50年前《自然》杂志发表英国科学家论文，揭示“人为二氧化碳排放与温室效应”

Carbon Brief网站2022年9月1日发表英国气象局哈德利中心和埃克塞特大学气候影响研究负责人Richard Betts教授的文章，题目是：The 50th anniversary of a remarkable global-warming prediction（全球变暖预测50周年）。

 

今天是一篇关于全球变暖的杰出研究论文发表50周年。这篇论文由气象学家约翰·索耶（John S Sawyer FRS，1916-2000）撰写，题为“人为二氧化碳与温室效应”，1972年发表在《自然》杂志上。论文讨论了人类活动导致全球变暖的一些关键概念，并对未来全球变暖做出了最早的预测：到20世纪末，气温将上升0.6摄氏度。索耶的计算结果证明，在他的论文发表后的几十年里世界将如何变暖，只是对温升的程度稍微高估了一点。他在论文中指出，“尽管大气体量巨大，气候系统所涉及的能量非常巨大，但人类活动的影响“正在接近无法完全忽略的程度，可能是气候和气候变化的因素”。

 

气候变化研究的先驱

 

约翰·索耶是英国气象局的一名气象学家，在第二次世界大战期间开始担任皇家空军的技术官员，后来成为研究总监。在众多职位中，他曾担任世界气象组织大气科学委员会主席，并于1962年当选为皇家学会院士，并于1963年至1965年担任皇家气象学会主席。

 

索耶的论文借鉴了几位气候科学先驱的工作。他讨论了全球碳循环的原理、工业发展作为大气中二氧化碳浓度上升驱动因素的作用，以及如何影响全球温度。他指出，“工业发展最近一直在以不断增长的速度进行，因此人类活动二氧化碳的排放呈指数增长”。

 

索耶的论文展示了夏威夷莫纳罗亚（Mauna Loa）的大气二氧化碳“基林曲线”图的早期版本。由于全球植被和海洋吸收了一半的二氧化碳，二氧化碳在大气中的累积速率约为排放速率的一半。

 

他还引用了瑞典气象学家伯特·博林（Bert Bolin）的观点（博林后来成为了政府间气候变化专门委员会的第一任主席），估计到20世纪末大气二氧化碳浓度将上升25%。

 

早期预测

 

索耶的论文解释了二氧化碳上升使气候变暖的一些关键过程，包括温室效应的原理和增加的水蒸气作为变暖反馈的作用。他写道：“由于二氧化碳是参与大气辐射交换和地球热量辐射的主要气体之一，大气中二氧化碳含量的变化可能会影响这一过程。”他将额外的二氧化碳描述为“使地球保持温暖的毯子”。索耶还引用了气候建模先驱真锅淑郎（Syukuro Manabe）的工作，真锅于2021获得诺贝尔物理学奖。

 

真锅曾计算出，大气中二氧化碳浓度增加一倍将导致全球气温升高2.4摄氏度。结合博林提出的二氧化碳上升25%的观点，索耶预测到20世纪末全球气温将上升0.6摄氏度。他指出，这将“比近几个世纪的气候变化略大”。这一变暖预测特别值得注意，因为它是在当时过去20年全球气温略有下降之后发表的。尽管地球在20世纪上半叶已经变暖——工程师和业余科学家盖伊·卡伦达（Guy Callendar）将其归因于二氧化碳的上升——但到了20世纪60年代，气候科学家注意到变暖趋势实际上已经逆转。索耶高调预测气候变暖的回归是完全正确的——全球气温确实在20世纪70年代开始再次上升。

 

但是，索耶的分析没有包括其他温室气体（GHG）的影响，如甲烷、一氧化二氮、臭氧和氟氯化碳（CFC）。另一方面，他还忽略了空气污染中的气溶胶颗粒的影响，总的来说，这些颗粒通过将一些太阳辐射反射回太空而起到冷却作用——包括这些将降低他预测的变暖。因此，忽略非二氧化碳温室气体和气溶胶对研究结果的总体影响很小。

 

然而，自那时以来，温室气体的持续排放导致了全球进一步的变暖，而且几乎没有迹象表明这种情况正在缓解。政府间气候变化专门委员会现在非常清楚，需要在减排和适应两方面采取紧急行动，以维持“所有人的宜居和可持续未来”。索耶已于2000年9月去世，所以他活着的时候已经看到他的预言基本上实现了，他在1972年论文到现在仍然是经典之作。