气候变化的历史
2024 年 2 月 8 日
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应对全球气候变化和追踪温室气体排放量已成为需全民共同努力的一项事业。世界银行近期与美国国家航空航天局 (NASA) 和欧洲航天局合作发起了一项倡议,它旨在收集并组织对大气中温室气体浓度的卫星测量结果。1

回到地球表面,世界各地的公司也在跟踪温室气体排放 — 由它们的业务和价值链产生的排放。一些公司正在使用软件工具来衡量其在减少碳排放方面的进展,以实现环境、社会和治理目标并遵守环境法规。

虽然减缓气候变化的紧迫性比以往任何时候都更强,但激发此类紧迫性的理解和意识花了大约两个世纪的时间才形成。让我们来看看气候变化如何从一个鲜为人知的概念演变为一种被广泛接受的现象,从而促使全球采取行动。

19 世纪:早期气候科学

气候变化理论可追溯到 19 世纪初。法国数学家和物理学家约瑟夫·傅里叶 (Joseph Fourier) 对气候变化现象(最终称为温室效应)进行了早期观察。1824 年,傅立叶写道,地球大气中的气体吸收了热量,使地球比原本应有的温度更高。

1856 年,通过对各种气体组合开展实验,美国业余科学家 Eunice Newton Foote 发现水蒸气和二氧化碳(当时被称为碳酸)是导致热量流失的罪魁祸首,并写道:“由此气体构成的大气层会导致 [地球] 出现高温。”2

具有讽刺意味的是,正是对冰河时期而非全球变暖的好奇心,促使人们进一步加深了对现代气候变化的理解。爱尔兰物理学家约翰·廷德尔 (John Tyndall) 着手确定地球大气成分的变化是否导致了史前冰河时代的出现。像福特一样,廷德尔也对不同的气体进行了实验。19 世纪 60 年代,他证明了煤炭加热产生的气体(由二氧化碳、甲烷和挥发性碳氢化合物组成)会吸收大量能量。3

在 Tyndall 的发现基础上,瑞典物理学家 Svante Arrenius 于 1896 年开发出一个气候模型,它可显示不同大气二氧化碳浓度对全球气温的影响。和 Tyndall 一样,Arrhenius 也开始从理论上研究哪些情况可能会导致地球进入冰河时代,其中包括火山喷发所引发的气体排放。此外,Arrhenius 还考虑了他所处时代的现代排放源:第二次工业革命期间的化石燃料燃烧,以及它们可能导致的平均温度上升。

阿伦尼乌斯预测,大气中的二氧化碳水平需要 3,000 年才能翻倍,导致温度升高 5 到 6 摄氏度。然而,与今天的态度相反,阿伦尼乌斯当时并不担心地球气候的这种潜在变化。相反,他预测,随着平均气温的升高,人们将“生活在更温暖的天空下,生存环境也没有现在这么恶劣”。4

1900 年代:对气候变化的态度转变

20 世纪 30 年代,英国蒸汽工程师兼业余科学家 Guy Callendar 收集并分析了全球的历史气温信息和二氧化碳测量数据,发现 1880 年至 1935 年间,地表温度上升了 0.3 摄氏度,大气中二氧化碳含量增加了 6%。为了将这两种趋势联系起来,Callendar 改进了 Arrhenius 方程,并进行了自己的计算。他最终得出结论:1880 年至 1935 年间,地球温度上升的一半原因在于化石燃料燃烧导致的二氧化碳水平变化。

但是,与 Arrhenius 一样,Callendar 对气候变化的看法是乐观的:他预测,北半球的农作物产量将增加,并可规避未来出现的冰河时代。[4]然而,到了 20 世纪 50 年代,某些科学家却做出了截然不同的论调。1953 年,物理学家 Gilbert Plass 在美国地球物理联合会的一次演讲中警告说,人为排放的二氧化碳正以每百年 1.5 度的速度加剧地球表面的温度升高,从而成为头条新闻。5

在此十年之中的后期,美国海洋学家与气候科学家 Roger Revelle 表示:被视为对大气中的温室气体含量具有调节作用的海洋,其吸收气体的速度比先前人们所认为的要慢得多。Revelle 的同事 Charles David Keeling 在夏威夷建造了一个二氧化碳监测站。通过对冒纳罗亚火山进行测量,他得出了与其同名的基林曲线;它是一个用于显示二氧化碳水平不断上升的长期数据系列,并在后来被赞誉为“为当今世界对气候变化所持有的深刻担忧奠定了基础。”6

20 世纪末及以后:科技推动的发现

20 世纪 50 与 60 年代开启了计算机模型成为气候科学家所用关键工具的时代。其中最具影响力的模型之一是由美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 下属地球物理流体动力学实验室的研究人员 Syukuro Manabe 和 Richard Wetherald 所创建的模型。在 1967 年记录其模型运行结果的一篇论文中,Manabe 和 Wetherald 得出结论:如果大气中的二氧化碳水平在现有基础上增加 1 倍,全球气温便会上升 2.3 摄氏度。7

1969 年,随着 NASA 发射 Nimbus III 卫星,用于研究气候变化的技术在另一战线上取得了进展。气象卫星上的设备可为大气的不同组成部分提供前所未有的温度测量结果,以便科学家更全面地了解地球的温度变化。如今,卫星仍是用于收集气候变化数据的关键工具;而近期,NASA 也开始与 IBM 开展协作,以使用人工智能 (AI) 技术从卫星数据中提取洞察信息。

科学家们将继续分析从太空获取的数据,而其他人员则会利用从地面之下获取的信息。自 1960 年代以来,古气候学家们便一直在研究冰芯的成分;冰芯是指从南极洲和格陵兰岛等地的冰盖和冰川上钻取的冰柱体。深冰芯包括气溶胶等颗粒以及数千年前所捕获的气泡,它们可提供有关地球气候系统的历史信息。南极冰芯研究得出的证据表明,在 80 万年的时间跨度内,二氧化碳的浓度始终介于百万分之 180 至 300 份 (ppm) 之间,而这一数值明显低于当下所测得到的二氧化碳浓度;由此,可进一步证实对地球正在经历前所未有的状况的担忧。8

气候科学会影响全球公共政策

自 20 世纪 80 年代末开始,关于气候变化的重要性和严重性的证据越来越多,促使全球在政策制定方面做出了重大努力。

1987 年:《蒙特利尔议定书》要求世界各国逐步停止使用已知会破坏地球大气臭氧层的物质。

1988 年:联合国成立了政府间气候变化专门委员会 (IPCC),以促进对人类活动导致的气候变化的科学认识。

1997 年:《京都议定书》成为首个为发达国家或地区设定具有法律约束力的温室气体减排目标的国际条约。

2015 年:《巴黎协定》将发展中国家纳入其中,为近 200 个签署国制定了排放目标。新协议旨在防止 全球平均温度 较工业化前水平上升超过 2 摄氏度。同年, 联合国 通过了 17 项 可持续发展目标  (SDG),其中强调采用可持续能源系统、可持续森林管理和降低 排放。

当今的气候变化:通过政策和创新采取紧急行动

在 2023 年发布的第 6 次评估报告中,IPCC 预测:重大且及时的减缓与调整措施可减少气候变化对人类和生态系统所造成的不利影响。专家小组指出,自 2014 年发布第 5 次评估报告以来,有关缓解气候变化问题的政策和法律均有所增加。

然而,持续开展的缓解努力并没有起到抑制作用,我们仍不断感受到气候变化的切实迹象,包括天气模式的变化和极端天气事件。近年来,干旱、热浪、野火和强降水的增多都归咎于气候变化,海平面上升和北极海冰减少也是如此。欧洲气候监测机构 Copernicus 宣布,2023 年是有记录以来最热的一年。

眼下,这些令人担忧的趋势正促使从华盛顿特区到澳大利亚悉尼的各大政府与企业领导人加倍致力于减少温室气体排放并应对气候变化。具体的举措包括提高能源效率、过渡到可再生能源以及通过 ESG 数据监控与分析工具来做出决策。

“最终的结果必须是净零排放或碳中和,”总部位于澳大利亚的 GPT 集团的可持续性发展主管史蒂夫·福特 (Steve Ford) 表示,该集团是一家多元化房地产集团,正在借助监测和分析技术减少其碳足迹。“如果有人不认为这是能源和气候相关环境影响的最终目标,那就看走了眼。”

随着越来越多的公司注重减少排放,数据管理正成为确保可持续性发展工作保持正轨的中心舞台。IBM® Envizi 中的 ESG 报告软件集成了一套模块,可帮助您自信地在单个记录和报告系统中捕获和管理所有环境、社会和治理数据,因为您知道自己的数据是可审计的金融级数据。

 
作者
Alice Gomstyn IBM Content Contributor
脚注

1“卫星数据将如何彻底改变我们跟踪全球温室气体排放的方式?”(ibm.com 外部链接)。数据博客,世界银行。2024 年 1 月 25 日。

2“19 世纪的科学家是如何预测全球变暖问题的?”(ibm.com 外部链接)。JSTOR Daily。2019 年 12 月 17 日。

3“气候变化的历史。”(ibm.com 外部链接)。History.com。2023 年 6 月 9 日。

4 “二氧化碳、温室效应和全球变暖:从阿伦尼乌斯和卡伦达的开创性工作到当今的地球系统模型。”(ibm.com 外部链接)。《奋进》,第 40 卷,第 3 期,2016 年 9 月。

5“在 20 世纪 50 年代提出二氧化碳危险的科学家。”((ibm.com 外部链接)。《卫报》。2023 年 6 月 22 日。

6 “讣告:气候科学先驱:查尔斯·戴维·基林。”(ibm.com 外部链接)。斯克里普斯海洋学研究所,2005 年 6 月 21 日。

7“特定相对湿度分布情况下的大气热平衡。”(ibm.com 外部链接)。《大气科学杂志》,第 24 卷、第 3 期,1967 年 5 月。

8“冰芯揭示了关于过去的什么信息?”(ibm.com 外部链接)。科罗拉多大学博尔德分校 CIRES 国家冰雪数据中心。2023 年 3 月 24 日。