尋找全球變暖暫停的原因——硫化物影響了氣候變化

自1998年到2008年，全球表面溫度幾乎沒有上升?？茖W家認為，這有可能是由于中國大量排放硫化物造成的。這似乎是一個悖論：煤炭的消耗釋放出了大量的溫室氣體二氧化碳，但同時釋放的二氧化硫出人意料地讓地球的溫度在十年里沒有升高。

隨著中國的經濟發展， 硫排放也出現了巨大的增長。 （CFP/圖）

斯旺森的迷惑

鮭魚是人們餐桌上的美食，也是一種著名的溯河洄游的魚類。它們出生在淡水里，游入海洋，在那里成年，然后再返回淡水里產卵。鮭魚在北大西洋和太平洋中均有分布。美國阿拉斯加南部的阿拉斯加灣，幼年的鮭魚在4到9月游入海水里，開始它們歷時數年的長途跋涉。一件奇怪的事情在1970年代末出現：阿拉斯加灣鮭魚的數量在那個時候開始突然大幅度的上升，到1990年代中，不光是阿拉斯加，全球的鮭魚商業捕獲量已經增加了300％。

直到21世紀初，人們都不確切地知道這件事情發生的原因。但許多人相信，它與海水的升溫有關。因為在同一時期，或者更準確地說，在1976－1977年的冬天，阿拉斯加灣沿岸的海水的溫度比通常情況下高了2攝氏度。

氣候學家認為，地球的氣候在這個時候發生了轉折。原先，北美沿岸海水較冷、離岸地區和西太平洋海水較暖，而后二者的情況陡然發生互換。這一現象叫做“太平洋年代際振蕩”，隨后而來的是強烈的厄爾尼諾和拉尼娜現象，以及持續數十年的“全球變暖”。

在儀器測量的氣候歷史上，地球溫度的年代際變化一直存在。第一次世界大戰之前，全球的平均氣溫在下降；1920年代和1930年代，氣溫在上升；1940年代開始，直到1976年和1977年的那個冬天，氣溫在下降；此后，氣溫又開始上升……

到了2009年，在一片“全球變暖”的聲音中，美國威斯康星大學密爾沃基分校的凱爾·斯旺森（Kyle Swanson）及其合作者發現了一次新的“轉變”：自2001年起，溫度的曲線變平坦了，地球的變暖似乎一夜之間停止了。

斯旺森與合作者在《地球物理研究快報》的論文中猜測，他們的發現意味著，氣候系統可能從1976／77年之后的暖化進入了一個新的基本平穩的時期。這或許是地球的氣候又發生了一次轉變，就像歷史上每隔幾十年就會發生一次那樣。

然而，這次轉變與歷史上的似乎又有所不同。斯旺森感到了某度程度上的迷惑。“這與我們自1950年以來看到的任何情況都不同。”他當時說，“自那時以來的冷卻事件都有確切的原因，比如火山爆發或是強烈的拉尼娜，而這個正在發生的冷卻事件卻沒有。”

變暖暫停的源頭

根據英國哈德利氣候預測與研究中心的數據，自1998年到2008年，全球表面溫度幾乎沒有上升。不僅如此，2005到2008年間甚至還下降了0.2攝氏度。與此同時，由于人類活動，大氣中二氧化碳和其他溫室氣體的濃度在增加。如果單單從溫室氣體的排放來看，難道氣溫不應該是在上升才對嗎？

斯旺森沒有看到暖化暫停的確切原因，但這個原因一定是存在的，它究竟是什么呢？科學家開始重新考察輻射強迫、氣候系統的內部變率以及全球表面溫度三者之間的關系。

2010年初，美國國家大氣和海洋管理局（NOAA）地球系統研究實驗室的蘇珊·所羅門（Susan Solomon）及合作者給出了一個可能的解釋。他們在《科學》雜志的文章中指出，自2000年以來，平流層中水蒸氣的濃度降低了10％，這可能是造成地球表面溫度變化的一個重要驅動因素。

具體來說，他們的研究顯示，對于二氧化碳和其他溫室氣體可能造成的升溫，這一因素造成2000至2009年間的升溫速率減緩了25％。更進一步，他們甚至提出，在1980到2000年間，平流層的水蒸氣可能增加了，這導致1990年代全球氣溫與不計入這一效應相比上升了30％。

同樣來自NOAA的另一名研究人員大衛·伊斯特林（David Easterling）與美國勞倫斯伯克利國家實驗室的邁克爾·魏博納（Michael Wehner）在2009年就看不慣由溫度停止上升所帶來的充斥網絡和報紙的對氣候變化的質疑。

他們寫了一篇文章，研究了歷史上的氣象數據，發現在過去半個世紀中，不管是實測數據還是用模型重建得到的結果，都會出現年代際的降溫現象。他們甚至論證出，在21世紀中，氣溫可能出現連續十年或二十年的暫停上升乃至是下降，但整體上仍呈現暖化。

伊斯特林二人將這種變化歸因于氣候系統的內部變率。這也是許多維護氣候變暖說的人在看到溫度連續十年沒有上升后的第一反應，即地球的氣候系統自身有調整的過程，但這些日子很快就會過去，炎熱的天氣還在后面呢。伊斯特林二人看起來從統計學上證明了這一可能性。

這是對于暖化暫停的第二種解釋。除了它們，還有第三種解釋。

這種解釋由英國雷丁大學的麥克·洛克伍德（Mike Lockwood）提出。他先后寫了兩篇論文謹慎地指出一種可能性：1998年之后，厄爾尼諾現象缺少，這是造成溫度曲線變平的主因；此外，太陽活動進入了自1924年以來的最小時期，這也對地球的氣候有一些影響。他還曾用類似的方式解釋歐洲冷冬形成的原因。

然而，以上沒有一項解釋能夠說服美國波士頓大學的羅伯特·考夫曼（Robert Kaufmann）。“我所讀到的其他人做的研究中沒有一項能夠迅速解釋那個表面上的矛盾。”他說。

最近，考夫曼與三位合作者在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上發表論文，一一分析了近兩年來出現的這些解釋。

對于洛克伍德的解釋，考夫曼等人引用了一篇計量經濟學上經典的方法論文章。在這篇發表于1974年的文章中，著名的計量經濟學家克萊夫·格蘭杰（Clive Granger）提出，我們是不能用一個確定的方程來描述包含隨機過程的趨勢的。而洛克伍德在他的研究中恰恰違反了這一條，而且，從歷史數據來看，他的模型所做出的描述高估了1950年代和過去十年里的輻射強迫。

考夫曼等人還檢驗了“水蒸氣解釋”暗藏的三個推論，結果發現，水蒸氣和所謂“黑炭”對于地球表面溫度的影響與強迫相比并不具有統計學上的顯著性。

至于氣候系統的內部變率，考夫曼等人承認這不失為一種可能性，但他們提出了另一種作為替代的可能性——1998年至2008年間全球表面平均溫度暫停升高，是由于中國大量排放硫化物造成的。

“人們通常只把注意力放在二氧化碳上，但是隨著中國的經濟發展，硫排放也出現了巨大的增長。”考夫曼說。

考夫曼等人在研究中所采納的數據是這樣的：在2003到2007的四年間，中國的煤炭消耗量翻了一倍多。相比之下，前一次翻倍用了22年的時間。同樣在這四年里，世界的煤炭消耗量增長了26％，其中來自中國的貢獻高達77％。

這多少有點像是個悖論：煤炭的消耗釋放出了大量的溫室氣體二氧化碳，但同時釋放的二氧化硫卻出人意料地做了一次全球尺度的實驗，讓地球的溫度在十年里沒有升高。

惟一的快速降溫方法

歷史上，硫化物對地球的降溫作用還有幾次典型案例。1991年6月15日，菲律賓呂宋島上的皮納圖博火山發生爆發，在噴發出3到5立方千米巖漿的同時，也將大約2000萬噸的二氧化硫釋放到了平流層。這些二氧化硫造成北半球表面溫度在此后一年下降了0.5到0.6攝氏度，研究人員也觀察到格陵蘭的冰蓋在那一年夏天融化得少了。

更早之前，1815年印尼的坦博拉火山爆發是人類有記載的最大的火山爆發，它造成9萬人死亡，地球的降溫高達3攝氏度。即便是在一年之后，歐洲和北美的部分地區仍經歷了“無夏之年”。

二氧化硫進入平流層后，化學和微物理過程會將它們轉化為亞微米尺度的硫酸鹽粒子，這些硫酸鹽微粒能夠在平流層中呆上一到兩年，并將一部分太陽輻射反射回太空?；鹕奖l能為地球降溫一年的原理便在于此。

出于同樣的原理，考夫曼等人相信，中國排放的二氧化硫在1998到2008年間抵消了二氧化碳和其他溫室氣體所帶來的升溫。他們的模擬還顯示，1940年代和1970年代溫度沒有上升，乃是因為二氧化硫的冷卻效應比溫室氣體的暖化效應上升得略快。

1970年代之后的溫度上升對應于前蘇聯大力治理酸雨問題的時期。二氧化硫排放到對流層后會促使酸雨形成，當時的二氧化硫排放量在前蘇聯的努力下迅速降了下來。1990年代，世界硫排放量也發生迅速下降，則是因為經濟崩潰。這些時期剛好對應于全球氣溫上升的年份。

“我們已經通過排放二氧化碳的方式改變了地球的環境，這是我們無意而為之的。也許我們也可以用其他有意為之的方法讓地球降溫。”一些人產生了這樣的想法。既然自然界的事件和人為事件都證明了二氧化硫可以為地球降溫，為什么我們不能有目的地用這種方法應對全球變暖呢？

這種想法早在1990年代末就有人提出，而第一個在該問題上成為明星人物的是諾貝爾獎得主、德國馬普化學研究所的大氣化學家保羅·克魯岑（Paul Crutzen）。2006年，在《氣候變化》雜志對“地球工程”（geo－engineering）的專題討論中，克魯岑發表了一篇社論，重點探討了將硫化物排放到平流層為地球降溫的設想。

他在這篇文章中指出，事實已經證明硫化物不管是排放到對流層還是平流層，都可以為地球降溫；只是前者的問題在于會帶來酸雨，且效應持續的時間短，后者是更值得考慮的途徑。

克魯岑計算了為地球降溫所需要的硫的質量，分析了使用幾種不同的硫化物的可能性，也審慎地提出，人們在決定使用此種方法之前，務必要研究清楚它是不是利大于弊。盡管克魯岑舉出了一些可能存在的負面效應，但他的基本態度是明確的：在全球氣溫快速上升的情況下——比如升高了2攝氏度或以每十年0.2攝氏度的速率上升，目前唯一的應對方法就是用諸如排放硫化物這樣地球工程方法降溫。這樣方法起效快，能夠在短短半年的時間里就把溫度降下來。