全球變暖日益危險的信號 | 專訪秦大河
?IPCC學術團隊重要領導者之一：秦大河
編者按：
聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）的多個報告指出，地球正在經歷著前所未有的氣候變暖。「地球氣溫在曲折中上升，過去三個連續十年的地表平均溫度，高於1850年以來的任何一個十年。」在接受《國家科學評論》的採訪中，中國科學院院士、氣候變化科學專家秦大河說。
11月4日，世界氣象組織的一份評估報告顯示，2016年很可能成為有記錄以來最熱的一年，全球溫度甚至高於2015年創紀錄的高溫。
應對全球氣候變化的緊迫性，也成為正在進行的馬拉喀什氣候變化大會關注的焦點話題，不同國家和地區具體應對的策略應該是什麼樣的？秦大河正在參與IPCC第六次評估報告，將聚焦解決問題的可能策略。
撰文 | 王玲、周忠和
責編 | 陳婷
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至今中國科學院院士秦大河參與聯合國政府間氣候變化專門委員會（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）工作已有22年。20多年來，作為IPCC學術團體中名副其實的「元老」級科學家和領導者，他為研究氣候變化科學給世界帶來的挑戰以及應對策略在全球飛來飛去，組織、參與調研和討論，並撰寫報告。
IPCC第五次評估報告（AR5）指出，要實現本世紀末控制2℃溫升的目標，2050年人為溫室氣體排放量要在2010年的基礎上減少約40%到70%，到2100年實現零排放。在高排放情景下，「人類可能無法實現『溫升不超過2℃』的目標，」。去年在接受《國家科學評論》（National Science Review，簡稱NSR）的採訪時，秦大河院士直言不諱地說。
現在，秦大河正在和其他科學家一道為2022年的IPCC第六次評估報告（AR6）做準備。他透露，第六次評估報告將進一步細化氣候變化的區域性影響，提出「共享社會經濟路徑（SSPs）」概念，為各個國家和地區應對氣候變化提供更加精準、可靠的科學決策依據。AR6還決定在2年內組織完成關於「溫升1.5℃」、「海洋與冰凍圈」和「陸地生態系統」等三個特別報告（SRs），以應對2015年12月12日簽訂的「巴黎協議」和《聯合國氣候變化框架公約》（UNFCCC）的需求。
?NSR：您從上世紀80年代就開始研究冰凍圈，冰凍圈的研究有什麼重要意義？
秦：冰凍圈是指地球陸地、海洋表面和海底，以及大氣中以固體形式存在的水體，包括冰川（含南極冰蓋和格陵蘭冰蓋）、積雪、凍土（季節凍土和多年的凍土）、湖冰、河冰，海冰、冰架和冰山，以及大氣圈內的固態水體。冰凍圈是地球氣候系統的五大圈層之一（其他四個圈層分別為大氣圈、水圈、岩石圈和生物圈）。它以其高反照率、啟動大洋環流傳輸帶、巨大的相變潛熱和溫室氣體的源匯轉化等獨特過程，深刻地影響著全球氣候和環境。對人類社會來說，冰凍圈還是乾旱和半乾旱地區重要的淡水資源，是許多生態脆弱地區的「生命線」，是沙漠里發育有綠洲的根本原因。亞洲腹地和青藏高原發育的冰川、凍土、積雪等，是黃河、長江和怒江的「三江之源」，整個歐亞腹地的冰凍圈，滋潤著北半球遼闊的土地，養育著地球上45%的人口。此外，冰凍圈還與「一帶一路」、北極航道和地緣政策密切相關。
?NSR：冰凍圈和氣候變化之間的關係是如何體現的？
秦：冰凍圈是氣候的產物。全球冰量變化既是氣候變化的產物，也反過來調節著全球氣候。在地球歷史上，由於氣候寒冷，地球曾經是個冰球，而在氣候炎熱時，地球也曾經無冰覆蓋。值得關注的是，1750年、特別是1950年代以來，地球冰凍圈出現了全球性退縮的趨勢，成為全球變暖的有力證據。更進一步，如果按照地球10萬年尺度的氣候自然變化規律來看，從本世紀初開始，溫室氣體應該減少，氣溫應該降低，但實際情形是，大氣溫室氣體濃度在上升，全球地表平均氣溫在升高，這主要是人類生產生活排放溫室氣體、氣溶膠和其他化學物質、以及土地利用變化等造成的。
?NSR：地球歷史上氣候變化的規律也是通過研究冰凍圈發現的嗎？
秦：應該說冰凍圈，尤其是南極冰蓋和格陵蘭冰蓋保存有地球氣候和環境變化記錄。冰川包括山地冰川和地球上的兩個極地冰蓋（即南極冰蓋和格陵蘭冰蓋），這兩個冰蓋發育在南極洲和北極格陵蘭島上，低溫加上適宜的地形，積雪年復一年地堆積，重力作用使雪密實化，雪顆粒不經過相變而演化成冰川冰，終而形成穹隆狀的大冰蓋。假設一粒冰顆粒沉降在落在冰穹的中心頂部，在成冰過程中它會沿冰體流線流動到冰蓋邊緣，這一過程大約需要100萬年，而南極冰蓋的歷史則可以追溯到1400萬年以前，這與冰川流動規律有關。科學家可以從冰蓋鑽取冰芯，通過分析，從中獲得地球古大氣組成成分和古氣候、古環境信息記錄，這些記錄時間長、解析度高、信息量大、保真度高，對重建地球近百萬年以來的環境變遷、氣候變化、以及預估未來全球氣候變化有重要意義。
?NSR：冰芯保存的信息是如何提取的？
秦：提取這些信息是技術含量較高的工作。主要通過測量冰芯樣品的多種化學指標，結合冰體流變模型推算出不同深度處冰體的年齡。冰齡確定後，冰芯內包裹的的古大氣就大約是那個年代古大氣（同層位的冰體和包裹的氣體有年齡差）。通過提取冰芯中的氣體、化學物質和其他雜質，可以推測當時的大氣環境，加上冰芯的年代資料，可以獲得地球環境、氣候變化信息和規律，還可以獲得外太空的不少秘密。
?NSR：您在上個世紀80年代曾經多次去南極考察，為中國爭取到了寶貴的南極冰蓋科研資源。對於國內的冰凍圈研究來說，有什麼推動作用？
秦：當時我獲得了迄今為止南極冰蓋最大斷面上連續採集到的雪樣（25 cm）和雪坑（1 m）採集的雪樣，獲得了重要的雪冰物理、化學和同位素等資料，斷面長近6000公里，歷時22天，回來後與團隊合作，獲得了對南極冰蓋雪冰演變過程的系統成果。同時，我和中國地質科學家劉小漢博士，在國際會議上搶先發言，為中國爭取到了在南極冰蓋最高點Dome A打冰芯的探測權。Dome A是南極冰蓋的最高點，是南極冰蓋開展深冰芯鑽探的理想地點。此前南極冰蓋Dome已由歐共體國家聯合打鑽，Dome F由日本獨家研究。Dome C找到的最長的冰齡大概在80萬年，學術界認為Dome A是最有希望找到100萬年冰齡冰芯的地點。但目前我們還沒有完成鑽透冰蓋的任務。
?NSR：主要存在的困難有哪些？
秦：一是冰齡越老需要鑽取的深度越深，100萬年的冰大概需要鑽到3、4千米深，難度很大。另外，由於地熱或其他熱源的作用，冰蓋底部這個年齡的冰體有可能已經融化掉了。還有一點是國內的研究單位未形成比較好的合力，進度太慢。
?NSR：您剛才也提到，冰凍圈是氣候變化很直接的體現者。在全球變暖加速的近幾十年，冰凍圈有什麼樣的變化？
秦：IPCC第五次評估報告中的最新評估結果顯示，近20年，格陵蘭冰蓋和南極冰蓋的冰量損失大大加速。格陵蘭冰蓋損失速率已經從1992到2001年間的每年340億噸（增加到了2002到2011年間的2150億噸，南極冰蓋的冰量損失平均速率也從1992到2001年間的每年300億噸增至2002到2011年間的每年1470億噸。
?NSR：也有人質疑氣候變暖加速，認為最近十年氣候變化有趨緩的現象，有人甚至認為全球變暖停滯了，您怎麼認為？
秦：這種觀點比較有意思，但我們是不同意的。當初有一批海洋學家認為，全球變暖會導致大洋環流發生變化，降低地表溫度，抵消部分升溫效應，因此會引起變暖趨緩。但最近，《科學》（Science）上的一篇文章認為，海洋並不會讓升溫變緩，反而會增強升溫效應。果不其然，2014年全球平均溫度是有觀測記錄以來最高的記錄，而2015年比2014年更高。
研究結果也表明，地球氣溫在曲折中上升，過去三個連續十年的地表平均溫度，高於1850年以來的任何一個十年。2011至2015這五年的平均氣溫也高於1850年以來的任何一個五年。1880年以來，全球地表平均溫度2015年排名第一，成為1880年以來最暖和的一年。
?NSR：從2014年開始的厄爾尼諾事件持續時間之長，影響範圍之大，被認為是40年來最嚴重的。此次事件對中國有什麼影響？這與全球變暖的程度有什麼相關性？
秦：一般而言，厄爾尼諾發生時，赤道中、東太平洋海溫異常偏暖，大氣呈異常上升運動，而西太平洋處於高氣壓中，大氣呈異常下沉運動，對流活動受到抑制。這種海氣相互作用會直接影響全球氣候，導致南美沿海國家多暴雨洪澇災害，印度尼西亞、澳大利亞東部和非洲東南部等地出現乾旱，進而導致大面積糧食減產。
對於中國來說，厄爾尼諾事件發生當年，北方地區冬季易出現暖冬，第二年夏季長江流域和江南地區易出現洪澇，夏季東北地區易出現低溫。相較於1951年以來的其他13次厄爾尼諾事件，2014年5月開始的本次厄爾尼諾事件前期強度較弱，但從2015年4月開始，赤道中、東太平洋海溫增暖顯著，導致厄爾尼諾持續發展。本次厄爾尼諾事件一直持續到2016年5月結束，對中國的氣候產生了重要的影響。前期表現為2014年登陸的颱風只有5個，較常年（7至8個）偏少，其中8月沒有颱風登陸；2014-2015年出現暖冬，特別是2015年1月和2月，全國平均氣溫均創歷史新高；2016年春季以來我國南方降水多，入汛早，入汛後南方頻繁出現暴雨過程。
總體來說，厄爾尼諾與全球變暖的關係較為複雜。厄爾尼諾事件是影響一年或者數年氣候的重要信號，而全球變暖是一個長時間的變化趨勢。一方面，厄爾尼諾作為一個發生在海洋上的暖事件，有可能加劇全球變暖；另一方面，全球變暖是厄爾尼諾的大背景，在這種暖背景的影響下，厄爾尼諾發生的頻次和強度都有可能增加。
?NSR：IPCC第五次評估報告在2014年11月發布了綜合報告，有哪些特別需要關注的地方？
秦：第五次評估報告採用了五套數據，保證了結果的準確性和可靠性。IPCC第五次評估報告《綜合報告》給出了三條關鍵的信息：人類對氣候系統的影響是明顯的；人類對氣候的干擾越大，則面臨的風險就越高，受到的影響也更加廣泛和不可逆；我們可以採取措施限制氣候變化，建立一個更加繁榮、可持續的未來。
2014年11月2日，IPCC第五次評估報告《綜合報告》在丹麥首都哥本哈根舉行新聞發布會。聯合國秘書長潘基文在講話中指出，「全球變暖是毋庸置疑的事實，這方面的科學證據已很成熟。時間緊迫，領導者們必須行動起來。」
實際上，潘基文講的時間緊迫在報告中有很突出的表現。以冰凍圈為例，1979到2012年，北極年均海冰範圍以每十年3.5%-4.1%（0.45-0.51百萬平方公里）的速率縮小。過去30年里，北極夏季海冰範圍的退縮幅度史無前例。拿我們最常關注的溫室氣體來說，2012年，全球二氧化碳、甲烷的年均濃度分別達到393 ppm和1819 ppb，分別比工業革命（1750年）前增加了41%和160%。最新的數據顯示，2014年全球二氧化碳濃度接近400 ppm。
在IPCC的報告中有一個非常重要的指標：輻射強迫（Radiative Forcing，簡稱RF）。輻射強迫用來描述某些因子，如溫室氣體和氣溶膠，改變地球–大氣系統射入和逸出能量平衡影響的程度。正輻射強迫表明地表增暖，負強迫為降溫。2011年人為輻射強迫總值為2.29 [1.13-3.33]瓦/平方米，比IPCC第四次評估報告（AR4）給出的2005年人為輻射強迫總數值高出了43%。如果輻射強迫值在本世紀末達到8.5瓦/平方米（高排放情景），那麼到本世紀中葉前北冰洋9月底幾乎無海冰覆蓋。這是非常嚴峻的。
?NSR：在全球變暖不斷加劇的趨勢下，留給我們採取應對措施的空間還有多大？
秦：留給我們的時間已很緊迫，空間也非常有限。21世紀末及其後的全球變暖取決於二氧化碳的累積排放量。到2011年，人類已經累積排放了5150 （4450～5850）億噸碳，摺合18900 （16300～21500）億噸的二氧化碳。要實現本世紀末將溫升控制在2°C以內的目標，到2050年人為溫室氣體排放量要在2010年基礎上減少40%到70%，到2100年實現零排放。在高排放情景下，人類可能無法實現「溫升不超過2℃」的目標。
IPCC的研究還表明，如果相對於工業化前溫升1℃到2℃，全球氣候風險處於中等至高風險水平；溫升超過4℃，將處於高或非常高的風險水平。在高風險情景下，極端天氣和大範圍的大影響事件極可能高發，瀕危物種加速消亡。
?NSR：IPCC第六次評估報告已經開始籌備，和前幾次的工作相比，未來的報告側重點有什麼不同？會不會提出比較切實的解決方案？
秦：IPCC未來的情景設置將更全面地考慮共享社會經濟路徑（Shared Socio-economy Pathways，簡稱SSPs）與典型濃度路徑（Representative Concentration Pathways，簡稱RCPs）協調配置。共享社會經濟路徑反映的是輻射強迫高低和社會經濟發展水平之間的聯繫，包括人口和GDP等定量數據對社會經濟發展的程度、速度和方向的影響。這個問題始終是IPCC評估中最重要、最棘手，也是決策者最關心和「回答得最不滿意」的問題，因此我們會花大力氣來解決這個挑戰。
?NSR: 可不可以簡單理解為對溫室氣體排放強度進一步深化解析，轉化為其與人口和GDP之間的關聯，使決策者更容易利用IPCC的數據做決策？
秦：可以這麼理解，這也是IPCC情景沿革不斷演化的結果。我們在第四次評估報告中已經提出將人口、經濟、一次性能源等社會經濟指標與輻射強迫、溫升和預估聯繫起來的思路。但隨著時間的推移，第四次評估報告暴露出了一些不足，如無法分析潛在氣候影響的範圍，沒有充分可行的應對策略。在第六次評估報告中，IPCC的三個工作組將密切合作，深度交融，建立「共享」的路徑；綜合分析氣候變化的影響、適應和減緩，以及全球和區域特徵；體現地方、區域和全球尺度之間的有機聯繫。換句話來說，IPCC不僅關注全球氣候變化，也關注區域影響，針對不同國家和地區提供更精準的應對策略。
?NSR：針對中國來說，應對氣候變化面臨的挑戰將很大，是這樣嗎？
秦：確實是這樣。改革開放三十多年來，中國經濟取得了巨大的成就，同時我們也產生了巨大的溫室氣體排放。現在我們已經成為世界上最大的碳排放國家，單位GDP能耗是日本的5至7倍，是美國的3至5倍，但也說明我們還有很大的減排空間。2014年11月12日，中美在北京發布《中美氣候變化聯合聲明》，奠定了未來國際制度中「共同但有區別」和「各自能力」原則的基礎地位。中國承諾到2030年左右達到碳排放頂峰，並努力提前達到這一目標。到2030年，中國非化石能源消耗將大概佔到一次能源消耗的20%。
?NSR：中國是典型的「富煤、貧油、少氣」國家，而且一次能源的需求量高，如何才能有效減排？
秦：從能源結構來看，我國一次能源消耗中煤炭約佔三分之二，是少數幾個以燃煤為主的國家之一，因此要減少碳排放僅僅依賴煤炭的清潔利用是不夠的，還需要控制能源消耗總量，大力發展非化石能源。具體來說，我們可以充分利用氣候資源，開發利用風能、太陽能等氣象能源、充分發展特色農業和現代農業、提高新能源和可再生能源在能源結構中的比例。
?NSR：一方面是減排，另外一方面也要保持經濟的持續增長，如何更好地協調這兩者之間的關係？
秦：我認為新常態下，中國的GDP年增長率維持在6.5%到7%之間，對減排是有利的，是可以協調經濟增長與減排的。另外，我們正處在轉型升級的關鍵階段，科技創新不僅能夠促進節能減排，還能培養出新的經濟增長點。
坦白地講，我們確實還需要更加重視工程技術人才和科學管理，評價指標不能「一刀切」，也不能唯論文、唯項目來評價。德國和日本對工程技術人才的重視程度，絕不亞於對科學家的重視程度，也只有這樣才能真正提升整個國家的產業實力。
?NSR：全球變暖也是全世界需要共同面對的問題，需要全球共同行動起來，但這並不會一帆風順，會在一些局部受阻。您認為全球變暖是否會得到根本性的遏制？
秦：我認為是可能的，但必須是全球共同採取積極有效的策略，需要能源供應部門進行重大變革，有效利用減緩全球變暖所必須的一些關鍵技術（如生物質能、碳捕獲碳封存、核能、風能和太陽能利用技術等），並及早實施系統的、跨部門的減排戰略下的全球長期減排路徑。2015年12月達成的「巴黎協議」需要各國政府儘快批准，日前中國、美國、印度等國已向聯合國遞交了批准書，體現了國際聯合共同應對氣候變化的決心。
致謝
周波濤（中國氣象局國家氣候中心氣候變化室主任，博士、研究員）幫助校核了全文，特此致謝。
英文原文2016年3月15日發表於《國家科學評論》(National Science Review, NSR），原標題為「Dahe Qin: time is limited to curb global warming」。NSR是科學出版社旗下期刊，與牛津大學出版社聯合出版。《知識分子》獲NSR和牛津大學出版社授權刊發該文中文翻譯，經秦大河審閱，並根據最新情況修訂。
如需閱讀英文版，請點擊鏈接，或點擊文末「閱讀原文」可跳轉。
http://nsr.oxfordjournals.org/content/3/1/144.full
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