一 全球气候变化的科学背景概述

（一）全球气候变化的产生

全球气候变化主要因温室效应（Greenhouse Effect）所致。温室效应是地球大气层的一种物理特性，是由于大气中的辐射活性气体吸收地球表面发出的长波辐射而使其不至于丧失太多的现象。这些气体通常被称为温室气体（Greenhouse Gases，简称GHGs），它们吸收地球表面的长波辐射，却对太阳的短波辐射形成不了任何阻挡。这样一来，地球表面一方面接收太阳辐射的热量，另一方面自身散热又受到温室气体的阻挡，地球表面的气温自然便升高了。温室效应是地球生物能够生存的基本条件之一。假若没有温室效应，地球表面的平均温度不会是现在适宜的15℃，而是不适宜生存的-18℃。但是由于人类活动造成了大气中的温室气体浓度逐渐增大，越来越多的热量散发不出去，导致了温室效应加剧，地表温度越来越高。

大气中能够产生温室效应的气体有近30种，从对温室效应的作用来看，最重要的就是二氧化碳（CO₂），占66%^[2]。每年，全世界化石燃料都会增加大约60亿吨的炭使用量，并以二氧化碳的形式释放到大气中。而二氧化碳生命周期相当长，是一种比较稳定的化学物质，一旦被释放，进入大气，可生存5～200年，且较少参与大气中的化学反应。与工业革命前相比，1998年大气中二氧化碳的体积分数比工业革命前高出了30%^[3]，并由于人为排放，每年以0.5%的速率增加^[4]。

除二氧化碳以外，还有五种主要的温室气体：甲烷（CH₄）、氧化亚氮（N₂O）、氯氟烃（CFCs）、全氟烃（PFCs）及六氟化硫（SF₆）。其中，甲烷的释放60%来自于农产品的耕种、畜牧业的发展、采煤和天然气产品的泄漏、垃圾填埋等人为活动，并且一旦释放，其能够在大气中存活12年左右^[5][6]。早在1998年甲烷在大气中的浓度就已经达到工业革命前的150%，之后每年以0.9%的速度持续增加。氧化亚氮的浓度在同一时间段内也有所增高，虽然只增高到工业革命前的117%，但其存活时间却有114年之久^[7]。而氯氟烃、全氟烃、六氟化硫等温室气体，虽然在大气中的含量非常微弱，但它们都不是自然存在于大气中，而是伴随发泡制品、冰箱、空调以及工业生产过程人为产生的。虽然这五种气体在大气中的浓度比二氧化碳低许多，但其单位体积的增温效应却比二氧化碳高出许多倍，如表2-1所示。

表2-1 各种温室气体增温潜势

可见，大部分温室气体排放都与人类活动有着很大关系。而历史数据的搜集和分析也证明了这一点。图2-1是国际气候变化公约组织（IPCC）根据南极冰核和积雪的研究提供的几种主要温室气体在过去一千年里的浓度变化，从中可以看出各种温室气体的浓度在1900年前基本保持稳定，而进入20世纪后，尤其是在20世纪中后期，温室气体的浓度呈现迅速增高之势，而这恰好是工业化社会在全世界范围内日趋扩大的时期。

图2-1 大气成分变化示意图

资料来源：基于IPCC，Climate Change 2001：The Scientific Basis，2001，p.36，Figure 8翻译制作。

综观全球气候变化的科学研究，国际上目前已经基本达成了两点共识。其一，全球气候的冷暖变化本身是遵循自然规律的。从近6亿年的地质发展史来看，目前地球处在从冰期向间冰期的过渡时期，全球气候变暖是必然的^[8]。其二，日益频繁的人类活动，在“必然”之上又加快了地球表面的温度升高步伐，成为全球气候变暖的加速器^[9][10]。普遍认为造成当前全球气候变化的主要原因就是工业化、城镇化、加速的人口流动性以及伐木毁林等人为因素^[11]。除此之外，学术界在该领域的诸多方面仍然存在很大争议，尤其是在对全球气候变化的预测上，不同的分析模型和研究方法所带来的是对未来变化的不同的预测。而由于人们对复杂的气候系统的认识和掌握仍然存在欠缺，这些预测都无法在科学层面上达成共识。

除了学者以外，气候变化也已经成为全球人类共同关注的话题，其主要原因并非是全球气候变化的机理本身，而是它可能会给人们带来什么样的影响。

（二）全球气候变化的影响

全球气候变化的影响是多尺度、多方位、多层次的，涉及社会经济、人口健康、政治军事等各个领域。但是目前来看全球气候变化的负面影响更受人们的关注。大多数科学家认为虽然全球气候变化的影响有一定的不确定性，但的确会给自然系统和人类社会带来巨大的负面影响。图2-2中的左半部分显示了相对于1990年观测温度的气温增加的幅度以及IPCC组织采用的7种模型对气温增加幅度的预测（此处用全球年平均温度变化表示气候变化的强度）；右半部分概念性地显示出关注气候变化问题影响的五个理由。其中，白色段表示没有影响或非常微弱的影响（包括正面和负面的）；浅色段表示对于局部生态系统有负面影响或较低的危害；深色部分则表示大范围的或较大强度的负面影响和危害性。从图中可以看出，温度越高，对人类的危害就越大。

图2-2 关注预计的气候变化影响的理由

资料来源：基于IPCC，Climate Change 2001：Impacts，Adaptation，and Vulnerability. IPCC Third Assessment Report.2001，p.5，Figure 2翻译制作。

这些负面影响具体表现在两大方面。一是对自然生态系统的影响。例如，全球气候变化会导致“海平面升高、冰川退缩、湖泊水位下降、湖泊面积萎缩、冻土融化、河冰迟冻与早融、中高纬度地区生长季节延长、动植物分布范围向极区和高海拔区延伸、某些动植物数量减少、一些植物开花期提前^[12]”。随着气候变化频率和幅度的增加，自然生态系统在有限的适应能力下必然会遭到严重的甚至不可挽回的破坏。IPCC多次气候变化评估结果显示，过去30多年来人为增暖已经给许多自然和生物系统产生了可辨别的影响^[13]。二是对人类生存的威胁。科学家预测气候变化将使农业生产的不稳定性增加，导致地表径流、旱涝灾害频率增加和一些地区的水质发生变化以及水资源供需矛盾日益突出，引发各种极端气候现象，如海啸、台风等，还会扩大对气候变化敏感的传染性疾病的传播范围^[14][15]。2006年年底，英国财政部公布的由前任世界银行首席经济学家尼古拉斯·斯特恩爵士组织编纂的报告，从GDP的角度评估了全球气候变化的影响：如果对目前人为温室气体的排放不加以限制，那么气候变化的总代价相当于每年至少失去全球GDP的5%，如果考虑更广泛的因素，到下世纪初全球GDP将减少20%^[16]。斯特恩警告说，如果不采取有效措施，全球气候变化对经济的破坏作用很难甚至无法逆转。英国首相布莱尔也曾一再指出全球气候变化是人类面临的最大挑战^[17]，他说：“如果我们的科学是正确的，那么毫无疑问全球气候变化给地球带来的影响是灾难性的……充分的证据表明，在未来10～15年内如果没有有效减排的国际措施的话，我们将失去控制气温升高的机会^[18]”。

图2-3展示了全球温度升高对不同领域带来的各种影响。预计未来气候变化将对全球不同领域、不同区域产生差异性的影响。而这赋予了全球气候变化国际环境问题的特性，即单纯依靠某个国家是无法进行有效控制的，因此必须依靠各国的共同行动。虽然目前对未来气候变化及其影响的研究许多仍处于预测水平，有些还存在科学的不确定性，但是考虑到可能出现的巨大的负面影响，国际社会自20世纪70年代以来一直致力于寻找如何缓解全球气候变化的方案，并且随着时间的推移不断形成更为完善的方案。不过遗憾的是，国际社会以及许多国家虽然都积极响应，但至今没有找到一个行之有效的方式来缓解全球气候变化。到底症结何在？

图2-3 全球平均温度升高的主要影响

资料来源：林而达、吴绍洪、戴晓苏、刘洪滨、刘春蓁、高庆先、李从先、包满珠：《气候变化影响的最新认知》，《气候变化研究进展》，2007，3（3），第125～131页。