50年前《自然》雜志發(fā)表英國科學家論文，揭示“人為二氧化碳排放與溫室效應”

Carbon Brief網(wǎng)站2022年9月1日發(fā)表英國氣象局哈德利中心和?？巳卮髮W氣候影響研究負責人Richard Betts教授的文章，題目是：The 50th anniversary of a remarkable global-warming prediction（全球變暖預測50周年）。

 

今天是一篇關(guān)于全球變暖的杰出研究論文發(fā)表50周年。這篇論文由氣象學家約翰·索耶（John S Sawyer FRS，1916-2000）撰寫，題為“人為二氧化碳與溫室效應”，1972年發(fā)表在《自然》雜志上。論文討論了人類活動導致全球變暖的一些關(guān)鍵概念，并對未來全球變暖做出了最早的預測：到20世紀末，氣溫將上升0.6攝氏度。索耶的計算結(jié)果證明，在他的論文發(fā)表后的幾十年里世界將如何變暖，只是對溫升的程度稍微高估了一點。他在論文中指出，“盡管大氣體量巨大，氣候系統(tǒng)所涉及的能量非常巨大，但人類活動的影響“正在接近無法完全忽略的程度，可能是氣候和氣候變化的因素”。

 

氣候變化研究的先驅(qū)

 

約翰·索耶是英國氣象局的一名氣象學家，在第二次世界大戰(zhàn)期間開始擔任皇家空軍的技術(shù)官員，后來成為研究總監(jiān)。在眾多職位中，他曾擔任世界氣象組織大氣科學委員會主席，并于1962年當選為皇家學會院士，并于1963年至1965年擔任皇家氣象學會主席。

 

索耶的論文借鑒了幾位氣候科學先驅(qū)的工作。他討論了全球碳循環(huán)的原理、工業(yè)發(fā)展作為大氣中二氧化碳濃度上升驅(qū)動因素的作用，以及如何影響全球溫度。他指出，“工業(yè)發(fā)展最近一直在以不斷增長的速度進行，因此人類活動二氧化碳的排放呈指數(shù)增長”。

 

索耶的論文展示了夏威夷莫納羅亞（Mauna Loa）的大氣二氧化碳“基林曲線”圖的早期版本。由于全球植被和海洋吸收了一半的二氧化碳，二氧化碳在大氣中的累積速率約為排放速率的一半。

 

他還引用了瑞典氣象學家伯特·博林（Bert Bolin）的觀點（博林后來成為了政府間氣候變化專門委員會的第一任主席），估計到20世紀末大氣二氧化碳濃度將上升25%。

 

早期預測

 

索耶的論文解釋了二氧化碳上升使氣候變暖的一些關(guān)鍵過程，包括溫室效應的原理和增加的水蒸氣作為變暖反饋的作用。他寫道：“由于二氧化碳是參與大氣輻射交換和地球熱量輻射的主要氣體之一，大氣中二氧化碳含量的變化可能會影響這一過程。”他將額外的二氧化碳描述為“使地球保持溫暖的毯子”。索耶還引用了氣候建模先驅(qū)真鍋淑郎（Syukuro Manabe）的工作，真鍋于2021獲得諾貝爾物理學獎。

 

真鍋曾計算出，大氣中二氧化碳濃度增加一倍將導致全球氣溫升高2.4攝氏度。結(jié)合博林提出的二氧化碳上升25%的觀點，索耶預測到20世紀末全球氣溫將上升0.6攝氏度。他指出，這將“比近幾個世紀的氣候變化略大”。這一變暖預測特別值得注意，因為它是在當時過去20年全球氣溫略有下降之后發(fā)表的。盡管地球在20世紀上半葉已經(jīng)變暖——工程師和業(yè)余科學家蓋伊·卡倫達（Guy Callendar）將其歸因于二氧化碳的上升——但到了20世紀60年代，氣候科學家注意到變暖趨勢實際上已經(jīng)逆轉(zhuǎn)。索耶高調(diào)預測氣候變暖的回歸是完全正確的——全球氣溫確實在20世紀70年代開始再次上升。

 

但是，索耶的分析沒有包括其他溫室氣體（GHG）的影響，如甲烷、一氧化二氮、臭氧和氟氯化碳（CFC）。另一方面，他還忽略了空氣污染中的氣溶膠顆粒的影響，總的來說，這些顆粒通過將一些太陽輻射反射回太空而起到冷卻作用——包括這些將降低他預測的變暖。因此，忽略非二氧化碳溫室氣體和氣溶膠對研究結(jié)果的總體影響很小。

 

然而，自那時以來，溫室氣體的持續(xù)排放導致了全球進一步的變暖，而且?guī)缀鯖]有跡象表明這種情況正在緩解。政府間氣候變化專門委員會現(xiàn)在非常清楚，需要在減排和適應兩方面采取緊急行動，以維持“所有人的宜居和可持續(xù)未來”。索耶已于2000年9月去世，所以他活著的時候已經(jīng)看到他的預言基本上實現(xiàn)了，他在1972年論文到現(xiàn)在仍然是經(jīng)典之作。