全球变暖是必然吗?

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谢谢大家的讨论,我从其中学到了很多东西。这两天放圣诞假,开了瓶红酒,一边看电视一边翻知乎,过得逍遥自在。

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最后一次更新。调整了一下顺序。原答案放前面,然后是第一次,第二次和第三次更新。

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原答案中简单介绍了最近100 多年的全球变暖:温度怎么变化,温室气体排放怎么变化,和我们怎么建立起这两者的因果关系。

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第一次更新,简单介绍了一部气候变化怀疑论的记录片:great global warming swindle. 这部片子提出了很多似是而非的结论。

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第二次更新,逐条反驳了隔壁气候变化怀疑论答主的答案。

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第三次更新,添加了对回复里好些朋友提出的问题的解释。比如为什么我们不能预报两周后的天气,不能预测几年后的气候,但是对全球变暖的模拟结果这么有信心:简单的答案是,关键是信噪比。

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下面是原答案。

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本来没想回答这题,毕竟在自己的专业领域没人邀请。。。知乎小透明不好意思腆着脸跑来回答。

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不过看到有几个回答非要往政治上扯,把科学(尤其是大气科学)描述成了任政治和金钱打扮的小姑娘,我觉得作为学气候动力的phd,必须要说点什么。

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一个问题可以既是政治问题,也是科学问题。不要非此即彼好么。怀疑精神是好的,但是怀疑的基础是足够的知识。那些阴谋论者的小文章只是故事里扭曲的一小部分。这里是IPCC 报告,读完以后你一定会有收获。(ipcc 综合报告中文版:https://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar5/syr/AR5_SYR_FINAL_SPM_zh.pdf; ipcc 报告自然科学基础部分中文版:https://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar5/wg1/WG1AR5_SummaryVolume_FINAL_CHINESE.pdf。谢谢云大提醒并提供链接。)

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商人逐利,政治家逐权,无可厚非。而科学家追逐真理。在全球变暖这件事上,不排除政治在试图利用科学,但是请不要侮辱科学。

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下面是严肃认真的回答。

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两句话的回答。

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全球变暖不是必然的,

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云大的回答说的很清楚,时间尺度很重要。但是,在最近一两百年的时间尺度上,按照目前的人为排放水平,全球变暖是必然的。

地球不会维持适宜人类的温度,会在不同的外部强迫(external forcing)和内部相互作用(internal feedback)的共同影响下,不断的动态调整。

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更多的回答。

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下面展开说说最近这100 多年发生了什么。下面的图都来自IPCC 第五次报告。

温度。很明显的上升趋势。有趣的是,除了总体的上升趋势外,上世纪70 年代附近和21 世纪初,上升趋势被打断。有很多工作在试图理解这时候发生了什么,目前主流的解释是:internal variability (对应的中文是内部的波动?). 怎么理解internal variability 呢?比如刚过冬至,再过几天会更冷,然后开春,春节以后逐渐变暖,这是在季节时间尺度上(seasonal timescale)总体的趋势。可是三月的某几天,因为一个寒潮,比一月初还冷,出现了“倒春寒”,这就是internal variability.
同时期的温室气体。一路飙升,没什么好说的,人类排放的温室气体也在飙升。不过只看这张图,我们还不能证明因果关系(causal effect). 到底是人为排放导致了全球变暖,还是仅仅是个巧合?
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IPCC AR5 是这么说的:

Anthropogenic greenhouse gas emissions have increased since the pre-industrial era, driven largely by economic and population growth, and are now higher than ever. This has led to atmospheric concentrations of carbon dioxide, methane and nitrous oxide that are unprecedented in at least the last 800,000 years. Their effects, together with those of other anthropogenic drivers, have been detected throughout the climate system and are extremely likely to have been the dominant cause of the observed warming since the mid-20th century. {1.2, 1.3.1}

基本上因为经济和人口增长,人为温室气体排放从前工业革命时代开始一直增加,到目前达到最高点。人为温室气体排放导致了大气中二氧化碳,甲烷和氮氧化物在过去80万年中史无前例的高浓度。人为温室气体和其他的人为驱动,被发现影响了整个大气系统,并极可能是20世纪中全球变暖的主要原因。

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那么causal effect 的是怎么建立起来的呢。主要的证据来自于数值模拟(numerical simulations).

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我们不能在地球上做实验,但是可以在气候数值模型(GCM, global climate model)里面扮演上帝. 上图中红色的廓线代表加入了人为影响的模拟结果,黑线是观测,二者很好的吻合。而蓝色廓线是去掉人为影响的实验组。这些模型并不完美,但是在已知的误差内(廓线的宽度反应了误差),建立人为排放与全球变暖的因果关系已经绰绰有余。

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如果说到这里,还有人为气候变化阴谋论摇旗呐喊,并且不能提出任何有建设性的批判(constructive criticism), 那我只能说,这人不是坏就是蠢,或者二者兼有。

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再多说两句怎么阻止/减少全球变暖:

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首先是减排,当然是减排。

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另外目前不少科学家在脑洞大开,比如提议把屋顶刷白反射太阳光,往平流层撒金刚石粉末反射太阳光。。。

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我们每个人能做些什么呢?科技部是这么说的:全民节能减排手册。里面有些内容挺扯淡,but why not? individuals should work towards making the world a better place.

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第一次更新。

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好些气候变化怀疑论的答主明显是看过记录片“The Great Global Warming Swindle”,很高兴看到你们对这个话题感兴趣。

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这个记录片确实很有意思,提了很多似是而非的观点,特别容易忽悠到接受过一些高等教育,对世界抱有好奇,怀疑一切的人。事实上,我选择现在的专业也多少因为当年被这部片子深深的吸引:我也曾是妥妥的气候变化怀疑论者。。。现在么,只能呵呵了。

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多说一句这部片子:请感兴趣的小伙伴移步wikipedia,The Great Global Warming Swindle,也读读关于这部片子的critics.

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还有一个小插曲,wikipedia 里面提到了:Carl Wunsch (MIT 物理海洋学退休教授,退休以后在Harvard 找了个办公室呆着,中午没事儿常和我们一块儿吃饭)对他在该片出镜特别愤怒。

Carl Wunsch, professor of Physical Oceanography at MIT, is featured in the Channel 4 version of the programme. Afterwards he said that he was "completely misrepresented" in the film and had been "totally misled" when he agreed to be interviewed. He called the film "grossly distorted" and "as close to pure propaganda as anything since World War Two", and he lodged a complaint with Ofcom.

wiki 里是这么说的:carl 表示该片“完全的误解”了他的观点。当他答应被节目组采访时,他被“完全的误导”。他称该片“让人恶心的曲解”,并且“是自二战以来最政治喉舌的宣传”(请注意,propaganda在西方语境下是一个很负面的词)。怀疑论者们,这个片子才是你们该怀疑的。

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第二次更新。

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睡了一觉起来,这个答案得到的支持竟然比气候变化怀疑论得到的支持还少。一方面很开心,大家特别关注这个话题,也具有怀疑精神。另一方面,不开心看到大家被似是而非的言论误导 (内心其实想的是:なに? 这些扯淡精的赞比我还多? )

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下面我来逐条反驳隔壁高票回答的论证。。。(更新中)

忽悠人的,地球系统极大有自己的规律,人没有力量影响他,老天要灭人类,就像地震要来你根本阻止不了

地球系统有自己的规律,也处于极为脆弱的平衡当中,人类的“微扰”完全可以影响到它。

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特朗普是商界老流氓 ,一眼就看穿那些吹嘘变暖的伎俩,直接退出

普京比较理性,说人恐怕阻止不了气候变化。

特朗普退出是因为美国减排代价很大。中国支持减排也是部分因为想拉美国下水。俄罗斯“理性”是因为全球变暖后俄罗斯会受益。

竺可桢 # l, f3 N8 M6 F% [ r9 `

在七十年代就写出论文,说几千年尺度,一两度的变化很普通,没啥大惊小怪的

都已经说的很清楚了

是很普通,历史上十几度的变化都有,但是那会儿没有人。别的不说,海平面上升淹没城市,还不足以让人“大惊小怪”么?

二氧化碳排放是事实,变暖是事实,但是没啥大不了的,也证明不了之间什么联系不要杞人忧天,水蒸气,甲烷都是变暖气体,比二氧化碳可怕多了。

我原答案里面说了,我们已经证明了causal effect. 二氧化碳 dominates global warming.

针对二氧化碳就是发达国家对说了第三世界的打压阴谋。当然了,节能减排还是要搞的,减少污染保护环境还是要做的。这也是中国参与国际减排的计划原因,而且发展中国家中国吃亏并不是最大的。美国吃亏很大,所以特朗普才说变暖是中国人的阴谋

你这前后矛盾的,到底是发达国家打压第三世界,还是中国的阴谋?

顺便说下,现在因为变暖说经不起考验 因为最近几年冬天寒流不断,现在又改说什么极端气候了。这地球的气候本来就是极端的,有什么好说的

这完全是两个概念。仲夏比初夏热对吧,可是仲夏也有几天比初夏凉快。至于你说“这地球的气候本来就是极端的”,看不懂你在说什么,就不反驳了。

全球变暖几乎可以肯定并不是人类活动造成的,很简单的逻辑,地球上最大的能量来源是太阳光,每年到达地球的太阳能总量大约是3766800艾焦,1艾焦是10^18焦耳。而人类一年消耗的能量不到1000艾焦,也就是相当于大约2个多小时全球的阳光照射,并且这1000艾焦并不是100%都转换成了热能,所以和人类活动几乎无关。

请用一个”平衡的预算(budget)“的角度来考虑这个问题。比如您月收入10万(按知乎平均举例子),假设您月光:房贷3 万,娃上国际学校4 万,媳妇儿买衣服1 万,其他各种固定消费1万9,每个月剩1000 块烟酒钱。烟酒只占了您月收入的1%,可是哪天公司少给您发了1000 块钱,您这个月就没钱抽烟了。这个故事告诉我们,在平衡的预算下,一点扰动都会带来很大改变。

再来说温室气体,全球二氧化碳的增加量是ppm级别的,要说温室效应,水蒸气的温室效应远超其他气体,毕竟地球上70%以上的面积都是海洋。

水汽的温室效应是response. 云大在其他地方说过了。

然后再来说气温变化。其他国家我不知道,光说中国,中国古代几千年时不时的会被北方游牧民族侵扰,最主要原因就是气候,比如宋代,当时北方冷得一比,游牧民族只能向南扩张才能生存,而大多数时候北方是比较温暖的。

最近两千年的气候变化和按照现在的排放速度造成的气候变化比,可以忽略了。再不控制排放的结果是,过几百年大家都得搬去南极挤着。

再说二氧化碳和气候变化之间的联系,从数据上看,全球二氧化碳浓度升高是滞后于气温升高的,滞后的时间不是一天两天,而是几乎是一个世纪。所以可以肯定二氧化碳浓度升高并不是引起气候变暖的原因。

在古气候中是这样,不代表这一次的变暖也是这样。比如您小时候一调皮就会被爸爸揍(调皮导致被揍)。但是有一天,你爸爸喝醉了揍了你,挨揍以后你不开心,跑去调皮。按你的逻辑,因为历史上都是调皮导致挨揍,这一次也是咯?

如果气候持续变暖,需要担心的不是两极的冰川融化,需要担心的是海洋里的水发生热胀冷缩的效应,整个海洋的体积将会变大,这才是导致海平面上升的主要原因。但是海洋里的水水温并不是均匀分布的,仅仅是表面几百米的水温会受到波动,而深层海洋的水温会相对稳定。

早就有model 考虑了您提到的这些。Jerry X. Mitrovica,我在哈佛上过他的一门sea level change, 如果有空请读读他的最新工作。

然后再说说这个问题的政治因素,因为碳元素是人类目前能量的载体,二氧化碳的排放就代表了人类消耗的能量的量。而人类的发展各方面都离不开能量。限制二氧化碳排放几乎就等于限制人类的发展。但是人类的发展按照地域性有先有后。有的地方已经发展的较为完善和进步,有的地方甚至还处于原始社会状态,那么为了限制二氧化碳的排放,是否这些落后的地方就不能继续发展了呢?

本不想谈政治,不过这不就是现在中国反制美国的argument 么?看到祖国耍流氓我也是放心了。

最后再说说环境保护。环境保护问题的本质是技术问题,技术越先进才能保证对环境的伤害越小,这个问题其实和动物保护是一个道理,在没有现代科技的保护下,人类在野外遇到了猛兽,难道还需要保护它吗,它不吃你就感谢天地了。

我同意。发展技术很重要。哪天我们可以移民外星系了,global warming 早就不是个威胁了。

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第三次更新:气候变化怀疑论最大的怀疑就是我们的气候model 是否靠谱。

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什么是气候model 呢?可以理解为一个数字化的气候系统,我们没办法在地球上做实验,可是可以在数值模拟里面做实验。气候模型其实就是解一组方程的程序。这组方程包括了流体力学和热力学公式。也就是说,气候模型是基于物理定律的动力模型,这和统计模型有本质区别。利用统计模型很难区分因果关系,而动力模型,理论上只要模型里的物理定律(比如牛顿定律)没错,是推断因果关系的。

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然后我来简单解释下为什么我们不能预报两周后的天气,不能预测几年后的气候,但是对全球变暖的模拟结果这么有信心。

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举一个例子:两周后的周一北京下不下雨,确实没人能准确的告诉您,用最好的model 也不行。不过我能百分之百确信的告诉您,甚至都不需要model,下一个7 月北京总降水会比上一个10 月多。

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原因是信噪比:半年的降水变化,来自于太阳直射角的变化,这是一个很强的forcing,带来一个很强的信号,这个信号远远大于噪声。而要预测两周后的降水,噪声太大,不可能得到准确的信号。

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想象一根正斜率的直线(代表温度随时间总体上升的趋势),叠加一个周期为几年的正弦波的噪声(代表,比如,厄尔尼诺的干扰):长期来说,信号强,噪声相对信号而言小到没有影响,可以看到清晰的上升的趋势,跟噪声的相位没有关系;而短期预测呢,信号小,噪声大,几年内的温度上升还是下降,完全取决于正弦波的相位。目前我们还不能准确预报厄尔尼诺等“噪声”,因此很难预测几年后的气候。

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那些果儿
活跃在2024-11-6
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