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在於時間。天氣是指地球大氣層在短時間記憶體在的條件，而氣候是指大氣條件在長時間內的變化情況。在科學上，氣候是多年研究中天氣的平均模式。由於地球的天氣模式每天、季節性地以及幾十年來都會發生波動，因此氣候很重要，因為它可以讓您看到可以影響未來決定的總體趨勢。
1967 年，一位名叫 詹姆斯·漢森 的年輕研究人員抵達紐約市。作為數學和物理學方面的一名優秀學生，漢森在愛荷華大學加速完成了學業，並在東京大學學習了一年，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。在那個時代，對天文學感興趣一定是一件激動人心的事，因為 NASA 正在測試其新的 土星五號火箭，以將人類送往月球。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 專注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 的名字命名，位於華盛頓特區附近，並與 哥倫比亞大學 在紐約市建立了新的合作伙伴關係，以促進對 NASA 太空探索產生的大量科學資料的學術研究。 戈達德太空研究所 位於曼哈頓百老匯 112 街的拐角處，與 湯姆餐廳 在同一棟大樓，該餐廳出現在 1990 年代流行的電視節目 宋飛正傳 中，並催生了 蘇珊娜·維加 的熱門歌曲。實質上，這不是一個政府贊助的太空科學研究專案的典型位置。然而，與哥倫比亞大學的大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來研究從外太空收集的大量資訊，以及發射更專業和更復雜的衛星和太空任務。詹姆斯·漢森在該小型研究所很自在，並繼續從他位於繁華街道上方的辦公室研究金星的大氣層。1981 年，他升任戈達德太空研究所所長，他的注意力轉向了對地球及其大氣的研究。
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：《大氣中二氧化碳濃度增加的氣候影響》。在該論文中，作者考察了自 1880 年代以來的溫度記錄，發現地球的全球平均氣溫在整個世紀都在上升，從 1880 年到 1980 年上升了 0.4°C。該團隊對二氧化碳濃度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 年升溫 0.6°C，到 2030 年升溫 1.0°C。這項研究具有前瞻性，因為它提供了一個可以檢驗的預測。2000 年，即該論文發表 20 年後，全球氣溫記錄顯示與基線（1951 年至 1980 年）相比上升了 0.4°C，到 2020 年，上升幅度高於 1981 年論文中預測的升溫幅度，介於 0.8 至 0.9°C 之間，這使得全球升溫在 2030 年之前達到 1°C 的趨勢越來越快，甚至比 1981 年論文中預測的還要快。
該論文當時遭到了一些科學家的質疑，而且在大多數新聞媒體中都處於雷達之下。如今，該論文眾所周知的預測在整個科學界受到高度重視，與一個世紀前阿爾伯特·愛因斯坦的天文預測相當。1988 年，當漢森被要求在美國參議院能源和自然資源委員會會議上發言時，情況發生了變化。這些參議員制定了有關從美國政府所有土地開採化石燃料的聯邦政策，以及制定有關公民能源法規的政策，例如為汽車效率制定能源標準。漢森對政治家的講話在當時得到了報紙的廣泛報道，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構成的危險導致聯合國在同一年成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有關地球全球氣溫觀測到的變化的綜合報告，以及報告政府應對氣候變化的各種措施。
自從詹姆斯·漢森領導的來自 戈達德太空研究所 的團隊報告全球氣溫上升 40 年以來，人們對跟蹤全球變暖進行了大量投資，這既來自氣象站，也來自衛星對海面和陸地表面溫度日益先進的監測。目前，過去 19 年中有 18 年是全球有記錄以來最溫暖的年份，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、海冰流失、冰川消失、乾旱以及森林火災風險上升。自 1981 年以來，與氣候相關的死亡（火災、氣旋、熱浪）導致的死亡人數，以及二氧化碳和其他空氣汙染物排放量急劇上升。公眾輿論顯示，人們對氣候變化的真正危險越來越擔憂，從 1998 年的 25% 的美國人表示嚴重擔憂到 2016 年的 41%[1]。此外，存在很大的年齡差距，55 歲以上的美國人最不擔心氣候變化的風險，而 18 至 34 歲的美國人最擔心。[2]。
聯合國成立於 1945 年，是在第二次世界大戰結束後成立的一個政府間組織，其任務是維護國際和平與安全，促進國家間友好關係，以及幫助地球上各國之間的國際合作。自成立以來，由於各個國家及其領導人的專制性質存在分歧，聯合國一直難以完成其使命。雖然聯合國未能結束地球上的戰爭，但在衝突和內戰時期，它在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，聯合國又肩負起新的任務，試圖解決二氧化碳危機，透過與各國政府合作，制定法律法規來遏制或停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 年簽署了京都議定書，這是一項旨在減少二氧化碳排放的國際協議。然而，美國從未簽署京都議定書，雖然大多數國家同意減排，但美國缺乏支援導致全球支援不斷減少，隨後加拿大在 2012 年退出了該協議。與此同時，日本、紐西蘭和俄羅斯在第二輪協議中沒有提出新的承諾，該協議持續到 2020 年。2016 年的《巴黎協定》旨在透過將全球氣溫上升控制在比工業化前水平高出 2 攝氏度以下來加強全球應對氣候變化的行動。雖然目標宏偉，《巴黎協定》被認為是無效的，並且鑑於全球氣溫已經快速上升，很可能失敗。主要的工業化國家向大氣中排放了最多的二氧化碳，它們未能實施政策來實現承諾的二氧化碳排放目標，而大氣中的二氧化碳濃度在 2015 年、2016 年和 2018 年出現了增長，每年約為 3.0 ppm，如夏威夷莫納羅亞天文臺記錄所示。2017 年，隨著唐納德·特朗普當選為美國第 45 任總統，美國通知聯合國將退出該協議。自 1988 年以來未能履行任何一項承諾，導致您呼吸的空氣中的二氧化碳平均增加了 17%（從 351 ppm 增加到 410 ppm）。2015 年，一名記者採訪了年邁而睿智的詹姆斯·漢森，他當時已經從 NASA 退休，但仍強烈呼籲遏制二氧化碳排放。“這真的讓人感到尷尬，過了一段時間，你就會意識到，作為一名科學家，政治家不會理性行事。”[3] 他的評論確實非常真實，因為決策者已經證明他們無法大幅減少地球大氣中二氧化碳的總排放量。
政治家可以透過實施三個簡單的措施來大幅減少二氧化碳排放：首先，取消其國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，禁止以碳氫化合物為能源發電，用核能、水力發電大壩、太陽能和風能發電場替代發電。然而，政治家從碳氫燃料的銷售和分配中獲得了巨大的經濟利益，例如競選捐款，並且為了保持權力，一直保持現狀，繼續使用這些大氣汙染物。
地球會變得多熱？
[edit | edit source]氣候變化的研究很複雜，因為需要對多年收集的大量天氣資料進行平均。由於天氣站數量隨著時間的推移而不斷增加，人類記錄了地球表面溫度波動的很大一部分，因此每天的最高和最低溫度記錄呈指數級增長。2010 年，物理學教授理查德·穆勒和他的企業家女兒伊麗莎白·穆勒共同創立了伯克利地球，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表示懷疑。作為一個獨立的非營利組織，伯克利地球小組獨立地重新分析了天氣記錄，以找出資料選擇、資料調整、站質量差和城市熱島效應（由城市土地表面不斷增加引起）中的潛在偏差。獨立研究的結果證實了聯合國小組專家得出的相同結論。許多其他科學組織重新分析了可用資料，所有資料都表明地球大氣層在過去一個半世紀中顯著變暖。科學是關於重新測試的，對可用資料的不斷科學重新評估繼續證實地球上的全球氣溫上升，但隨著二氧化碳不斷增加，地球大氣層會變得多熱？
氣候對二氧化碳增加的敏感性是正在進行研究的一個主要重點。利用歷史資料和氣候模型，氣候學家估計，在二氧化碳濃度加倍至 560 ppm（2020 年，夏威夷的二氧化碳濃度為 410 ppm）的情況下，全球氣溫將上升 1.5°C 到 4.5°C，幅度較大。大多數研究表明，到 2060 年，全球氣溫將上升 3.1°C。這將導致鹽湖城最冷的 12 月份的冬季氣溫，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。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升高的所需時間。例如，科學家定義了三種衡量氣候敏感性的方法。平衡氣候敏感度 (ECS) 模型表明，二氧化碳濃度增加和全球氣溫上升之間存在較長的時間段，因為地球海洋吸收了熱量。它考慮了海洋熱量吸收將達到平衡，並且一旦發生這種情況，可能會導致更快的溫度上升速度。瞬態氣候響應 (TCR) 模型將二氧化碳的增長限制為每年 1%（基於歷史上升趨勢），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。地球系統敏感度 (ESS) 模型試圖將負反饋和正反饋納入其中，例如融化的海冰和積雪導致地球反照率降低（導致海洋和陸地表面吸收更多的陽光）、野火增加（釋放更多的二氧化碳）以及地球植被變化，以及北極甲烷氣體的釋放。地球雲量變化也是這些估計的一個因素，因為雲量可能會隨著溫度升高而增加（導致溫度下降），儘管目前從衛星資料中缺乏這方面的直接證據。每種模型都會導致對全球氣溫估計上升幅度的略微差異，但大多數都在 1.5 到 4.5°C 的上升範圍內，因此 2016 年的《巴黎協定》的目標是將上升幅度控制在 2°C 以下，這雄心勃勃。
預測未來 40 年全球氣溫的上升可能顯得過於先知，但您和您的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。未來 40 年將最終決定隨後 40 年的發展方向。如果任其上升，到 2100 年，全球氣溫將上升 6°C，從而大幅減少海拔較高地區低於冰點的日數，而鹽湖城 7 月份的平均氣溫將超過 100 華氏度。雖然很難想象地球氣候發生如此突然的變化，但未來地球宜居性的一個主要擔憂是這些變化將如何影響水的供應。在下一節中，您將瞭解地球上的水，從海洋、海域、湖泊、河流和冰川，到您每天飲用的水。
| 上一頁 | 當前頁 | 下一頁 |
|---|---|---|