全球變暖，你了解多少，面對的很多問題怎麼辦？珍惜地球，珍惜環境
希望你們多多關注，後續我出視頻
全球變暖是不是騙局？
至於這個問題，華北地區的人應該可以感覺到，氣候比起我們小時候來想想，短短20年，冬天已經不是以前的冬天，氣候一直在變化。
最近發現網上沒有特別好的中文資料，但這個話題早晚會進入公眾視野，所以就來詳細答一下，希望以後有人會用到。對於公眾而言，大部分關鍵信息都可以在IPCC第一工作組決策者摘要中找到，並且是目前最為權威和客觀的信息源。但由於這是面對各國政府的，會比一般公眾需要的信息更為詳細，讀起來也比較費勁。
總的來說，全球氣候正在變暖是真的，並且這種暖化是由人類排放的溫室氣體造成的。但是需要強調時間尺度：比如在年際到十年尺度上，重要的是厄爾尼諾-南方濤動這些氣候系統，以及火山噴發（全球溫度降低）這類獨立事件。但是，人類溫室氣體的排放在自然波動之上已經、並將會繼續升高溫度。這不是什麼經濟利益和陰謀陽謀，所有數據都是公開每個人可以查看的；這兩點在科學界沒有什麼爭議，更多的是一個科普話題和政治撬杠。值得探討的、科學家們關心的問題是未來會變暖多少，變暖會產生什麼樣的後果，以及我們該如何應對。對於這些具體的問題，學界還沒有共識，但是大量的綜述、多國研究組的對比研究正在進行中，力圖整合智力資源、形成共識。
1. 全球氣溫是在變暖嗎？
2. 人類如何能造成全球氣候變化？
3. 全球變暖是人類造成的嗎？
4. 那麼為什麼會有人質疑全球變暖？支持/反對人類造成全球變暖的聲音背後各有什麼利益推動？
1. 全球氣溫是在變暖嗎？
簡而言之，是的，證據非常多，目前尚沒有確鑿的反面證據。詳細一點來說，在百年尺度上是在變暖，十年尺度內有很多波動。百年尺度上，變暖的速度本身也在增加，同時北半球高緯度地區增加得比低緯度地區快。
下圖取自IPCC第四次報告(2007)，顯示從1850年工業革命到2007年以來全球氣溫變化。上欄左圖表示地面溫度變化，右圖顯示對流層平均溫度變化，單位是攝氏度每十五年；對流層是地表到地表以上10公里左右的底層大氣。清晰可見北半球高緯度變化更大。下欄顯示平均溫度曲線，黑點代表每年平均溫度，藍線和藍色區域表示平滑後曲線及可靠範圍；四條直線是不同階段的趨勢，可見趨勢本身是在增加的。換句話說，過去150年內全球氣溫顯著升高，並且升高速率在加快。
1850年以來的溫度記錄大部分來自於站點數據，而更早時期的溫度記錄則需要利用氧同位素濃度、孢粉、樹輪等記錄進行重建。其中每種方式都有相應的統計方法去調整誤差和減少不確定性，比如站點數據對城市擴建效應的剔除。過去近三十多年來有覆蓋全球的衛星遙感溫度數據，有很高的精度和空間解析度，也指向了同樣的結論。許多數據機構都有詳細的數據和可視化，公眾都可以下載或查看，比如NASA和CRU。NASA是個很好的信息源，因為氣候變化在美國有很多爭議（下文會提到為什麼），NASA需要向公眾澄清，所以做了很多科普文章（比如Climate Change: Consensus）和很酷炫的實時數據可視化，在這裡放一些截圖和相應的鏈接。
這個是NASA的Eyes on the Earth程序，可以實時查看衛星位置、溫度、降水、海平面高度、二氧化碳濃度等數據。這是中國的溫度數據：
這是美洲水分異常的數據，另一個和氣候變化相關但可能更重要的主題：
相應地有手機端和平板端的app，可視化方式類似，蘋果版的在這裡：Earth-Now on the App Store on iTunes
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2. 人類如何能造成全球氣候變化？
簡而言之，人類排放溫室氣體，阻止能量從地球釋放到太空，升高溫度。可以說是有更多的太陽能被壓在了大氣層以內。
進一步的解釋相對複雜一點。一般而言，地球處在一個能量平衡當中，從太陽光的短波輻射接受能量，同時通過長波輻射（紅外線）將能量輻射回太空；這一來一去能量平衡，溫度穩定。大氣中的每一種氣體對於吸收的波長都有自己的偏好，而溫室氣體更偏向於吸收長波輻射。吸收了長波輻射之後氣體溫度升高，同時也會向地表增加能量輸入（同樣也是長波輻射）。升溫以後的大氣及地表也會向太空釋放更多能量，所以最終地球仍然會達到能量平衡，但是會停留在更高的溫度上。
由於這些升溫都是經典物理的簡單機制，科學家很早就知道了溫室氣體的效應以及人類排放二氧化碳的可能後果。比如諾貝爾化學獎得主 Svante Arrhenius 1896年給出了計算，G. S. Callendar在1938年也給出了結果，但是當時並沒有足夠多的觀測資料進行驗證，所以人們在二十世紀初並沒有當回事。但是，相應的基本機制是早己經有的共識。現在的觀測資料和證據後文會提到。
下圖來源於維基百科，顯示不同氣體對不同波段輻射的吸收，橫軸是波長，縱軸是吸收百分比。第一欄中紅色為進入大氣的波段，以可見光為主，藍色為從大氣進入太空的波段，以紅外為主。第二欄顯示大氣總的吸收比，第三到最後一欄顯示幾種氣體的吸收曲線。以第三欄二氧化碳（carbon dioxide）為例，在長波區域有一個很強的峰值，說明增加二氧化碳之後會吸收更多本來會輸出到太空的能量，增加地表溫度。第五欄是氧氣和臭氧的吸收曲線，其中UV（紫外線）部分基本被臭氧吸收。這是為什麼臭氧在高層大氣（平流層）時被稱為生命之傘，因為它能夠阻擋紫外線到達地面；而在低層大氣，臭氧對長波的吸收讓它也成為一種重要的溫室氣體。
同時，二氧化碳僅僅是溫室氣體的一種（也是目前最重要的一種）。其他氣體，比如甲烷和一氧化二氮，也有很大影響，其重要性取決於溫室效應強度、人類的排放量以及在大氣中存留的時間。上圖同時表明水蒸氣也是重要的溫室氣體。人類並沒有直接影響水蒸氣濃度，但升溫有可能會導致大氣中水蒸氣濃度增加，進一步導致升溫，所以是一個潛在的正反饋效應。其他更為危險的正反饋機制下文還會提到。
氣候變暖是個百年尺度的問題，但是目前溫室氣體濃度的變化速度放在任何尺度下都是驚人的。下圖是二氧化碳、甲烷以及一氧化二氮在過去一萬年以來的變化。可以看到這三種人為大量排放的氣體在工業革命之後迅速升高。即使不考慮溫室效應，二氧化碳對海水的酸化效應也是個非常重要的問題。
除溫室氣體之外，人類對氣溶膠和地表覆蓋也有影響；這兩者改變了地球的反射率，改變有多少短波輻射被吸收，進而改變全球溫度。但是這些因子中有的是增溫作用有的是降溫作用，所以計算人類的總影響需要考慮諸多正負因子。各因子影響的具體測算可以看這裡。
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3. 全球變暖是人類造成的嗎？
簡而言之，是的，目前觀測到的近150年間的溫度升高是由人類造成。更準確一點來說，氣溫波動是地球系統的自然現象，在不同的時間尺度有不同的範圍；比如在十年尺度上，重要的是厄爾尼諾-南方濤動這些氣候系統，以及火山噴發（全球溫度降低）這類獨立事件。但是，人類溫室氣體的排放在自然波動之上升高了溫度。
雖然我們知道溫室氣體排放會造成氣候變暖，但是倒過來講現在的氣候變暖是否是由於人類影響並不容易。理想情況下，如果要確認全球變暖是否是人為造成的，只能進行控制實驗，對比有人類影響和沒有人類影響的情況；可惜我們只有一個地球，所以沒有辦法進行。但是仍然有許多證據可以說明這個問題。被用得最多的證據之一是溫度和二氧化碳上升的曲線；其實這一條並不能說明問題，因為所有人都知道相關和因果是兩回事，完全可以是溫度升高造成了二氧化碳上升，或者有其他機制影響。下面我就選取幾個我認為比較有意思、有說服力的證據。
第一個是對流層底部和平流層底部的溫度對比。對流層在地表以上，平流層在對流層以上，兩層之間物質交換較少，人類溫室氣體的排放幾乎全部進入對流層。根據前文提到的溫室效應原理，我們應該會觀察到對流層溫度增加，因為溫室氣體吸收了更多長波輻射；同時，我們應該觀察到平流層溫度降低，因為在對流層的溫室氣體阻止了長波輻射進入平流層加熱氣體。換句話說，能量從平流層轉移到了對流層。而這正是衛星數據觀測到的情況。下圖來源維基百科，顯示了1973年到2013年對流層的升溫和平流層的降溫。這個數據也是反駁「氣候變暖由太陽周期引起」這種說法的證據，特別是平流層溫度下降；當然更直接的反駁是對太陽耀度的直接觀測（半個世紀以來是下降的）。
第二個是計算機模型的模擬。這是科學家目前最接近「控制實驗」的辦法。如果模型在考慮所有已知影響因子和機制的情況下能夠反映實際情況（包括地質時期變化），那我們可以再進行一次「控制模擬」，模擬沒有人類排放的情況會如何。然後，我們可以比較兩種情形下模擬的結果，計算自然情況下的變化，以及人為溫室氣體的排放帶來了多大的效應。下圖取自IPCC第五次評估報告，其中黑線是觀測數據，紅色區域是不同國家23個模型模擬的結果（面積代表不確定性），藍色區域是去掉人為排放的模擬結果。三幅圖分別顯示了陸面、全球平均和海面的溫度。這個計算表明，自然波動並沒有明顯的溫度上升趨勢，而觀測到的溫度上升是由於人類排放造成的。關於這些模型最通俗的解釋，可以看我的另一個問題答案中第四點。
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4. 那麼為什麼會有人質疑全球變暖？支持/反對人類造成全球變暖的聲音背後各有什麼利益推動？
總的來說，反對方比支持方有大得多的利益動機。目前來看情況是這樣，歷史上類似情況出現時也都是如此。這並不是人類第一次面對這樣的情況，也不會是最後一次。這一次的特點，第一個是問題龐大、科學家之間需要很大努力才能達成共識，第二個是可能的後果比以前的情況更加廣泛。
先澄清一點這裡寫的「科學家」概念。媒體報道中有的「科學家」其實和大家想像的科學家是很不一樣的；至少美國媒體或政客使用「科學家」一詞時，常常僅僅表明該人有一個博士學位，甚至理科工科什麼專業都可能，而且現在在做什麼也都有可能。同時，科研中的劃分極為細緻，就像一個做大氣動力的科學家不會了解凝聚態物理一樣，一個做高分子材料的科學家也不可能了解海洋生態學；但是他們都被稱作「科學家」。我在這裡討論的「科學家」指的是目前在大學或者國家研究所從事地球科學、百年尺度氣候相關研究的科研工作者。對於不知道相關領域專家的讀者，在看到各種「文獻」時判斷可信度最容易的辦法，是看發表的雜誌是否同行評審且屬於科學引文索引（SCI），同時作者和團隊是否屬於你了解的大學/科研機構。這裡並沒有歧視私人研究機構科學家的意思；只是私人研究機構利益鏈條非常複雜，而且主要研究、進展仍然是由大學和國家研究所在推動的。
a. 支持者的利益動機
第一個可能通過支持獲益的是科學家群體。一個合理的懷疑是，每一個科學家都能通過這個話題申請到更多的研究經費，於是科學界整體往這個話題上靠，形成所謂的「共識」；這也是很多（低端）陰謀論者的論點。這個懷疑的主要問題在於，如果你是一個科學家、想追名逐利，那最好的方式肯定是反對這個結論，而不是支持。
原因一：科學界僅僅對新的發現感興趣。「全球變暖」人類已經知道幾十年了，不存在什麼進展可言，現在僅僅是每年有幾篇新的文章進行最新的綜述；相反，如果能夠找到相反的證據，這倒是一個大發現。
原因二：在全球範圍內，有更多的資金願意去支持反對者的研究，而且這些資金是來自於私人，有更多的「灰色地帶」帶來個人利益。這其中原因會在「反對者的利益動機」中提到。
現在沒有什麼科學家跳出來說全球變暖是假的，是因為沒有找到真的證據；並不是說科學家都很有節操，只是他們還想在圈內做人而已。對於科學家而言，被發現造假甚至是失誤，職業生涯基本就毀了。最好的例子是前段時間的小保方晴子事件；從她導師自殺這件事也可以看出來這種名聲對科學家有多重要。
能夠查到的公開說全球變暖是錯的/假的人，大部分是獨立機構養的科學家，或者退休的物理學教授一類人。比如影響較大的反對全球變暖的Oregon Petition，有三萬一千的簽名，彙集了一些名人，並且聲稱大部分簽名者為科學家；後據調查，簽名者僅僅需要本科學歷，三分之一確實具有博士學位，大部分是工科，基本沒有相關領域的研究者。稍微提一下其中領頭的Fred Singer；他是少數能算是「科學家」的全球變化反對者。該君退休前做衛星的，算是相關一點。不過他最有名的一點，是環境問題都反對：多年前反對「紫外線和黑色素瘤的關係」，反對「臭氧空洞是由氟利昂排放引起的」，最近又反對「二手煙的公共危害」，現在反對「全球氣候變暖由人類引起」。PBS的John Hockenberry2012年做了個紀錄片Climate of Doubt，裡面有很多Singer的採訪，各位看看就明白了。
可能獲取利益的另一方是各國政府，或者具體而言是某些政客。為避免敏感，這裡以美國為例。不管是氣候變化還是其它更小尺度的環境問題，共同之處是問題的後果不會由問題的製造者承擔，近似一種零和博弈，市場無法解決，只能通過政府的法規、稅收進行協調。所以這是一個非常好的擴大聯邦政府控制力的手段。我對美國政體和法律不太了解，但是有兩方面可能讓這個傾向（在美國）不會很嚴重：一方面是美國法律體系基本出發點之一是提防聯邦政府擴大，所以借風使舵有一些困難；另一方面是政府上層的既得利益者並沒有太大對科研經費的直接控制。科研經費是層層下撥，在上幾層之後就已經是科學家在做決定了，而且常常是一線的科學家輪流決策（比如NSF的決策體系）。但是這一方面我不太了解，也希望有更了解的人解答一下。
最後一個是各國政府之間會通過氣候公約進行相互鉗制；這一點的利弊關係和相應的制約都更複雜，下文會繼續討論。
b. 反對者的利益動機
反對的最大利益獲得者是各傳統能源行業，以及各個對環境影響巨大的製造業。在大部分國家，傳統能源行業和製造業的這些財團實際上是能操控國家決策的，更不用說媒體；同時能源行業養了一大批科學家，計算自己的環境影響和優化決策，所以能對科研造成一些影響。這個利益鏈條也是我個人認為全球變暖作為政治問題最可怕的地方。這其中原因很簡單：環境問題的解決方式無外乎誰破壞誰承擔，但是沒有財團願意承擔相應的代價；但是實際上，這些財團才佔據了最大的話語權。對這些利益鏈最大的控制是市場本身，這也正是人們提出用「碳排放交易」來市場化解決這個問題的原因。
越重要的環境類問題越會觸及更大的利益鏈，這些利益鏈是可以控制政府、科學家和媒體的；類似的事情在人類工業發展中已經發生了無數次。例如，通過《寂靜的春天》人們開始知道滴滴涕的生物富集作用有多可怕，原理直觀，證據確鑿，現在各國都已經嚴格禁止；但是當時DDT已經是化工產業和農業的重要利益來源，《寂靜的春天》作者Rachel Carson已經是著名科學家，在研究過程中受到大量的人身威脅和媒體甚至國家農業部的攻擊。而另一方面，這是1947年時代周刊上的廣告：
同樣，流行病學第一次發現二手煙的巨大危害時，人們尤其擔心對於嬰幼兒肺部的影響。而是這當時萬寶路的廣告：
其他例子還有很多。比如我們現在知道鉛和骨痛病的關係，各國已經禁止使用含鉛汽油。含鉛汽油的巨大危害是由Clair Patterson發現的，彼時他已經是著名科學家。石油公司的反應是，先嘗試人身威脅和收買。Patterson決定以一己之力畢生對抗這個事情之後，石油公司利用自己的科研團隊去影響公眾和政府，甚至動用資源讓美國國家科學研究委員會排擠Patterson對大氣鉛含量工作的參與，即使他那時已經是公認的頂級專家。同樣，Sherwood Rowland由於發現氟利昂對臭氧的連鎖反應獲得諾貝爾化學獎，但是他也有十幾年的時間獨自對抗來自整個氟利昂產業的威脅和打壓。Rowland的努力促成了蒙特利爾議定書，是一個政府間合作解決全球性環境問題非常成功的例子（也是半市場化地解決的）。
前面的例子都是滴滴涕、含鉛汽油、香煙、氟利昂這些利益鏈條；相比涉及傳統能源產業和製造業的各個方面的碳排放（全球變暖）問題，這些例子都只能算是零頭。全球變暖背後的壓力和利益就可想而知了。同時，溫室效應的影響是全球化的，沒有國家自動需要為此負責，這就是所謂的國家間的零和博弈，同時也是難以解決的地方。但是碳排放問題也有一些樂觀的地方。在前面這些例子里，環境問題直接影響了本國人民，國家有責任管理，工業界懼怕公眾知情於是會對研究進行直接打壓；而國家政府不直接對溫室氣體負責，也不會對工業界直接產生壓力，工業界也不會直接打壓或者扭曲事實。另一個樂觀的地方是因為目前的信息透明度遠高於當時，大部分重要的衛星數據等都是公之於眾的，很難進行暗箱操控，也不再需要「英雄」式的科學家孤軍奮戰。所以目前有的傳統能源行業的公司已經從開始的否認氣候變化到現在的承認氣候變化、幫助制定行業標準、研發新興能源。這也不是因為公司們有節操；而是因為如果大趨勢如此的話，這樣反而能佔領先機，形成一個良性循環的市場。
還有其他的一些「反全球變暖」的「獲益者」，主要存在於美國。這也是為什麼美國現在是達成減排共識的很大阻力；在很多方面中國和歐盟都比美國積極。第一個群體是宗教人士，認為這些都是上帝的事，否認科學研究。這些人和反對進化論、反對同性戀的群體有很大重合。這個原因在中國聽起來很愚蠢，但是美國其實是一個宗教性非常強的國家，至少每一任總統在名義上都是基督徒。比如有一個議員Jim Inhofe說"only god can change climate...some people who are so arrogant to think they are so powerful they can change climate."。前段時間新聞報道此君負責環境和公眾事務了，很多網站和facebook上相關研究的人上各種挖苦嘲諷。第二個群體是美國的右派人士，和反對禁槍、提倡縮減政府的群體有很大重合。其中可以算是基督教保守主義的人也和第一個群體重合。他們的觀點是不希望政府擴大規範和管制權力，支持傳統能源業發展（其中當然有利益關聯）。比如，佛羅里達（很右的一個州）州長 Rick Scott 表示沒有足夠證據顯示全球變暖由人類引起，這篇報道里分析了一些原因，裡面的視頻記錄了佛羅里達的幾個科學家試圖說服州長（這幾名科學家基本都是各自領域的大牛）。
網傳的那些全球變暖陰謀論基本都是發源於美國，應該很多都是這些群體出資撰寫的。當然美國自己的媒體也是有很多反思的，前文提到的紀錄片Climate of Doubt就調查了從2008年到2012年為什麼陰謀論越來越流行，背後是有哪些財團在影響。牆外人士可以之間看這裡。然後幾乎所有反對者，包括Jim Inhofe這些人，都會說「我不是科學家，但我覺得……」，美國媒體也特別喜歡用這些梗開玩笑，比如Colbert（https://www.youtube.com/watch?v=MAuWztI1Eec 抱歉沒有能找到牆內的）或者囧叔。
再有一個原因並沒有直接導致陰謀論或者反對觀點，而是導致人們覺得一直有反對觀點。美國訪談節目有一個慣例，總是喜歡找兩方觀點相對的人進行討論/辯論。而氣候變化是個老被拿出來說的事兒，也總是找得到反對者，所以大家就總是有兩人在那爭，看起來問題一直有爭議。John Oliver有一集節目就是嘲笑這個事兒的。
所以總體來說，如果你是一個願意相信陰謀論的人的話，還不如相信「反對全球變暖」是一個陰謀；至少邏輯上更有可能。各種陰謀論林林總總，但是一個比較好的分辨方式是先把問題歸結為一個個科學問題，再去google scholar里搜索每一個問題，看是否有可靠雜誌上的文章討論過
作者：葉甲
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