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地球的气候一直在变化。冰期来过、去过。温暖时期让antarctica的森林生长起来。
但是现在发生的事情不同: 不是因为气候在变化, 而是因为它速度在变化。
在过去的150年里, 全球平均温度上升了约1.1°C。这可能听起来很小, 但从最后的冰期到现在: 当北美洲的大部分被冰川覆盖时, 两者之间的温度差距只有大约5°C。
在这个课程中, 我们将审查证据, 理解机制并进行 крит性思考。
你知道什么?
在我们深入之前,让我们了解一下你的起点。
地球如何保持温暖
温室效应
温室效应本身并不是一个坏事。没有它, 地球的平均温度将约为-18°C(0°F): 太冷了, 不能存在液态水或我们所知道的生命。
这里是它是如何工作的:
1. 太阳发送能量到地球, 以可见光的形式。
2. 地球表面吸收这些光线并重新辐射为红外辐射(热)。
3. 大气中的某些气体: 二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)、水蒸气(H₂O)、和氮氧化物(N₂O): 吸收这些红外辐射而不是让它们逃离到太空。
4. 这些气体重新辐射热量, 在所有方向上, 包括向地球表面的反方向。
这就是我们的行星保持在大约15°C(59°F)的可居住平均温度。
担忧的不是温室效应本身: 而是我们正在加强它, 通过将更多这些气体添加到大气中。
证据所表明的
气候变化的证据
气候科学是建立在多条独立证据线上的。这里是主要的证据：
冰芯：科学家们在南极和格陵兰的冰盖上钻孔，提取含有古老大气的圆柱形冰，这些气泡让我们能够测量CO₂和温度，回溯800,000年。数据显示，CO₂和温度始终保持一致：而当前的CO₂水平远高于这800,000年记录中的任何水平。
Keeling曲线：1958年，查尔斯·戴维·基林开始在夏威夷的马ونا罗亚山观测站测量大气CO₂。他的测量显示，从315ppm上升到今天的超过420ppm，呈现出由季节性植物生长引起的独特锯齿状模式。
温度记录：从1850年开始的温度计记录显示，出现了明显的升温趋势，尤其是从1980年以后。过去的十年都是历史上最热的年份。
海平面上升：自1900年以来，全球海平面上升了20厘米（8英寸），并且速度加快。这是由两个来源引起的：热膨胀（热水会占用更多空间）和融冰。
冰川后退：世界各地的冰川正在缩小。蒙大拿州的格陵兰国家公园在1850年有150个冰川；今天只有不到25个冰川仍然存在。
海洋酸化：大气中约30%的CO₂被海洋吸收。这种气体形成碳酸，使水变酸：自工业前时代以来，酸度增加了26%。这对珊瑚礁和贝类有威胁。
我们释放的碳
人类改变大气的方式
在数百万年前，碳以煤、油和天然气的形式在地下被锁定：这是古老植物和海洋生物的遗骸，在地质时间尺度上被埋藏并压缩。
工业革命开始时（大约1760年），我们开始挖掘这些化石燃料并将其用于能源。燃烧碳基燃料将碳与氧气结合，释放出CO₂进入大气。
数字：
- 工业革命前的CO₂约为280 ppm
- 当前CO₂：超过420 ppm：增加了50%
- 人类每年释放大约36亿吨的CO₂
其他主要的温室气体来源：
- 森林砍伐：树木吸收CO₂。砍伐它们会消除一个碳汇并释放存储的碳。
- 农业：稻田和畜牧业产生甲烷。肥料释放氮氧化物。农业占全球排放的约10%。
- 水泥生产：制备水泥会从大理石中释放CO₂。它占全球排放的约8%。
自然的碳循环将碳移动到大气、海洋、土壤和生物体之间。但是，我们已经打断了这个循环，通过将安全地在地下储存了数百万年的碳重新添加到活动循环中。
接下来的情况
全球变暖的后果
气候变化不仅仅是温度升高。它触发了一系列相互关联的效果:
海平面上升:水体加热融化的冰盖可能使海平面在2100年上升0.3到1米。有着数百万人口的海岸地区将受到影响。
极端天气: warmer air中的水汽增加导致更强烈的降雨和洪水。更高的海洋温度推动更强的飓风。干旱在干燥地区加剧。
生态系统扰动:物种必须迁移、适应或面临灭绝。珊瑚礁在更温暖、更酸性的水中变白并死亡。生长季节发生变化，影响农业。
反馈循环
有些全球变暖的后果实际上会导致更多的变暖:这些被称为正反馈循环(这里的正指的是自我强化,不是好事):
- 融化冻土:北极冻土含有古代有机物质的巨量甲烷和二氧化碳。随着北极变暖，这些冻土开始融化并释放这些气体，这些气体导致更多的变暖，融化更多的冻土。
- 冰-辐射率反馈:白色的冰能反射阳光。当冰融化时，它暴露了暗色的海洋或土地，这些物质吸收更多的热量，融化更多的冰。
- 水汽反馈: warmer air中的水汽增加本身就是一种温室气体，捕获更多的热量。
我们能做什么
应对气候变化的方法
有着强烈科学共识：气候变化是真实的、由人类造成的、严重的。但是，关于应对措施的最佳方式存在真实、正当的争议。以下是主要的类别：
减排：减少排放：
- 可再生能源（太阳能、风能、水电、地热）
- 核电（碳排放为零，但引发废物和安全问题的关注）
- 电动化交通
- 能源效率改进
- 减少森林砍伐
适应：应对已经在进行中的变化：
- 建设海滨墙和防洪防护设施
- 开发耐干旱作物
- 转移易受影响的社区
- 改进极端天气的早期预警系统
碳捕集：将二氧化碳从大气中重新吸收：
- 森林再造与土壤碳固定
- 直接从大气中捕获技术（目前昂贵且能耗密集）
- 增强矿物风化
政策方法：
- 碳税或交易制
- 国际协议（巴黎协定）
- 排放的法规
- 对清洁能源的补贴
个人与系统性辩论：
一些人认为个人选择（开车少一点、吃少一点的肉、减少浪费）最为重要。另一些人则认为系统性变化：政策、基础设施、技术：是唯一能在大规模上奏效的途径。绝大多数专家都认为两者都需要。
你会记住什么？
结束语
今天我们讨论了很多内容：
- 磁场效应及其重要性
- 证明气候变化是真实且加速的多条证据
- 人类活动如何扰乱碳循环
- 后果与放大温室效应的反馈循环
- 正在提出的与辩论中的解决方案范围
气候科学是基于物理学、化学、地质学、生物学以及来自每个大陆和大洋的数据。理解它需要精确地使用证据为基础的思维方式，这正是做好科学研究所需的。