地球/4l. 地球的氣候及其變化
簡而言之，天氣和氣候之間的區別是時間。天氣是指地球大氣層在短時間內的狀況，而氣候是指大氣狀況在長時間內的變化。在科學中，氣候是指長期多年研究中天氣的平均模式。由於地球的天氣模式每天、季節性以及數十年內都會發生變化，因此氣候很重要，因為它可以讓你看到可能影響未來決定的整體趨勢。
1967 年，一位名叫 詹姆斯·漢森 的年輕研究員來到紐約市。漢森是一位數學和物理學方面的優秀學生，他曾在愛荷華大學加速學習，並在東京大學度過了一年，在那裡他繼續對金星富含二氧化碳的大氣層感興趣並進行研究。對天文學感興趣的歷史時期一定很令人興奮，因為 NASA 測試了其新的 土星五號火箭，將人類送往月球。漢森受僱於 戈達德太空飛行中心 的一個新部門，該部門是 NASA 專門用於將美國送入太空的分支機構。戈達德太空飛行中心以美國火箭科學家 羅伯特·戈達德 命名，位於華盛頓特區附近，並與 哥倫比亞大學 合作建立了一個新組織，以便促進對 NASA 太空探索產生的新科學資料的學術研究。 戈達德空間研究所 位於曼哈頓第 112 街與百老匯大道交匯處，與 湯姆餐廳 同處一棟大樓，湯姆餐廳出現在 1990 年代流行的電視劇 《宋飛正傳》 中，並催生了 蘇珊娜·維加 的熱門歌曲。本質上，這不是政府資助的太空科學研究專案的典型地點。然而，與哥倫比亞大學的學生和來自華盛頓特區的訪問科學家的理想合作，導致了一個創新的中心，用於研究從外太空收集的大量資訊，併發射了更多專門的和複雜的衛星和太空任務。詹姆斯·漢森在這個小型研究所很自在，並繼續從他位於繁華城市街道上方的辦公室研究金星的大氣層。1981 年，他升任戈達德空間研究所所長，他的注意力轉向地球及其大氣層的研究。
詹姆斯·漢森 和他的大氣物理學家團隊在 1981 年的《科學》雜誌上發表了一篇最具預言性的科學論文：大氣二氧化碳增加的氣候影響。在本文中，作者檢查了自 1880 年代以來記錄的溫度歷史記錄，發現地球的全球整體溫度在整個世紀中都有所上升，從 1880 年到 1980 年，溫度上升了 0.4°C。該團隊對二氧化碳上升的氣候效應做出了幾個重要的預測。他們預測，從 1980 年到 2080 年，全球氣溫將上升約 2.5°C，到 2000 年將升溫 0.6°C，到 2030 年將升溫 1.0°C。這項研究具有前瞻性，因為它提供了一種可以檢驗的預測。在論文發表 20 年後的 2000 年，全球氣溫記錄顯示，與基線（1951-1980 年）相比，升溫了 0.4°C，到 2020 年，升溫幅度超過了 1981 年論文中預測的升溫幅度，介於 0.8 到 0.9°C 之間，遠遠超過了到 2030 年達到 1°C 全球變暖的預測，甚至比 1981 年論文中的預測更快。
這篇論文遭到了一些科學家的質疑，並且當時大多數新聞媒體都沒有注意到它。如今，這篇論文的知名預測受到整個科學界的推崇，與愛因斯坦一個世紀前的星體預測相媲美。詹姆斯·漢森 在 1988 年的情況發生了變化，當時他被要求在 參議院能源和自然資源委員會 的會議上發言。這些精選的參議員制定了關於從美國政府擁有的土地上開採化石燃料的聯邦政策，並制定了關於公民能源法規的政策，例如為汽車效率制定能源標準。漢森 向政治家發表的講話當時被當時的報紙廣泛報道，他關於全球氣溫上升的圖表登上了 《紐約時報》 的頭版。氣候變化的風險及其對地球造成的危險導致 聯合國 在同年建立了 政府間氣候變化專門委員會 (IPCC)，這是一個國際專家小組，負責審查地球不斷變化的氣候，併發布關於地球全球氣溫觀測到的變化的綜合報告，以及報告各國應對氣候變化的各種舉措。
自詹姆斯·漢森 的團隊來自 戈達德空間研究所 報告全球氣溫上升 40 年來，人們對追蹤全球變暖進行了大量投資，這些投資既來自氣象站，也來自越來越複雜的衛星對海洋和陸地表面溫度的監測。目前，過去 19 年中的 18 年是有記錄以來最熱的全球氣溫，自 1981 年以來的 40 年中，全球氣溫急劇上升。氣候變暖導致海平面突然變化，出現沿海洪水、海冰減少、冰川消失、乾旱以及森林火災風險上升。自 1981 年以來，氣候引起的死亡（火災、氣旋、熱浪）造成的死亡人數以及二氧化碳和其他空氣汙染物的上升也急劇增加。公眾輿論表明，人們越來越擔心氣候變化的真實危險，從 1998 年的 25% 的美國人嚴重擔憂到 2016 年的 41%。[1] 還存在著明顯的年齡差距，55 歲以上的美國老年人最不關心氣候變化的風險，而 18 至 34 歲的美國人則最關心。[2]。
聯合國於1945年在第二次世界大戰結束後成立，是一個政府間組織，其任務是維護國際和平與安全，促進國家之間的友好關係，並幫助地球上國家之間的國際合作。自成立以來，由於各個國家及其領導人之間存在的權力分散和專制性質，聯合國在其任務中一直面臨挑戰。雖然聯合國未能結束地球上的戰爭，但它在衝突和內戰時期維護國家之間的和平方面做得很好。1988年，隨著政府間氣候變化專門委員會 (IPCC) 的成立，聯合國增加了新的目標，承擔了新的角色，試圖解決二氧化碳危機，透過與政府合作頒佈法律和法規來限制或終止二氧化碳排放到大氣中。1992年，聯合國氣候變化框架公約 (UNFCCC) 成立，1997年，京都議定書作為一項減少二氧化碳排放的國際協議簽署。然而，美國從未簽署京都議定書，儘管大多數國家同意減排，但美國缺乏支援導致全球支援不斷下降，加拿大在2012年退出了該協議。與此同時，日本、紐西蘭和俄羅斯在持續到2020年的第二輪協議中沒有提出新的承諾。2016年簽署的巴黎協定旨在透過將全球氣溫升幅控制在比工業化前水平高出2攝氏度以內，加強全球應對氣候變化的行動。儘管目標宏偉，但巴黎協定被認為無效，而且鑑於全球氣溫已經在迅速上升，巴黎協定很可能失敗。排放最多二氧化碳的主要工業化國家未能實施政策來實現承諾的二氧化碳排放目標，2015年、2016年和2018年，大氣中二氧化碳濃度增長率增加到每年約3.0 ppm，這一資料來自夏威夷莫納羅亞天文臺的記錄。2017年，唐納德·特朗普當選為美國第45任總統後，美國通知聯合國，該國將退出巴黎協定。自1988年以來，未能實現任何一項承諾導致您呼吸的空氣中二氧化碳平均上升了17% (從1988年的351 ppm上升到410 ppm)。2015年，一名記者採訪了已經退休的 NASA 資深科學家詹姆斯·漢森，他對減少二氧化碳排放的呼籲仍然強烈。 “這真的令人尷尬，作為一名科學家，你最終會意識到，政治家並沒有理性地行動。”[3] 事實上，他的評論非常真實，因為決策者已經證明他們無法大幅減少地球大氣中排放的二氧化碳總量。
政治家可以透過執行三個簡單的行動來大幅減少二氧化碳排放，首先，取消其國家內政府控制的化石資源的銷售，其次，對向大氣排放二氧化碳的公司徵收費用，第三，禁止碳氫化合物能源發電以生產電力，用核能、水力發電大壩、太陽能和風力發電場取代發電。然而，政治家從碳氫燃料的銷售和分配中獲得了大量經濟利益，例如競選捐款，併為了保持權力，維持了這些大氣汙染物的持續使用現狀。
地球會變得多熱？
[edit | edit source]由於對大量天氣資料進行多年收集後的平均值進行分析的性質，氣候變化的研究很複雜。由於氣象站數量隨著時間的推移不斷增加，人類記錄了地球表面溫度波動的巨大變化，因此每天最高氣溫和最低氣溫的記錄呈指數級增長。2010年，物理學教授理查德·穆勒和他的企業家女兒伊麗莎白·穆勒共同創辦了伯克利地球，他們都對聯合國組織的氣候科學家小組報告的全球氣溫上升持懷疑態度。作為一家獨立的非營利組織，伯克利地球小組獨立重新分析了天氣記錄，以尋找資料選擇、資料調整、氣象站質量差和城市熱島效應（由城市土地表面不斷增加引起）的潛在偏差。獨立研究的結果證實了聯合國小組專家發現的相同結論。許多其他科學組織重新分析了可用資料，所有這些分析都表明，過去一個半世紀以來，地球大氣正在明顯變暖。科學就是要不斷檢驗，對可用資料的持續科學重新評估不斷證實了地球全球氣溫的上升，但隨著大氣中二氧化碳含量的增加，地球大氣會變得多熱？
對不斷增加的二氧化碳的敏感性是正在進行研究的主要關注點。氣候學家使用歷史資料和氣候模型估計了全球氣溫升幅，範圍在1.5°C 到 4.5°C 之間，即工業化前二氧化碳濃度增加一倍至 560 ppm（2020 年，夏威夷為 410 ppm）。大多數研究表明，到 2060 年，全球氣溫將上升 3.1°C。這意味著鹽湖城最冷的 12 月份的平均最高氣溫為 44 華氏度，最低氣溫為 36 華氏度，高於積雪所需的冰點溫度。該市夏季氣溫超過 100°F 的天數將大幅增加。
估計或預測氣候的挑戰之一是瞭解二氧化碳變化導致全球氣溫上升所需要的時間。例如，科學家定義了三種測量氣候敏感性的方法。平衡氣候敏感性 (ECS) 模型表明，二氧化碳濃度增加和全球氣溫上升之間存在很長的間隔，因為地球海洋吸收了熱量。它考慮到海洋熱量吸收將達到平衡，這可能會導致溫度上升速度更快。瞬態氣候響應 (TCR) 模型將二氧化碳增長限制在每年 1%（基於歷史增長），並假設海洋將繼續作為大氣中不斷上升的熱量的匯，並且與大氣保持不平衡。地球系統敏感性 (ESS) 模型試圖包括負反饋和正反饋，例如，由於海冰和積雪融化導致地球反照率降低（導致海洋和陸地表面吸收更多陽光）、野火增加（釋放更多二氧化碳）以及地球植被變化，以及北極甲烷氣體的釋放。地球雲層變化也會影響這些估計，因為雲層可能會隨著溫度升高而增加（導致溫度下降），儘管目前衛星資料缺乏這方面的直接證據。每種模型導致估計的全球氣溫上升幅度略有不同，但大多數都在 1.5°C 到 4.5°C 的範圍內，因此，2016 年簽署的巴黎協定將氣溫升幅控制在 2°C 以下的目標雄心勃勃。
將全球氣溫上升預測到 40 年後可能顯得過於先見之明，但你和你家人很有可能將在不久的將來生活在這個新的溫暖氣候中。接下來的 40 年將最終決定隨後的 40 年的發展軌跡。如果任其增加，到 2100 年，全球氣溫將上升 6°C，大幅限制高海拔地區低於冰點的天數，鹽湖城 7 月份的平均溫暖氣溫將超過 100 華氏度。雖然很難想象地球氣候發生如此劇烈的變化，但對地球未來適宜居住性的一個主要擔憂是這些變化將如何影響水資源的可用性。在下一部分，您將瞭解地球上的水，從海洋、海灣、湖泊、河流和冰，到您每天飲用的水。
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