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全球暖化的科學爭議

  發表日期:2015-06-24     作者:許晃雄 研究員

在全球化的浪潮中,地球氣候也不能免俗,出現了全球暖化現象。二十世紀初以來的全球氣溫,分成兩段上升(見柯林斯一文),第一波為世紀初到1940年代,第二波為1970年代至今。第一波暖化發生時,雖然全球平均氣溫上升,仍舊有不少地區的氣溫下降。第二波則相當不同,幾乎全球所有地區都出現暖化現象,因此全球暖化更加明顯。跨國氣候變遷小組的第四份報告,特別凸顯加速中的暖化趨勢。根據報告,過去25年的暖化速率相當於100年上升攝氏1.77度,是1906-2005間上升速率的2.8倍。這樣的暖化速率,加上這幾年來各地罕見的天氣與氣候災害(如,熱浪、乾旱、豪雨)頻傳,跨國氣候變遷小組的報告受到空前重視。美國前副總統高爾的暢銷影片與書-「不願面對的真相」,更是令閱聽者動容。

在這一片全球暖化危機的浪潮中,反對聲浪仍時時可聞,最具代表性的就是「株羅紀」、「奈米獵殺」的暢銷作家麥克克來頓撰寫的小說-「恐懼之邦」。克來頓藉由小說中人物質疑,全球暖化是「政客-媒體-極端環保團體」聯手營造出來的假象。「恐懼之邦」雖然是小說,卻罕見的引用大量學術論文與報告,提出了許多科學上的質疑。英國第四頻道也在今年3月初播放「全球暖化大騙局」(The Great Swindle of Global Warming),訪問多位學者提出不同論點,目的就是反駁跨國氣候變遷小組的重要結論-「過去半世紀的全球暖化,極可能是人造溫室氣體增加造成的」。這些質疑的論點也多有其依據。這場論戰雖然有時難免陷入情緒性攻擊,引發的辯證卻能讓科學家與一般大眾,更了解全球暖化科學的本質。就讓我們來探討一下這些論點。

跨國氣候變遷小組報告與高爾前副總統,都引用研究數據證明,工業革命以來溫室氣體的快速累積是過去65萬年以來前所未見的現象,間接證明人類的影響顯著。最近的研究已經將時間往回推到80萬年前,這些資料告訴我們溫度高的年代,也都是溫室氣體濃度高的年代。質疑人為全球暖化的學者,特別指出溫度的上升比溫室氣體濃度的上升早了約八百年,因此是溫度造成大氣中溫室氣體濃度的變化,而非後者影響前者。這個論點顯然有其依據,因為許多研究指出,高溫不利於海洋吸收大氣中的二氧化碳,而且可能加速物質的腐化速率,增加二氧化碳的排放。如果不考慮其他因素,這些因素會增加大氣中的二氧化碳濃度。但是,不能忽視的是,二氧化碳是溫室氣體,會促使溫度更加上升。簡單的說,氣溫與溫室氣體濃度可以互相加成,形成正回饋循環。在一個正回饋循環中,氣溫與溫室氣體,是誰先上升已經不重要。重要的是,只要兩者之一有所變動,就可能會牽動連鎖反應,推使氣候遠離原來的平衡態。地球處於這樣的一個系統當中,而居住其中的人類,在科技快速發展過程中,排放了過多的溫室氣體,是個不爭的事實。更有甚者,眼前只看到持續加速的排放,無絲毫減緩的趨勢。我們是否已經開啟了全球暖化的潘朵拉盒子?跨國氣候變遷小組報告給了一個肯定的答案,質疑者則有所保留。

質疑者另一個論點,認為太陽活動是造成氣候暖化的原因。氣候變遷研究人員,利用氣候模式,進行了「回到過去」的虛擬實境模擬(見柯林斯一文),發現太陽的因素可能可以解釋二十世紀初的暖化現象。可是,最近幾十年間,當全球暖化愈趨明顯時,太陽輻射強度不增反減。如果太陽輻射強度變化是主因的話,過去數十年間,地球氣候應該出現冷卻現象。跨國氣候變遷小組的「回到過去」模擬確實得到這樣的結果,同時也顯示只有在考慮溫室氣體濃度上升的情況下,才能模擬出最近幾十年的全球暖化現象。最近的一些研究也發現若參考更多資料,先前研究發現的過去一百多年太陽活動與氣候變遷的密切關係,並不存在。從這些研究看來,太陽輻射強度的變化,應該不是造成最近數十年全球暖化的原因。

質疑者更提出,地球氣候是一個動態系統,已經運作四十幾億年,在沒有人類的年代,冷暖氣候不斷交替,變化幅度甚至更大。這類變化屬於自然變異,影響因素相當複雜,但是與人類作為無關。老實說,氣候學家對這些因素如何影響地球氣候,瞭解得並不十分透徹。在這樣的情況下,我們如何能預測未來的氣候?的確,氣候學家目前作的並不是氣候預測,而是在情境假設下進行推估(projection,見柯林斯一文)。氣候難預測,人類社會的變遷(如,經濟、生活形態、能源使用情況等)更是無法預知。在此情況下,如果能設計人類未來發展的可能情境,再依據情境推估人類會繼續排放多少溫室氣體,那我們就可以推估在每一種情境下,地球氣候在人為溫室效應下,將如何變遷?全球暖化是否加劇?目前跨國氣候變遷小組的最佳估計,到二十一世紀末,全球暖化程度將高達攝氏1.8到4度。此一推估完全建立在這些情境上。這個結果並非告訴我們氣候一定會如此變遷。它告訴我們的是,如果不抑制溫室氣體排放,人類未來可能面臨的狀況。如果,這些情境不發生,結果就可能不同。這些研究結果提供給我們一個指引:人類應該如何調整發展方向與腳步,以便降低過度暖化對天氣與氣候、社會經濟與生態環境的衝擊。如同柯林斯一文提到的,未來掌握在我們的手中。人類能否極泰來,端看自身的作為。

質疑者更提出,目前的氣候模式並不完善,許多自然界的過程,無法在模式中複製,這些有缺陷的氣候模式,尚不能準確預測未來幾個月的氣候,怎能用來推估幾十年後,甚至二十一世紀末的氣候。這個論點也有其依據,氣候學家的確仍無法預測未來幾個月的氣候。氣候模式雖然已經非常複雜,但是仍無法精確模擬大氣中較劇烈且較小尺度的現象,如雲、雨、對流系統、颱風等。最主要的原因是,人類對影響天氣與氣候的許多因素(如,懸浮微粒的冷卻作用)仍未充分瞭解,因此無法設計出完美的氣候模式。另一方面,則是長期氣候模擬計算繁複,需要十分龐大的電腦計算能力。目前的超級電腦雖然已經十分先進,計算速度快,能力強,對氣候變遷模擬而言,離理想狀況卻仍有一大段距離。受限於電腦能力,目前的氣候模式的空間解析度(點與點間的最短距離)多仍是二、三百公里。這樣粗糙的解析度,解析台灣都有問題。因此,氣候變遷推估結果用於洲到全球尺度的現象比較可靠,對大氣與海洋溫度上升,以及海面上升等也比較有信心,因為溫度的空間變化較小,不同研究團的模擬結果也比較一致。但是,雨量與極端天氣的推估值的不確定性明顯大了許多,因為不同模式得到的結果經常南轅北轍。

考慮到模式的不完美與情境的不確定,跨國氣候變遷小組的氣候變遷推估,採取多模式、多情境、多次模擬的方式,推估未來的氣候,企圖得到未來氣候變遷的可能上下限。如果,不同模式模擬出相同的結果,則比較可靠。如果,模式間差距很大,推估結果的可信程度自然較低。跨國氣候變遷小組的氣候學家用了人類有史以來最好的氣候模式(雖然仍有缺點)、最佳的模擬策略、最好的電腦,以及最佳的氣候變遷知識,進行最龐大的計算,得到一系列的推估結果,預告了高風險的溫暖化未來。雖然,不完美,但是我們並沒有更好、更可靠的結果可以參考。處於這種進退維谷的境況,人類又有多少選擇?我們可以選擇忽略這些警訊,因為他們是不完美工具與知識的產物,寄望那些只不過是人類史上最大的科學烏龍事件,一切會否極泰來。或者,依據情境推估,作最佳的風險評估與管理,調整發展步調與策略,降低未來全球暖化的衝擊。幸好,人類的知識與技術總是不斷推陳出新,對地球氣候的瞭解與日俱增,氣候模式會不斷改善,情境也會不斷修正。這也是為何跨國氣候變遷小組每隔幾年就要重新整理一份報告,闡述吾人對過去與未來氣候的最新看法,作為下一階段的風險評估與管理的依據。這樣的疊代過程,或許繁複,或許痛苦,卻是科學進步的不二法門。

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