50年前《自然》雜志發(fā)表英國(guó)科學(xué)家論文，揭示“人為二氧化碳排放與溫室效應(yīng)”

Carbon Brief網(wǎng)站2022年9月1日發(fā)表英國(guó)氣象局哈德利中心和?？巳卮髮W(xué)氣候影響研究負(fù)責(zé)人Richard Betts教授的文章，題目是：The 50th anniversary of a remarkable global-warming prediction（全球變暖預(yù)測(cè)50周年）。

 

今天是一篇關(guān)于全球變暖的杰出研究論文發(fā)表50周年。這篇論文由氣象學(xué)家約翰·索耶（John S Sawyer FRS，1916-2000）撰寫(xiě)，題為“人為二氧化碳與溫室效應(yīng)”，1972年發(fā)表在《自然》雜志上。論文討論了人類活動(dòng)導(dǎo)致全球變暖的一些關(guān)鍵概念，并對(duì)未來(lái)全球變暖做出了最早的預(yù)測(cè)：到20世紀(jì)末，氣溫將上升0.6攝氏度。索耶的計(jì)算結(jié)果證明，在他的論文發(fā)表后的幾十年里世界將如何變暖，只是對(duì)溫升的程度稍微高估了一點(diǎn)。他在論文中指出，“盡管大氣體量巨大，氣候系統(tǒng)所涉及的能量非常巨大，但人類活動(dòng)的影響“正在接近無(wú)法完全忽略的程度，可能是氣候和氣候變化的因素”。

 

氣候變化研究的先驅(qū)

 

約翰·索耶是英國(guó)氣象局的一名氣象學(xué)家，在第二次世界大戰(zhàn)期間開(kāi)始擔(dān)任皇家空軍的技術(shù)官員，后來(lái)成為研究總監(jiān)。在眾多職位中，他曾擔(dān)任世界氣象組織大氣科學(xué)委員會(huì)主席，并于1962年當(dāng)選為皇家學(xué)會(huì)院士，并于1963年至1965年擔(dān)任皇家氣象學(xué)會(huì)主席。

 

索耶的論文借鑒了幾位氣候科學(xué)先驅(qū)的工作。他討論了全球碳循環(huán)的原理、工業(yè)發(fā)展作為大氣中二氧化碳濃度上升驅(qū)動(dòng)因素的作用，以及如何影響全球溫度。他指出，“工業(yè)發(fā)展最近一直在以不斷增長(zhǎng)的速度進(jìn)行，因此人類活動(dòng)二氧化碳的排放呈指數(shù)增長(zhǎng)”。

 

索耶的論文展示了夏威夷莫納羅亞（Mauna Loa）的大氣二氧化碳“基林曲線”圖的早期版本。由于全球植被和海洋吸收了一半的二氧化碳，二氧化碳在大氣中的累積速率約為排放速率的一半。

 

他還引用了瑞典氣象學(xué)家伯特·博林（Bert Bolin）的觀點(diǎn)（博林后來(lái)成為了政府間氣候變化專門委員會(huì)的第一任主席），估計(jì)到20世紀(jì)末大氣二氧化碳濃度將上升25%。

 

早期預(yù)測(cè)

 

索耶的論文解釋了二氧化碳上升使氣候變暖的一些關(guān)鍵過(guò)程，包括溫室效應(yīng)的原理和增加的水蒸氣作為變暖反饋的作用。他寫(xiě)道：“由于二氧化碳是參與大氣輻射交換和地球熱量輻射的主要?dú)怏w之一，大氣中二氧化碳含量的變化可能會(huì)影響這一過(guò)程。”他將額外的二氧化碳描述為“使地球保持溫暖的毯子”。索耶還引用了氣候建模先驅(qū)真鍋淑郎（Syukuro Manabe）的工作，真鍋于2021獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

 

真鍋曾計(jì)算出，大氣中二氧化碳濃度增加一倍將導(dǎo)致全球氣溫升高2.4攝氏度。結(jié)合博林提出的二氧化碳上升25%的觀點(diǎn)，索耶預(yù)測(cè)到20世紀(jì)末全球氣溫將上升0.6攝氏度。他指出，這將“比近幾個(gè)世紀(jì)的氣候變化略大”。這一變暖預(yù)測(cè)特別值得注意，因?yàn)樗窃诋?dāng)時(shí)過(guò)去20年全球氣溫略有下降之后發(fā)表的。盡管地球在20世紀(jì)上半葉已經(jīng)變暖——工程師和業(yè)余科學(xué)家蓋伊·卡倫達(dá)（Guy Callendar）將其歸因于二氧化碳的上升——但到了20世紀(jì)60年代，氣候科學(xué)家注意到變暖趨勢(shì)實(shí)際上已經(jīng)逆轉(zhuǎn)。索耶高調(diào)預(yù)測(cè)氣候變暖的回歸是完全正確的——全球氣溫確實(shí)在20世紀(jì)70年代開(kāi)始再次上升。

 

但是，索耶的分析沒(méi)有包括其他溫室氣體（GHG）的影響，如甲烷、一氧化二氮、臭氧和氟氯化碳（CFC）。另一方面，他還忽略了空氣污染中的氣溶膠顆粒的影響，總的來(lái)說(shuō)，這些顆粒通過(guò)將一些太陽(yáng)輻射反射回太空而起到冷卻作用——包括這些將降低他預(yù)測(cè)的變暖。因此，忽略非二氧化碳溫室氣體和氣溶膠對(duì)研究結(jié)果的總體影響很小。

 

然而，自那時(shí)以來(lái)，溫室氣體的持續(xù)排放導(dǎo)致了全球進(jìn)一步的變暖，而且?guī)缀鯖](méi)有跡象表明這種情況正在緩解。政府間氣候變化專門委員會(huì)現(xiàn)在非常清楚，需要在減排和適應(yīng)兩方面采取緊急行動(dòng)，以維持“所有人的宜居和可持續(xù)未來(lái)”。索耶已于2000年9月去世，所以他活著的時(shí)候已經(jīng)看到他的預(yù)言基本上實(shí)現(xiàn)了，他在1972年論文到現(xiàn)在仍然是經(jīng)典之作。