今年十一月二十三日，即在舉世矚目的哥本哈根氣候峰會的前兩周，網絡黑客侵入英國東英吉利大學氣象研究單元(University of East Anglia, Climate Research Unit)的計算機網絡，非法竊取了該氣象研究單元的1000多份電子信件、2000多件文件以及用于氣象研究的計算機源程序。黑客宣稱這些文件和電子信件事關重大，所以隨機地挑了一部分電子信件在互聯網上公布于眾。

黑客的行為是非法的，公布這些電子信件也侵犯了版權，可能已經構成了事實上的犯罪。可是信件的內容卻讓世人感到震驚。東英吉利大學氣象研究單元涉及人為地修改、刪除和藏匿氣象數據，使之有利于全球暖化論。反對全球暖化論的懷疑論者則興奮不已，似乎終于找到了一個擊破全球變暖論的突破口。

全球暖化論倡導者認為︰由于煤炭和石油等的工業燃燒，排放大量的二氧化碳氣體。這些氣體產生了一種溫室效應，使全球的氣溫升高；如果這種情況繼續下去，將會給人類帶來毀滅性的災難，包括︰海面上升，海水淹沒沿海城市和極端的自然災害等。因此有必要制訂一個全球規劃來控制全世界的工業二氧化碳排放量。

瑞典化學家斯凡特-阿倫尼烏斯（Svante Arrhenius）于十九世紀提出增加二氧化碳的含量會引起溫度的增加。阿倫尼烏斯研究溫度對化學反應速率的影響，建立了著名的阿倫尼烏斯方程，因此榮獲1903年諾貝爾化學獎。二十世紀四、五十年代，光譜技術的發展證實了二氧化碳的紅外吸收作用。我們所說的全球暖化論形成于上世紀七十年代，經過八十年代的發展，于九十年代得到了廣泛的普及。現在，全球暖化論已經是家喻戶曉，深入人心。它似乎是科學界的共識。近幾十年來各種媒體進行了無數的報道；《京都議定書》、哥本哈根氣候峰會、聯合國，世界政要乃至各國首腦都在為自己國家的二氧化碳減排計劃拼命地討價還價。全球暖化論的科學基礎還有什麼值得懷疑的麼？

然而，全球暖化論的懷疑論者認為︰全球暖化論非但不是什麼科學結論，而且是一場騙局，一場地地道道的騙局，一場人類歷史上的最大騙局！

究竟誰是誰非呢？為了幫助讀者了解這場空前絕後的大爭論，使之每個人都可以作出自己的判斷，我們有必要對三個最核心最本質的科學技術問題進行一個簡明的討論。這三個科學問題是︰

一．全球暖化的福與禍
二．二氧化碳的功與過
三．究竟是都市暖化還是全球暖化

我們只要把這三個問題搞清楚了，就可以充分把握這場至關重要的超級大爭論了。

一、全球暖化的福與禍

全球暖化論的倡導者告訴人們全球暖化將給人類帶來種種的災難，如極端的氣候災難等等。其中最令人懼怕、最具有威攝力的也許是海面升高，海水淹沒城市。就像好萊塢電影《後天》所描寫的那樣，洶涌澎湃的滔滔海水無情地涌入紐約，吞噬著夾在摩天大樓之間的大街小巷的一切。驚慌失措的男女老少爭先恐後地競相逃命。美國前副總統戈爾在他的記錄影片“一個不便的真理”(An Inconvenient Truth)里告訴大家︰如果處于北極的格林蘭冰片(Greenland Ice Sheet)融解，海面將上升六米；大部分沿海城市例如舊金山、紐約（當然也包括中國上海）將浸入海水之中。

全球暖化論的懷疑論者指出︰這是戈爾的嚇人戰術。格林蘭冰片是覆蓋在冰島上的巨大冰片，大約長二千二百多公里，寬一千一百多公里，平均厚度2-3公里。如果格林蘭冰片全部融解，毫無疑問其水必然流入大海，海面確實要升高6米。聯合國跨政府氣候變化委員會（IPCC）在它的第四次報告《氣候變化2007物理科學基礎》為決策者做的摘要的表5.3中提到︰1993-2003十年間海面的總升高速率是每一百年0.31米；而格林蘭冰片融解所導致的海面升高速率是每一百年0.21米；也就是說升高6米要大約三千年的時間。

戈爾只是從冰和水的體積的角度計算了海面升高。格林蘭冰片已經存在了十一萬年，必然有它的熱力學上的穩定性。它處于一個動態的穩定結構。冰融解成水時，吸收熱量，使得氣溫下降；水結成冰時，放出熱量使得氣溫上升。格林蘭冰片的表層冰一直處于融解-結冰，結冰-融解的動態平衡之中。全新世溫暖期（Holocene Warming Period）持續了三千年，也沒有融解格林蘭冰片。格林蘭海岸的氣象記錄表明，格林蘭從1880年開始變暖，但是從1955年開始變冷。1995-2005十年間又變暖，但其變暖速率跟1920-1930十年間的變暖速度相比要小50%。沒有證據可以表明格林蘭冰片已經進入了全面的融解過程。

如果全球暖化不引起海面發生災難性的升高，那麼全球暖化是禍還是福？溫暖的環境更適合于人類居住，更有利于植物的生長，對農業有極大的好處。對哮喘病患者來說，則是不可多得的福音。上世紀七十年代，人們擔心著全球變冷。我們何必談暖色變呢。

二、二氧化碳的功與過

紅外光譜顯示二氧化碳在2.7mm、4.3mm、15mm處有三個吸收峰。紅外吸收將太陽能轉變為熱能。所以二氧化碳被稱為溫室氣體。其他有紅外吸收的氣體如水蒸氣、甲烷等也屬于溫室氣體。水蒸氣有眾多的吸收峰，但在15mm處沒有吸收峰；其吸收系數從15mm開始逐漸上升，至20mm處達到100%，一直延伸到更長的微波波段，所以我們用微波來加熱食物。相反，二氧化碳對20mm以上的輻射波，吸收系數幾乎為零。

全球暖化論的倡導者認為︰二氧化碳氣體就像溫室的玻璃屋頂，一方面吸收太陽輻射，使太陽能轉化為熱能，一方面阻止熱能離開溫室來保持溫室的溫度。二氧化碳又像是一條裹在地球身上的毛毯。所以二氧化碳是全球暖化的根本原因。

聯合國跨政府氣候變化委員會（IPCC）的報告說整個20世紀全世界地面氣溫升高了0.74度；夏威夷毛那樓觀察站（Mauna Loa Observatory）報告二氧化碳含量自1850年以來增加了38%，從萬分之2.8（280ppm）增加到了萬分之3.85（385ppm）。聯合國二氧化碳情報分析中心（Carbon Dioxide Information Analysis Center，CDIAC）報告2006年全世界共排放了285億噸二氧化碳。聯合國跨政府氣候變化委員會的大量的物理化學模型以及計算機模擬都肯定是二氧化碳導致了全球暖化。我們似乎完全有理由相信二氧化碳確實是全球暖化的罪魁禍首。

二氧化碳的干空氣比只是萬分之3.85，這跟氧氣的21%，氮氣的78%相比簡直是微乎其微。有下列理由來質疑二氧化碳和全球暖化的必然聯系。

1）太陽的分光輻射照度（Spectral irradiance）基本上和攝氏5770度的黑體輻射譜相吻合。在二氧化碳的紅外吸收峰的2.7mm、4.3mm、15mm處，太陽的分光輻射照度已經很低。二氧化碳在2.7mm，4.3mm、15mm處的吸收峰的寬度很窄，所以能吸收的太陽紅外輻射很小，遠遠比不上水蒸氣的紅外吸收效應。

2）因為二氧化碳的濃度只有萬分之3.85，它的光學密度低，太陽穿過大氣層時，不會被吸收掉很多；

3）設想如果沒有二氧化碳吸收太陽光中的2.7mm、4.3mm、15mm的紅外輻射，這些輻射波必然要繼續前進，照射到地球上被地表所吸收。使得地表有更高的溫度。地表然後和大氣進行熱交換，將多吸收的太陽熱能交給大氣。因此，太陽光中的2.7mm、4.3mm、15mm紅外輻射是被二氧化碳在空氣中吸收還是被地球表面吸收對全球氣溫來說並不會造成太大的影響。

將上述的分析進行定量的表述，概括成一個物理模型，就可以進行計算機模擬了。不過這需要大量的技術性處理，不在本文要敘述的範圍之內。有報道稱︰理論計算表明如果其他條件不變，即便二氧化碳的含量增加一倍，全球氣溫也不會超過1度。

地球通過輻射向空間散熱。它的輻射波的大部分被水蒸氣所吸收，在15mm處的輻射波被二氧化碳所吸收。HeinzHuq進行了二氧化碳氣體在15mm處的輻射吸收實驗，表明︰更高的二氧化碳的含量並不吸收更多的地球輻射，只是改變了吸收的深度。換言之，當二氧化碳的含量為萬分之3.75時，吸收深度為10米，即從地表至10米高的空間的空氣將地球輻射的15mm輻射波吸收完畢；當二氧化碳的含量為萬分之7.50時，吸收深度為5米，即從地表至5米高的空間的空氣將地球輻射的15mm輻射波吸收完畢。空氣通過對流來互相混合。

我們再看二氧化碳的保溫性能。如下表所示，二氧化碳的比熱比氧氣，氮氣都低，沒有特殊的保溫性能。因此它只是一條千瘡百孔的破舊毛毯而已。

氣體干空氣的百分比比熱(kJ/kgK)

二氧化碳（CO2） 0.0385% 0.819
氧氣（O2） 21% 0.915
氮氣（N2） 78% 1.039
水蒸氣（H2O） - 1.859

還有很多其他的理由質疑二氧化碳和全球溫暖的必然聯系。例如︰有的說全球變暖是由太陽黑子的活動引起的，有的說是海洋引起的，還有的說這是大自然的自身循環；大自然一直都在變，一會兒冷，一會兒熱。幾十年對人來說很長，對大自然來說只是一瞬間而已。

大自然要的是生態平衡。動物吸入氧氣而排出二氧化碳，植物則需要二氧化碳來進行光合成而生成氧氣。二氧化碳是生物鏈的一個鏈節；像我們要吃飯一樣，植物需要吃二氧化碳。增加二氧化碳的含量可能並不是什麼壞事，反而有利于植物生長；當二氧化碳含量達到千分之一（1000ppm）時，植物生長將加快50%。如果我們不考慮二氧化碳是否導致全球暖化的話，在全球還有10億饑民的今天，增加農業生產依然是人命關天的頭等大事；二氧化碳說不定還能立下救世救民的豐功偉績呢。

還有要指出的是︰植物腐爛所釋放的二氧化碳比工業排放的多得多。植物界如果缺乏二氧化碳，就會增加植物的死亡。死亡的植物在細菌的作用下分解，大量釋放二氧化碳來平衡生態。這一百年來二氧化碳含量的增加，可能只是大自然的自我調節的一部分。其他的二氧化碳來源有火山和海洋。

工業排放二氧化碳時，常常伴隨著其他有害氣體和大量塵埃，污染環境，有害健康，不討人喜歡。讓二氧化碳蒙冤當然也就輕而易舉了。說不定有朝一日我們要為二氧化碳平反昭雪。

三、究竟是都市暖化還是全球暖化

溫度計的發明大約是十七世紀伽利略的那個時代的事。由氣象站來系統地記錄氣溫則是最近100-150年的事。隨著世界各地不斷地建立氣象站，形成了世界性的氣溫記錄系統。至二十世紀七十年代，全世界的氣象站達到了3萬之多。但是七十年代以後，世界各地大量地關閉氣象站，也許是因為氣象站過于昂貴的緣故。目前，全世界大約有六千個氣象站。

這六千個氣象站測定的氣象數據分別匯入世界氣象數據庫進行統計和演算。主要的世界氣象數據庫有︰英國東英吉利大學氣象研究單元（Climate Research Unit of the University of East Anglia,UEA/CRU），美國國家海洋和大氣管理局的全球歷史性氣象網絡（National Oceanic and Atmospheric Administration，Global Historical Climate Network, NOAA/GHCN）,以及美國國家航空航天局的戈達德太空研究所（National Aeronautics and Space Administration，Goddard Institute for Space Studies，NASA/GISS）等。

百葉箱是氣象站測定氣溫的工具。它由英國都市工程師史蒂文生（Stevenson）發明于十九世紀。所以又稱史蒂文生箱（Stevenson Screen）。中型的百葉箱長寬各65厘米，高75厘米，雙層木箱，外表油漆成白色，用木架支持在高度約1.25-2米的空間。溫度計就放在百葉箱中，所測定的是百葉箱中的平均溫度。

新西蘭的一名氣象工作者格雷（Vincent Gray）于2000年十一月給新西蘭皇家科學協會（Royal Society of New Zealand）做了一場專題講演。他演示了衛星和氣象氣球所測的氣溫並不顯示逐年變暖的趨向。只有設在地面上的氣象站所測的氣溫顯示逐年變暖的趨向。如果我們把氣象站分成兩類，一類是身處城市(或者靠近城市)的氣象站，另一類是遠離城市的偏僻鄉村的氣象站的話，我們發現只是前一類的氣象站所測的氣溫在逐年增加，後一類的氣象站所檢測到的氣溫並沒有逐年增高的趨勢。後一類的氣象站的例子有︰新西蘭的Chatham島，澳大利亞西部的Geraldton，南極，加拿大北領地的Clyde，西伯利亞的Turahansk，和冰島格林蘭的Godthaab等。

大多數的氣象站建立在靠近城市的區域。由于城市的人口、汽車、建築物及其他各類發熱器具比農村高得多，所以毫不氣奇怪城市的氣溫比農村高。隨著城市化進程的不斷發展，越來越多的氣象站進入城市的範疇。加之人口和汽車等發熱器具在城市的密度越來越高，引起了所記錄的平均溫度呈現上升的趨勢，使人誤以為全球在變暖。

美國一位有二十五年工作經驗的資深氣象工作者安東尼-瓦德（Anthony Watts）在650名志願者的幫助下，對美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）所屬的1221個氣象站中的860個氣象站進行了考察。他發現，有的氣象站在百葉箱附近建立了停車場，有的給氣象站的辦公室安裝空調時，將排放熱氣的排氣口指向了百葉箱，還有的在百葉箱的附近樹立了反射率極強的金屬電線桿，直接影響了百葉箱的溫度。讓人感到驚訝的是︰860個被考察的氣象站中，多達89%的氣象站的百葉箱有這樣那樣的問題。這些數據匯入氣象數據庫進行統計演算，平均溫度逐年上升就不足為奇了。在澳大利亞，多達四分之三的氣象站被建立在飛機場。

地球大氣層有五千萬億噸空氣（5x1018kg），環繞整個地球，一直伸展至130公里的高空。大氣層的垂直結構大致分為對流層（6-20公里）平流層（20-50公里）和中間層（50-85公里）等。氣象站所測的大氣溫度是緊貼地球表面的極薄的一層大氣的溫度。因此有必要看一看衛星所測的氣溫記錄。

利用人造衛星檢測大氣溫度是1979年以來的事。跟百葉箱不同，衛星檢測大氣的輻射輝度（Radiance），換算成溫度。衛星可以分別測定對流層溫度平流層溫度和中間層溫度等。但是由于很多技術原因，例如衛星軌道的變化，聚焦等，被檢測到的輻射輝度要經過很多技術處理才能換算成溫度，尤其是我們所需要的是精確到0.1的大氣溫度。因此，如何解釋衛星所檢測的大氣溫度依然是仁者見仁、智者見智。

1997年美國阿拉巴馬大學（University of Alabama）的John Christy和美國國家航空航天局（NASA）的RoySpencer在英國的科學期刊《自然》上發表了1979-1997年的衛星所測得的大氣溫度，沒有發現溫度逐年升高的趨向，使得人們更有理由質疑全球變暖論了。對于1979-2008三十年的衛星所測的溫度，Christy和Spencer的解釋是︰1979-1998平均氣溫基本不變，1997-1999有一個厄爾尼諾現象高溫峰，2003-2008基本不變，但是比1979-1997約高0.2-0.3度，那是厄爾尼諾現象的影響。

Christy和Spencer的解釋和全球暖化論格格不入，當然要被全球暖化論的支持者拒絕。他們做了一個線性回歸分析得出了和氣象站所測的地表溫度相一致的上升趨向，肯定了地表溫度逐年上升的趨向。問題是這些溫度曲線看上去比股票曲線還要波動，還要無規則，如果不表明殘差的話，所得到的線性回歸並不具有多大的說服力。

綜合上面的討論，我們可以看到︰1）有沒有全球暖化，2)是不是二氧化碳引起全球暖化，3)如果全球暖化了，又怎麼了這三個方面都存在著根本的意見分歧。科學追求的是真；共識不是科學的語言。懷疑論者多次挑戰戈爾，要求進行公開辯論；戈爾卻高掛免戰牌，說辯論已經結束，現在需要的是行動。英國的一名氣象學教授說︰人類只有幾年時間來拯救地球了。美國前共和黨副總統候選人莎拉-佩林（Sarah Palin）則指責全球暖化論是環境牧師對世人進行的不折不扣的世界末日式的恐嚇。

全球暖化論過早地和政治經濟結合使得這個科學命題變成了一個政治命題和經濟命題。捍衛地球的生存環境使之不因人類自己的文明生產活動產生毀滅性的損害是人們的共同願望。更多的人生活在城市，這使得全球暖化論符合大多數中老年人的生活經驗。在這樣強大的人氣面前，幾乎每個政治團體，各國政府都制定了相應的有利于全球暖化論的環境政策。全球暖化論受到了特別的寵愛；懷疑論者的聲音也就充耳不聞，听而不見了。2007年英國4頻道電視台播放紀錄片《全球暖化大騙局》（The Global Warming Swindle）後，立即受到各界的強烈抗議。

全球暖化論即創造了碳政治，又創造了碳經濟。它必然引起各國糾紛?因為爭取排放權就是爭取生存空間。非洲人民認為全球暖化論扼殺了非洲的發展之夢。二氧化碳排放權的交易以及二氧化碳的替代性技術將創造一個比石油市場還要大的新經濟。戈爾合伙的銀色春天網絡公司（Silver Spring Networks）已經準備好了他們的錢袋，讓億萬財富像好萊塢電影《後天》所描述的滔滔洪水涌入紐約那樣涌入進來。他將成為全世界第一個碳億萬富翁（Carbon Billionaire），讓每個人羨慕不已。戈爾分享諾貝爾和平獎獲名在先，攢取億萬美元得利于後。當記者問及戈爾他的銀色春天網絡公司時，戈爾笑答道︰我為此感到自豪，感到自豪。



－－原載︰《Cao Jinan Blog》，2009-12-23
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