安心的言論充斥各大媒體,但它們澈底誤導了大眾。全球暖化未曾稍歇,仍是迫切的課題。

數據顯示,地表平均溫度的上升速度呈減緩趨勢,這就是誤解的根源。這一現象常被解讀成「暖化暫停」,但話其實不該這麼說,因為氣溫還在攀升,只是沒有上一個10年那麼快。重點是,全球將來會如何暖化,短期的減速預告了什麼?

這類問題要由聯合國跨政府氣候變遷研究小組(IPCC)負責回答。基於上述數據,IPCC在2013年9月的報告中調降了一項關於未來暖化的預估。IPCC每隔五到七年會發佈一次氣候預估,這攸關著全球氣候政策的動向,因此哪怕只有小小的改變,都能讓大家為了地球暖化速度多快以及我們還有多少時間阻止暖化等問題爭論不休。IPCC在2013年的報告中沒有說明暖化的影響或如何減緩,而是在今年3月的報告中提出。但我在今年報告出來前已做了些計算,應該能回答這些問題:世人若持續以目前的速度燃燒化石燃料,環境的喪鐘將於2036年響起。暖化的「假性暫停」或許能讓地球稍稍喘息,多給我們幾年設法降低排放溫室氣體,阻止大限來臨,但只是杯水車薪。

曲棍球桿,全球暖化論戰爭端

2001年,IPCC發表了一張我參與繪製的圖,世人的目光即被戲劇般的全球暖化所吸引。這張圖後來被稱為「曲棍球桿」,以歷史氣溫變化繪製而成,曲線由左而右形成略往下降的桿身,顯示北半球氣溫有將近1000年的時間僅微幅變動;右端的桿頭往上翹,呈現19世紀中葉起史無前例的驟升態勢。此圖一出,便成為氣候變遷爭議的眾矢之的,而我也無奈成了公眾人物。IPCC在2013年9月的報告中把球桿圖再往歷史延伸,推估近期的暖化可能至少是1400年來所未見。

地球在上個世紀雖已歷經不尋常的暖化,但還會暖化到什麼程度?要估算出來,我們必須先知道,在人類造成大氣中以二氧化碳為主的溫室氣體不斷攀升之際,氣溫將如何隨之變化?科學家稱這種對應性為「平衡氣候敏感度」(equilibrium climate sensitivity, ECS)。ECS用來衡量溫室氣體的暖化效應,表示大氣中二氧化碳濃度倍增且氣候趨於穩定(達到平衡)之後,地表的預期暖化程度。

全球在工業化前的二氧化碳濃度約為280ppm(1ppm為百萬分之一),科學家預期,各國若繼續我行我素、不節制化石燃料的使用,以現今使用速度來看,本世紀末二氧化碳濃度會翻漲成雙倍,約560ppm。大氣對二氧化碳的增加越敏感,ECS就越高,溫度上升越快。給個特定的化石燃料排放模式,就能用ECS簡要呈現預期的暖化量。

要定出確切的ECS頗為困難,因為暖化受到雲層、冰雪及其他因子的回饋機制所影響,可能產生何種確切的效應,不同氣候模式會導出不同結論。其中最重要的可能是雲層,既能擋掉入射的陽光產生冷卻效應,又能吸收一部份地球往太空發散的熱能而產生暖化效應。這些效應何者佔上風,端看雲層的型態、分佈與高度而定,這些是氣候模式難以預測的。其他回饋因子則攸關大氣暖化後將含有多少水氣,以及海冰與大陸冰原將融化得多快。

由於這些回饋因子本身具不確定性,IPCC會把ECS定在某個範圍,而非單一數值。IPCC在第五次2013年9月的評估報告中把ECS定在1.5~4.5℃,下限從第四次2007年評估報告所定的2℃再往下調,依據的是一條薄弱的線索:過去10年地表暖化減速,沒錯,正是那「假性暫停」。

我和許多氣候科學家都認為,單看短短10年不足以準確衡量全球暖化,IPCC受這短期數據的影響過了頭。況且,暖化減速的理由雖然眾說紛紜,但無一否認氣溫有繼續上升的跡象,例如,過去10年火山爆發所累積的效應,包括位於冰島、原文名字超難唸的艾雅法拉(Eyjafjallajokull)火山,對地表造成的冷卻效應可能超乎大多數氣候模式所預期。還有太陽輸出能量的減少,幅度雖小但可察覺,然而IPCC的模擬並未把這點納入考量。海洋吸熱量的自然變動或許也不容忽視。上個10年的後半,熱帶太平洋的東部和中部持續發生反聖嬰現象,使地表溫度維持在平均值以下約0.1℃,此幅度對長期全球暖化而言微不足道,對10年尺度的短期效應卻十分重大。最近還有一說,認為是北極氣溫取樣不完全,導致低估了地球的實際暖化程度。

這些對於暖化減緩的推測,沒有一項意味著氣候對溫室氣體的敏感度降低,而其他測量結果同樣不支持IPCC把ECS的下限調低至1.5℃。綜合各種跡證顯示,最合理的ECS應接近3℃。事實上,IPCC自己在第五次評估報告中採用的氣候模式,甚至得出更高的3.2℃。換言之,不論是IPCC調降ECS下限還是假性暫停,對於預測未來地球的氣候恐怕都沒有多大的意義。

然而為了便於討論,我們姑且接受IPCC的官方數字。若ECS果真比以往認定的低了0.5℃,這意味什麼?照常燃燒化石燃料的風險會有所改變嗎?地球大限又會多快到來?

2036年,關鍵時刻倒數計時

多數科學家認同,氣溫一旦比工業化前高出2℃,文明將全面遭受危害,糧食、飲水、人類健康、土地資源、國家安全、能源與經濟繁榮無一倖免。若我們不加節制繼續排放二氧化碳,這種情況何時會發生?ECS可做為指標。

科學家調查可能的氣候情境時,會採用所謂的「能量平衡模式」(energy balance model)。最近我把不同ECS代入,計算出假想的未來氣溫。此氣候模式能算出當火山與日照等自然因子,以及溫室氣體、氣溶膠污染物等人為因子改變時,氣溫如何變化。(儘管不少人批評氣候模式,但它們畢竟立基於物理、化學及生物學,我們可據此適當描述氣候系統如何運作。而且氣候模式也有實質貢獻,例如,數10年前模式已精準預測近年來的實際暖化情況。)

接下來,我假設溫室氣體排放量維持過去水準,把模式在IPCC定出的ECS下限(1.5℃)與上限(4.5℃)之間反覆運算,結果ECS為2.5℃與3℃時的曲線和儀器觀測值最為吻合。過低(1.5℃)與過高(4.5℃)的ECS曲線則和近年來的儀器觀測值完全不符,明顯不切實際。

令我訝異的是,我發現當ECS為3℃時,地球將於2036年跨越暖化2℃的死亡交叉點,距今不過22年。當ECS降為2.5℃時,地球將於2046年跨越門檻,只延後了10年(參見40、41頁圖)。因此,就算我們接受較低的ECS,也不代表全球暖化已告一段落,甚至連暫停都稱不上。充其量只是爭取到短暫的時間,我們或許能利用這寶貴的時間,設法阻止地球跨越門檻。

405ppm,大限之前搶救尚可為

這些發現提供了一些趨吉避凶的線索。ECS為3℃意味著,若要使全球暖化永不超過2℃,我們必須讓二氧化碳濃度遠低於工業化前的兩倍,也就是要往450ppm靠攏。諷刺的是,若大量減少燃煤,雖能降低二氧化碳排放量,卻也連帶使大氣中遮蔽日照的氣溶膠(如硫化物顆粒)減少,二氧化碳的安全線必須進一步壓低至405ppm左右。

大限離我們越來越近。大氣中的二氧化碳濃度於2013年短暫觸及破紀錄的400ppm,而根據地質記錄,這恐怕也是數百萬年來頭一遭。要避免跨越405ppm的門檻,幾乎得立即停止燃燒化石燃料。要避免跨越450ppm的門檻,全球碳排放只能再容許上升幾年,接著就必須每年下滑幾個百分點,這可是艱鉅的任務。要是ECS確實為2.5℃,事情會好辦些。

即便如此,我們仍有充份理由擔心。把二氧化碳控制在450ppm以下可避免暖化超過2℃,這個結論是以狹義的氣候敏感度為依據,只考慮氣候系統中的所謂「快速回饋」機制,例如雲層、水氣與海冰融化的變化。有些氣候科學家認為,較緩慢的回饋機制例如大陸冰原的變化也必須納入考量,包括美國航太總署哥達德太空研究所前所長韓森(James E. Hansen)在內的許多人堅信,當這些因素也納入考量,我們就有必要使二氧化碳濃度回到20世紀中葉的低水準,大約350ppm。這需要大規模採用昂貴的「空中捕捉」技術,才能有效把二氧化碳從大氣中移除。

況且,「只要暖化低於2℃就安全」的說法頗為主觀,是以全球多數地區何時將暴露於可能的不可逆氣候變遷之下的角度來看,但破壞性的氣候變遷已發生在部份地區。北極海冰消失與永凍土融化正嚴重危及當地居民與生態系,低窪島國受海平面上升與海岸侵蝕所苦,國土與淡水正在消失。對這些地區而言,當前的暖化效應加上已排放的二氧化碳,勢必將進一步導致至少0.5℃的暖化,氣候變遷危機現在就已成形。

讓我們祈禱氣候敏感度真的降至2.5℃。若真如此,我們便有審慎樂觀的空間,也會因我們能使地球遠離無法彌補的傷害而感到鼓舞。但前提是,我們得立即減少仰賴化石燃料產生能源。