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作者:橡树村
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许多人对环保与气候议题感兴趣,却不知如何听取可靠的声音。许多人不相信“人类活动导致全球变暖”,但质疑时的根据却站不住脚。从今天起,我们将陆续授权转载橡树村老师的系列文章《IPCC说了什么》。正如橡树村所说:“无论正方反方,真要认真讨论(气候变化)这个问题,至少应该对这个报告有所了解,看看IPCC究竟讲了什么,或者说,主流科学界究竟讲的是什么。”

橡树村:人类有比较全面的气候和影响因素的观察也就是从1950年代开始的,相对准确的数据甚至要到1980年代以后。超出这个时间段范围的结论,可靠性都要大打折扣。如果你仔细看过IPCC报告,会发现IPCC的结论还是很慎重的。

见习松鼠poguy:IPCC的成立是在科学界已经基本上就人类活动可以导致全球变暖的科学事实达成共识的情况下成立的。虽然它本身是在1988年才成立的,但人类活动可导致全球变暖的结论则是在20世界70年代就基本建立了。真正关心气候变化问题,可以看看IPCC报告里面的三个中文文件

最近几年,气候变化很是一个热门的话题,争论非常热闹。不过很有趣,在大众媒介中参与讨论的众多声音里面,无论正方反方,对气候问题的误解非常多。支持气候变化与人类活动有关这个观点的,有不少各种各样的奇怪的误解,很是误导了大众;反方呢,就更热闹了,反对各个环节的观点的都有,比如有反对气候在变化的,有反对气候变化与人类行为相关的,有反对人类行为是气候变化的主要原因的,各种反对观点之间也并不统一。不过更加有趣的是,很多反对的实际上是自己对这个问题的误解,自己画一个明显错误的靶子然后去攻击(有一些靶子也是正方的支持者的错误宣传所导致的),然后进而否定整个气候变化与人类活动关系的结论。这样混乱的争论,对于不是相关专业的人看来,自然是理不清头绪。

关于气候变化的最全面的科学资料汇编是联合国国际间气候变化专门委员会IPCC所发布的报告,目前已经出到第四版,称为AR4,2007年发布,第五版刚刚开始编纂。无论正方反方,真要认真讨论这个问题,至少应该对这个报告有所了解,看看IPCC究竟讲了什么,或者说,主流科学界究竟讲的是什么。不过从我接触到的辩论来看,真读过这个报告的还真不多。报告可以在IPCC的网站下直接下载,全文是英文的,不过提供了中文的综合报告以及略微详细的技术摘要。对于普通民众来讲,读这个摘要就足够了。我对中文资料孤陋寡闻,没见到中文资料里面系统地对这个报告的通俗化解读,在这里做一个尝试。我不是相关专业的,只能是从一个具有一定科学训练的读者的角度进行解读,欢迎相关专业人士指出错误。

谈论人类活动对气候变化的影响,大气中的二氧化碳浓度的变化应该是最基本的概念了,那就从大气中的二氧化碳浓度开始说起。人类测量大气中的二氧化碳浓度的年头也不算短了,在19世纪的时候就开始进行。这些不同地点、时间得到的不同的二氧化碳浓度数值,变化非常大,基本上没有规律。早在1920年代,就已经有人注意到植物的活动会影响到农村地区的大气二氧化碳浓度,而燃料使用又会影响到城市大气的二氧化碳浓度。按照现在的知识,这个结果很好理解,植物的光合作用、呼吸作用是会影响其周围地区的二氧化碳浓度,燃料燃烧排放的二氧化碳,自然也会影响城市地区的二氧化碳浓度。不过很长时间里面对与大气中二氧化碳浓度的测量的精度都不够,也缺乏系统地观察。所以这些测量的数据的可靠性是很值得怀疑的。在这种测量精度的情况下,人们是无法得知二氧化碳的浓度在不同地区是否有区别,是否有变化规律的。实际上,当时极少有人关心大气里面二氧化碳的问题,普遍地认为,全球范围内的二氧化碳浓度是没有什么规律的,至少,各个地方应该是很不同的。

第一篇高精度的监测大气中二氧化碳浓度的文章发表在1958年,作者是Keeling。也许有必要讲一讲Keeling的成长历程,给不务正业的人们一点信心。Keeling在伊利诺伊大学念的是化学,没念完,最后以文科专业毕业,很神奇?尽管如此,他母亲的老邻居的孩子正在西北大学教书,还是给了他一个上研究生的机会,专业还是化学。这似乎是一个学术腐败的例子。Keeling对化学还是没兴趣,选课的时候,竟然随便选了地质学。弄不懂西北大学这是怎么个学制,反正Keeling念研究生上的是地质学的课,不过还是拿到了化学的博士学位。应该说Keeling做的工作还是不错的,他的博士是关于使用中子轰击聚乙烯的,涉及到核化学和高分子化学两个分支,他的工作上了专业杂志的封面。这个时候的化学博士非常好找工作,工业界有很好的位置,聚乙烯和核化学也都是很时髦的东西,不过Keeling再也不想做化学了,拒绝了多个工作,一心一意要做地质学,最终跑到了加州理工做地质化学的博士后。


Charles D Keeling 全球气候变化研究的先驱,2005年逝世

Keeling的博士后题目是要从矿石里面提取铀,这就要砸石头,大约算是地质专业人士的基本功?他对砸石头不感兴趣,天天东游西逛,老板倒不在意,索性给他换题。这一次,他要测量与石灰岩接触的水里面的碳酸盐含量,与大气中的二氧化碳浓度比较,看有没有平衡关系。这个题目Keeling 喜欢。也就是这个题目,导致了精确测量水中和气体中二氧化碳含量的装置的出现。精度达到了测量值的千分之一,优于当时任何其他测量设备。实验室的实验做完了,Keeling就要测量真实环境的二氧化碳,他先在系里的楼顶上取样。这时候出了麻烦,得到的大气中二氧化碳的数值变化太大了。浓度变化的原因不难找,Keeling所在的Pasadena,怎么说也是个城市,周围有工业污染,有汽车,等等,这些都是二氧化碳排放源,这些都在改变着城市大气中的二氧化碳浓度。要寻找一个不受人类行为干扰的,可以作为参考的二氧化碳浓度,Keeling就需要到远离这些污染的地方测量。于是,Keeling就跑到了太平洋边上的Big Sur州立公园。在风景如画的地方工作总是令人舒心的事情,在Big Sur公园,Keeling忽发奇想,决定在每隔一两个小时就取一次样。对于Keeling所作的研究来讲,这个做法是没有什么必要的,Keeling后来也给不出这么做的原因。可能是人高兴了,总会做一些自己解释不清楚的事情。正好,同一个组里面有人在研究大气中二氧化碳中同位素的丰度,样品里面的碳同位素的丰度也就顺便测试了。这就是世界上第一个系统观测一个地区大气中二氧化碳浓度变化的试验的来源。

Keeling的研究方向很快就证明是没前途的,所以他很快就放弃了对水中碳酸盐浓度的测试。不过气体里面的二氧化碳浓度引起了Keeling的注意:二氧化碳浓度,以及碳13的丰度,是有周期性变化的。Keeling发现晚上二氧化碳的浓度要高于白天的,碳13相对碳12的比例则有相反的变化趋势。 Keeling开始扩大测量范围,北到加拿大,南到墨西哥,找人迹罕至的森林去测量。这些测量导致了一个有趣的发现,下午的时候,二氧化碳浓度总是维持在 310ppm,和地点无关,晚上的浓度变化非常大,并且很难找到规律。碳13的丰度,在下午也是稳定的,与地点无关,而晚上,碳13的丰度变化也很大。不过碳13的丰度与二氧化碳的浓度看起来是有关系的。很奇怪的结果。当时的文献,说极地的二氧化碳浓度大约在150ppm,赤道附近的应该在350ppm。而Keeling的测试也跨越了不小的纬度范围,得到的最低值竟然是恒定的。然后Keeling把测试扩展到了没有森林的地方,去高山,去沙漠,甚至去大洋,发现,这些没有植被的地方,二氧化碳浓度与森林地区下午的二氧化碳浓度非常一致,碳13的丰度也同样一致。这就引起了一个问题,按说,下午是光合作用旺盛的时候,应该消耗二氧化碳,这样这个时候的二氧化碳浓度,就应该低于没有光合作用的地方的数据。为什么森林这个时候的二氧化碳浓度,和荒芜之地的二氧化碳浓度一样呢?解释后来找到了。Keeling的测量都是在良好的天气情况下测得的,这个时候,经过阳光的充分照射,森林附近的气体与高处的大气有非常好的混合,这样,森林附近的气体基本上可以代表大气的二氧化碳浓度。而在夜晚,这种混合是非常不好的,在地面会有一层高浓度的二氧化碳,仅代表靠近地表附近大气的二氧化碳浓度,由于影响这层二氧化碳的因素不少,夜间观测的数值差异就很大。这就导致了一个重要的结论:大气的二氧化碳含量,在很广泛的区域内,是有一个固定值的。在Keeling开始进行测量的1950年代后期,这个数值大约是310ppm。

这个发现引起了美国国家气象局的兴趣。气象局正好有测量大气中二氧化碳浓度的计划,在夏威夷刚刚建立一个观测据点可以用来观测,Keeling提议增加极地的观测点,同时在这两个地方开始使用可以连续测量二氧化碳的装置。与此同时,在多个气象观测站也开始送样测量二氧化碳浓度,包括飞机在飞行中高空取样等等。这个计划交给了Keeling主持。在夏威夷的观测从1958年三月开始,连续监测一开始就发现了二氧化碳的浓度与季节有关。二氧化碳浓度从三月份持续上升到五月份,然后开始下降,到九月份达到低谷,开始上升。这个周期性变化,在1959年完全被重复。这个变化与北半球的植物有关,春天植物的叶子增多后,光合作用加强,大气的二氧化碳浓度会降低,而秋天植物开始落叶后,光合作用减弱,二氧化碳浓度就开始上升。1961年,Keeling又建造了一套精确测量装置,这一次,精度提高到了0.1ppm。飞机取样的结果也出来了,与夏威夷的观测结果吻合,在空中同样有二氧化碳浓度的季节性变化。 Keeling这个时候也发现,在北半球,这个二氧化碳年度周期波动很大,在南半球,这个波动很小。这可以用北半球植被比南半球的植被多很多来解释。夏威夷这个地方的观测,到现在还在进行,拥有最完整的连续观测记录。

早在1950年代,就有人总结了大气中二氧化碳的的浓度,认为大气中二氧化碳浓度在上升。由于当时测量的误差太大,这个结论的可靠性非常值得怀疑。不过 Keeling也开始留意这个方向,所以在自己的测量计划开始的时候,就有长期监测的打算。到1961年,Keeling把新数据与自己早期的数据比较,就已经发现了二氧化碳浓度的略微上升,到1962年,连续两年多的观测,已经可以肯定这个趋势,这个时候观测到的二氧化碳浓度增加,是每个月增加 0.06ppm。当然这个时间还太短,说明不了什么问题。这个趋势到1960年代后期就很明显了,1970年,大气中二氧化碳浓度已经增加到 320ppm,10年增加了7个ppm,并且隐约可以看到增加的速度在变快。到1970年代末期,Keeling的这个观察终于引起了人们的重视。


Keeling测定的夏威夷大气二氧化碳浓度的变化

1980年代开始,其他人加入了观测队伍。二氧化碳监测站的数量开始增多,遍布六个大洲,数据后来也统一提交给世界气象组织建立的世界温室气体数据中心 WDCGG汇总。研究也很快扩展到了一些相关的气体以及同位素的监测。有代表性的,是下面这个图。这里面显示了1970年到2005年夏威夷(北纬19 度)和新西兰(南纬41度)两个观测时间最长的地点的结果。上面图里面的黑线的是夏威夷的,蓝线是新西兰的。这里面二氧化碳浓度长期的上升趋势非常明显,每年的周期也很明显,并且,北半球的二氧化碳浓度年度波动明显高于南半球的波动。仔细看的话,南北半球波动的波峰波谷也是相反的,符合季节性差异的解释。这个图右下的两条线是氧气和氮气的比值的变化,也有明显的周期性和长期变化规律。下面的图的红线是大气中碳13与碳12的比例的变化,可以看到碳13的变化也是很明显的,这个解释后面谈。黑线是每年化石燃料和水泥行业排放的二氧化碳的量,单位是十亿吨碳。这里没有包括土地变更导致的碳排。这张图里面可以看出,从1960年代开始的大气二氧化碳浓度增高的趋势,还是非常明显的。


二氧化碳及相关数值变化

不过精确的仪器测量最早也就是1950年代开始的,这些数据最多就是在说,从1950年代以后,大气中二氧化碳的浓度的确在增长。要是觉得Keeling 早期的工作代表性不足,那么在1980年代甚至1990年代全球上百个观测站的数据的结果,应该还是很充分的。到了1990年代以后,对于数据的要求也越来越严格,实际上Keeling这个夏威夷站的数据由于有0.5ppm的偏高(这个观测站海拔3400米,有点太高)已经被排除在计算平均数的测量站范围之外,当然这种系统性的偏差是可以校正的,不影响夏威夷站长期观察的价值。增长的幅度的,按照一些文献的数据,的确有增快的趋势。IPCC的AR4收录的最新的二氧化碳浓度数据,是SIO的9个站点与NOAA/GMD的40个站点的平均结果。SIO站点的数据是378.75+-0.13ppm,NOAA /GMD的平均值是378.76+-0.05ppm,综合起来,2005年大气二氧化碳浓度已经达到了379ppm,比Keeling1960年观察到的 313ppm高出了66个ppm。从1960年到2005年,大气中二氧化碳平均增长率是每年1.4个ppm,而1996年到2005年十年,这个增长率是每年1.9个ppm。比较我们前面提到的,1960年代平均增长率只有每年0.7ppm,这个增幅的变化,也是明显的。

这样,1960年以后,大气中二氧化碳浓度的增加就是非常可靠的结论了。那么这以前的呢?没有可靠的直接测量数据,二氧化碳的浓度怎么推断呢?

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54 Responses to “IPCC说了什么(一)大气中的二氧化碳”

  1. 孤竹牧狼人说道:

    沙发~。。。。。。

  2. Metaverse说道:

    等待下文……

  3. 一个疑问说道:

    火星的二氧化碳浓度那么高,为何火星那么冰冷呢?

    • poguy说道:

      火星大气中CO2只是占的比重高,但因为火星大气本身非常稀薄,所以其总的量很少,因此温室效应也就不太明显了。

    • 橡树村说道:

      火星的二氧化碳浓度那么高,为何火星那么冰冷呢?

      二氧化碳的温室效应是毋庸置疑的,这个物理模型非常简单基本。不过大气中存在二氧化碳,不等于气温就需要特别的高。这个问题需要考虑:没有温室效应的时候,温度应该是什么样子的?这个温室效应强度如何?火星的大气非常稀薄,大气压非常低,虽然火星大气中95%以上都是二氧化碳,但是温室效应所起到的绝对效果非常有限。

  4. 歪歪说道:

    这个专题赞!follow一个

  5. 说道:

    因为火星没有大气层

  6. GNIOUS说道:

    所以冬更冷夏更热了?

  7. 沐右说道:

    前两天看到橡树村的名字还没反应过来
    原来就是在西西河上讲IPCC的村长啊。。。。

  8. 大蔥说道:

    贊IPCC,我想人類通過燃燒化石燃料把幾十億年被封存的碳元素都釋放出來的行為,對地球沒有些影響是不可能的。

  9. 哥黑尼说道:

    一边是占太阳系质量的99.87%的太阳,一边是太阳质量33万分之一的地球的薄薄的表面上,而且表面大约29%是陆地,陆地上甚至不是每平方米就有一个人的密度,这样的比例,如果还说气候变化是人类引起的,不是太可笑了吗?

    • Norz说道:

      你这个想法也很可笑啊...能够把逻辑关系理清了再来吗?或者说你根本没看文章?
      我只从你的问题中说一点:难道太阳所有的能量都辐射到地球上来了?

  10. BULL说道:

    CO2的温室效应根本没必要关注,因为温室气体中他只是小头而已

    • 橡树村说道:

      因为大气中温室效应主要来自水而否认人为造成的二氧化碳浓度变化可能是气候变暖的原因,是一个很常见的错误,也是一个很常见的关于人类活动对温室效应影响机制的误解。

      这个问题研究的实际上是从工业化以来,大气的温室效应的变化情况,以及变化的原因。这个长达几百年的过程中,目前仅仅观察到不足1%的大气中的水蒸气浓度的变化,这1%的变化,基本上还是因为气候变暖而导致的,本身可以强化气候变暖,但是不能认为是气候变暖的原因。而在同一历史时期,二氧化碳、甲烷、氮氧化物这些长效温室气体的浓度变化非常显著,其所带来的温室效应的变化也同样显著。所以在考虑气候变化的原因的时候,主要考虑这几种气体。而水蒸气呢,因为1 浓度变化很小,导致的温室效应变化也很小 2 水蒸气浓度变化是气候变化的结果,而不是原因 所以很少有人提到水蒸气的问题。这不等于在研究相关问题的时候水蒸气的作用被忽略了。实际上任何一个负责任的气候模型里面,都需要研究水蒸气的复杂作用。

      水蒸气的作用实际上非常复杂,这里面涉及到降水、云等影响地表能量平衡的种种复杂机制。

      我另有一篇《吵来吵去,为什么不说水的》http://blog.sina.com.cn/s/blog_628d8c2f0100mxu0.html 详细讲述这个问题。

      最关键的,就是温室效应的变化并不是水蒸气浓度的变化引起的。

  11. BULL说道:

    http://bbs.evolife.cn/viewthread.php?tid=3579&from=favorites
    除非能反驳这篇文章,否则任何讨论CO2的文章都是放屁

    • Norz说道:

      我想到的是,也许罪魁不是二氧化碳,但是在人类工业发展中,排放温室气体的同时必然排放出大量的二氧化碳,这样二氧化碳可以成为一个标识,来从侧面应征人类活动对温室效应的影响

    • 秋凯叶绿说道:

      无论CO2是否是罪魁祸首,恐怕我们也不能否认人类活动对于生态环境的影响吧?从对全球平均气温、海温、地温的变化;水平面的升高;大规模的冰川、冻土融化;大气中温室气体浓度的变化的观测中得到的数据无疑是支持了气候系统变暖这一《不可忽视的真相》。诚然,这一方面的研究仍有不足,仍有亟待改善的地方,而一些报告也因为某些目的而有夸大的嫌疑。但无论如何,认为人类活动对生态环境没有影响;认为人类的过分开发是没有代价的,这种想法是自欺欺人、不负责任、漠视未来的自我安慰。是人类的失败,是社会的不幸,是历史的悲哀,必将迎来灭亡。

      • BULL说道:

        一个所谓的科学论文居然连基础的立足点都发生严重错误。
        这只能认为作者是有意造谣。
        最重要的温室气体这一点就直接撒谎。什么CO2?
        CO2的吸收能力和含量能和水蒸气比?
        这种文章作者简直就是臭不要脸。

        • Sheldon说道:

          文中说的是“人类活动所导致的温室气体排放”,你要骂的话,也得看清楚再骂呀。水蒸气都是人造的吗?你知道人类活动所导致的水蒸气排放所造成的温室效应是多少吗?
          你的错误实在太低级了。

        • scutzim说道:

          水蒸气的温室效应是不是比CO2强得多?是
          大气中水蒸气含量是不是比CO2多的多?是
          如果谁能反驳这两点,那么我道歉。
          否则,IPCC去吃屎去吧

          Bull摆的事实正确,但结论错误。水蒸汽确实是温室气体,温室效应比CO2强很多。但水和水蒸汽本身就在海洋和大气中,每年没有显著增加和显著减少,保持了气候的恒定。如果没有水和水蒸气,地球就是一个极寒极热的世界。水蒸气和原有大气的组成,使大气保持了原有温度。

          因为在地表,水蒸汽含量分布大体上是变化是不大的,所以对温度的整体变化影响不大。

          而碳本身是在地层里面的,埋藏了几千万年的,一旦全部释放出来,将大大增加CO2的浓度。CO2浓度的增加可能导致更多的水分蒸发,温室效应更加严重。

    • newgnaw说道:

      同学,我想你要是静下心来看完橡树村解释的IPCC工作的系列文章,
      再拿其中的知识去反思一下你贴在这的链接,
      自己就可以反驳链接中的大部分说法了。
      他的新浪博客上已经登载到6了,也可移步去那里观赏。

      • BULL说道:

        反思什么?整个论文的起点就是错误的。
        最主要的温室效应气体不讨论,却去讨论其他的气体。
        这种大方向错误的论文没有任何价值

        • scutzim说道:

          BULL的错误在于没有搞清楚“变化”的概念。举个例子,某个家庭的收入增加,更有钱了——大家都认为是因为老婆加工资20%的结果。

          于是,BULL说,放屁!老公的收入占家庭总收入的80%,有钱主要是老公的功劳。可是,BULL忽略了老公虽然收入很高,但工资没有增加,而家庭的收入增加当然是老婆的功劳。

          于此类推水和CO2的关系。

          问题是:我们不是讨论家里有钱是谁的功劳问题,而是讨论收入增加原因的问题。——难道全球科学家的智商,居然连水蒸汽是温室气体也不知道吗?

          • BULL说道:

            IPCC可没有资格代表什么科学家。
            起码搞地质的人对所谓CO2导致气温上升是彻底的呲之以鼻。
            因为地质历史上好几次气温大上升都伴随着CO2浓度的急剧下降。

            气温上升的原因很多,温室效应增加只是其中一种。
            即使只考虑温室效应,人造CO2也只占其中极小的一部分。
            这个比例小到了在一般的定性计算中都可以忽略不计的程度。
            你明白了?

          • BULL说道:

            他们当然知道水蒸气是主要温室效应气体。
            所以IPCC都是臭不要脸。

          • 秋凯叶绿说道:

            这里探讨的关系到了人类,并非单纯CO2和水蒸气是否是温室气体和其效应。人类活动导致了大气CO2含量的上升,但水蒸气并没出现显著的变化。那么,既然水蒸气的上升并不是人类活动所导致的,而是被动的,那么就没有探讨的必要。

  12. [...] 上一篇:IPCC说了什么(一)大气中的二氧化碳 [...]

  13. 贝雅特丽齐的但丁说道:

    啊呀呀,终于有明白人出来解读IPCC的报告了
    那鬼东西我被家长强制读了两遍(我父母都是从事气象工作的),也没看出个所以然来……

  14. BULL说道:

    水蒸气的温室效应是不是比CO2强得多?
    大气中水蒸气含量是不是比CO2多的多?
    如果谁能反驳这两点,那么我道歉。
    否则,IPCC去吃屎去吧

    • let'sgo说道:

      bull没搞清期中的逻辑关系。大气中最主要的温室气体当然是水蒸气,约占整体温室效应的67-70%,其次是二氧化碳,约占26%,(两个数据不知道是否准确,但不至于太离谱吧)显然不能忽略二氧化碳和其他气体在温室效应中所占的份额。确实,大气中水蒸气的含量随时间空间分布差异大,无法测量。但是现在ipcc的报告指出二氧化碳的含量确实在增加,而全球气温也确实在升高,你当然可以说可能是由于水蒸气变化引起的,但是你可以就此否认二氧化碳含量增加的影响吗?世界不能在这个问题上赌博,如果花了很长时间最后精确证明确实是二氧化碳引起才采取措施,恐怕会太迟了吧。。。

      • BULL说道:

        你的数据偏差极其离谱。你可以看看我给的链接。

    • poguy说道:

      按照总量来讲,温室气体中水蒸气要排在第一位,可为什么大家总是先谈CO2那?其主要原因是水蒸气含量的变化主要是被动的,并且比较容易通过降水等过程从大气中脱离出来,因此其主要通过反馈机制起作用。CO2等温室气体就不同了,人类活动是可以直接影响他们在大气中的含量的,另外它们在大气中停留时间长,含量变化后对气候系统强迫的持续时间也长。

  15. BULL说道:

    2,二氧化碳在温室气体中的含量
    二氧化碳在空气中的含量是385ppm。这里的单位ppm,是“每百万分子数的含量数目”。而水蒸气在地球大气中的含量却高达1,000-40,000ppm。空气中的水蒸气含量变化很多。在寒冷的两极地区,水蒸气的含量很低;在酷热的赤道地区,水蒸气的含量可能达到40,000ppm。根据美国宇航局地球数据表的估计,水蒸气的通常含量可能是1%,即10,000ppm。
    按照这个估算值,与二氧化碳的含量相比,水蒸气的通常含量,可能是二氧化碳的26倍之多。

    3,二氧化碳与其它温室气体的温室效应强度比较
    上面的数据,基于的是纯粹分子数的同比重比较。同比重比较的假定也是不成立的。事实上,一个水蒸气分子,与一个二氧化碳分子,他们的温室效应效应是不同的。水蒸气的温室效应要远高于二氧化碳。下面这个图显示了空气,氧气,二氧化碳,和水蒸气的对阳光辐射的吸收频谱:

    二氧化碳的唯一显著的吸收频段是在15微米的那个峰值,其他的峰值,因为过于狭窄,吸收的能量很少。再看看水蒸气,情形却完全不一样。从0.8到8微米的多个吸收峰,其中就有两个比二氧化碳的峰宽。从10微米以上,水蒸气的吸收频率几乎是连续不断的,更是与二氧化碳无可比拟。因此,即使在同等浓度下,水蒸气的温室效应也是二氧化碳的很多倍。
    当然,由于二氧化碳在大气层中的含量相对比较均匀;而水蒸气在不同地区,昼夜之间有很大的差别,单纯从第二节的分子数目上进行比较是一个简化的说法。根据美国能源部的一篇估计,在对流层(一般说的大气层)中,由水蒸气造成的温室效应,占到了95%。前美国Virginia大学的环境科学教授Patrick J. Michaels博士也作出了同样的估计(在该文件的第14页第3段)。下图显示的就是各种温室气体的温室效应占总温室效应的百分比。

    剩下的5%温室效应中,二氧化碳并没有占到100%。一般鼓吹AGW的暖化“科学家”,在计算二氧化碳的温室效应是多么严重时,都故意不把水蒸气考虑在内,所以他们所说的二氧化碳在温室效应中所占的比例,其实就是二氧化碳在除了水蒸气以外的温室气体中的比例。把二氧化碳的温室效应强度乘以二氧化碳在其他温室气体中的比例,与所有的其他温室气体的温室效应强度的总和比较,大体上可以得出,二氧化碳在其他温室气体中的贡献比例是72.37%。详细的计算在此文的第二节,该节里面的表2记录了具体的数据和计算结果。
    有了这两个数据,我们就可以计算出来大气中所有的二氧化碳(自然+人造)对于温室效应的总贡献:
    除了水蒸气以外的温室气体对温室效应的贡献比例: 5% ( =100%-95%)
    乘以
    二氧化碳在除了水蒸气以外的温室气体中的对温室效应的贡献比例: 72.37%
    得到==>
    3.62%。这就是大气中所有的二氧化碳对于温室效应的总贡献。
    人造二氧化碳在所有二氧化碳中的含量
    根据美国能源部提供的一个数据表,人造的二氧化碳的年度总产量为231亿吨,而人造与自然产生的二氧化碳的年度总量为7931亿吨。两者相除,人造部分占所有二氧化碳总产量的2.91%。
    根据这个数据,我们可以计算出来人造部分的二氧化碳对温室效应的贡献比例:
    人造二氧化碳占所有二氧化碳总产量的比例: 2.91%

    乘以

    二氧化碳占温室效应的比例: 3.62% (见上面第3节的结论)
    得到==>
    0.105%,或者写成0.00105。这就是人造二氧化碳对温室效应的贡献比例。
    换句话说,所有的人造二氧化碳加起来,对于温室效应的贡献是952分之一(1/925),接近千分之一。
    假如温室效应是温室气体喂给地球的热“烧饼”的话,人造二氧化碳与其他温室气体的关系,是第952只烧饼与前面951只烧饼的关系。暖化人非要声称第952只烧饼加入这个巨大的烧饼堆里面,就会神奇地造成天诛地灭、世界末日,不是绝对不可以,请拿出物理证据来。事实上,AGW的鼓吹者们,拿不出来任何的物理证据证明人造全球暖化。迄今为止,没有任何一篇经过所谓的“同行审议”的科学论文,是从实证角度证明人造全球暖化的。

    • 温华春说道:

      照你这种算法,恰恰可以得出全球变暖是人造二氧化碳导致的结论。

      “根据美国能源部的一篇估计,在对流层(一般说的大气层)中,由水蒸气造成的温室效应,占到了95%”
      请问百分之百的温室效应能导致地球升温多少度呢?我们假设是T。
      “换句话说,所有的人造二氧化碳加起来,对于温室效应的贡献是952分之一(1/925),接近千分之一。”
      咱就算是千分之一吧,也不将就了,哈哈!
      那么照你一贯的算法,人造二氧化碳的升温效应就是T‰啰。

      有没有科学家告诉我们大气层的温室效应使地球温度增加了30几度这才产生了适合生物生存的气候环境呢,就算30°C吧,那就是人造二氧化碳能导致的升温有T‰=0.03°C啰

      “美国能源部提供的一个数据表,人造的二氧化碳的年度总产量为231亿吨,而人造与自然产生的二氧化碳的年度总量为7931亿吨。两者相除,人造部分占所有二氧化碳总产量的2.91%。”

      关键是你的人造二氧化碳是“年”排放数据啊!那好了,每年人造二氧化碳就能导致升温0.03度,一百年后呢?哈哈,3度,和IPCC报告的预测很接近嘛!

  16. BULL说道:

    而且,温度历史证据却显示,二氧化碳与温度的变化关系,只有从1975年到1998年时符合的。1935年到1975年,二氧化碳排放暴涨,全球却冷化;2000年至今,二氧化碳继 续稳定增长,全球温度却没有继续上升,反而略有下降。2008、2009年的全球冷化更是突出。北极冰盖的面积连续两年大幅增长。2008年北极的冰盖面积最低点,比前一年增长了9.4%,面积增长 了39万平方公里(参见下图,白色为08年的增长)。2009年的北极冰盖面积,已经恢复到2005年的水平。

    这脸可打的啪啪啪啊

  17. BULL说道:

    7,(增补)二氧化碳的温室效应与其浓度的关系不是线性的
    对笔者原文的批评,除去那些只知道诉诸权威(气候门文件已经显示,他们多数是骗子,故意违法逃避信息自由法案的刑事罪犯)的反科学论调以外,最多的说法是,二氧化碳的温室效应与其浓度的关系不是线性的,所以不能简单地使用线性的百分比算法来计算人造二氧化碳的温室效应与所有温室气体的温室效应的关系。
    这样的说法隐含的意思是,二氧化碳的温室效应与其浓度的关系不是线性的,而是随着浓度非线性增长的。浓度越高,单位浓度增加所带来的温室效应越强。
    这种说法只对了一半:二氧化碳的温室效应与其浓度的关系的确不是线性的。另外的一半,这个说法正好是南辕北辙,说反了。事实上,二氧化碳的温室效应强度,不但不是随着其浓度的增加非线性增长的,而是快速减弱的!换句话说,浓度越高,单位浓度增加所带来的温室效应强度越弱。
    换句话说,本文上面根据温室效应强度的线形关系计算出来的人造二氧化碳部分占总温室效应的比例,不但没有低估人类的贡献,而且还高估了!
    为什么二氧化碳的温室效应与其浓度的关系不是线性的呢?从本文第三节的二氧化碳频谱就可以看出来,二氧化碳的主要吸收频段在15微米附近。然而,在这个频段附近的地球的辐射能量,是大体固定的。每当一个二氧化碳分子吸收了地球的辐射,就意味着其它二氧化碳分子吸收辐射的概率相应降低。最终,二氧化碳吸收辐射的能力(即温室效应),将趋于饱和。
    二氧化碳的温室效应与其浓度的关系,基本上是一个对数曲线!平常我们会用“指数式”增长来描述一个快速增长的事物。那么,对数式的增长,就正好是指数式增长的反面:不是下降,而是增长的速率快速的下滑,最后到了可以忽略的程度。
    二氧化碳的温室效应与其浓度的对数关系,是一个没有什么争议的物理现象。Willis Eschenbach提供的下面这个曲线清楚地表明了在理想状态下,二氧化碳的温室效应强度与其浓度的对数关系。图中绿色准线是当前的二氧化碳浓度;黑线标定二氧化碳浓度加倍以后的温室效应强度。

  18. BULL说道:

    上面通过Modtran得来的结果,具体的用法是这样的:选择“水蒸气”浓度保持相对湿度(hold water vapor=Rel. Hum.)不变,使用当前CO2的缺省浓度375ppm和其他缺省数值,点击Submit,计算得到的地球对外辐射强度Iout(右边第二行)是287.844w/m2。把CO2浓度提高到475ppm,计算出来的Iout是286.776。地球对外辐射强度降低了,是因为增加了100ppm的CO2的温室效应。假定太阳对地球的辐射是恒量,地球对外辐射强度的强度必须保持不变(理想状态下的热力学均衡态)。要做到这一点,地面温度必须上升。把地面温度(Ground T offset,)调整到0.49度,可以把Iout降低到现在的水平。这个0.49C就是CO2上升100ppm的温度变化。按照同样的步骤可以计算出来上段里面其他温度数据。
    在大气中二氧化的浓度为375ppm时,人造部分的二氧化碳占2.91%,即11ppm。同样地使用Modtran可以计算出来这11ppm所吸收的地球辐射:输入CO2的浓度386ppm,得到的新Iout是287.718w/m2 ,这个数值与上段得到的287.844w/m2的差别0.126,就是人造二氧化碳11ppm的温室效应造成的辐射吸收强度。再把CO2浓度改成0,得到理想状态下没有完全二氧化碳的对外辐射强度是318.396w/m2。那么当前375ppm的二氧化碳造成的辐射吸收强度就是287.844-318.396=30.552。把人造二氧化碳的吸收强度与之相除,得到:人造二氧化碳对温室效应的贡献是0.0041,即0.41%,而不是本文第4节根据线性假定计算出来的2.91%!
    根据这个新比例,最后可以算出来,人造二氧化碳占全部温室效应的比例,大约是0.41% X 3.62% = 0.015%左右,即0.00015,或者说6600分之一(1/6600),而不是原来的952之一。由于二氧化碳浓度与温室效应强度的对数关系,人造二氧化碳的影响,比本文原来的估计,还要低7倍!
    事实上,不但二氧化碳的温室效应强度呈对数关系,最主要的温室气体水蒸气,也同样地有这样的对数关系。丑闻不断的IPCC宣称宣称二氧化碳将导致水蒸气温室气体的灾难性连锁反应,不但没有任何实验证据支持,而且与二氧化碳,水蒸气的温室效应强度对数减弱的已知物理属性不符,在理论上就成问题。

  19. BULL说道:

    造二氧化碳加起来,对于温室效应的贡献是6600分之一。人造二氧化碳对于地球大气温度的贡献比例,还要更低。由于人类目前还不能全面了解地球大气这个复杂的混沌系统,实际比例到底要低多少,我们不知道。
    水蒸气这个最大的温室气体,却被AGW的鼓吹者们故意忽略,不予提及。为什么呢?因为水蒸气几乎完全是自然产生的,人造的部分占0.0001%。水蒸气不是人造的,无法象二氧化碳那样,被方便地用来谴责人类的工业文明,现代生活和生产。AGW的鼓吹者把人造二氧化碳从所有的温室气体,包括自然产生的二氧化碳中单独挑出来,而且还故意对普通民众隐瞒二氧化碳温室效应强度呈对数减弱的物理事实,硬是把二氧化碳变成了将要造成天诛地灭,世界末日的罪魁祸首,这真是一个方便的谎言(“A Convenient Lie”)。
    欲加之罪,何患无辞!

    • areyouok说道:

      同志,这么有话说在这嚷嚷有啥用,有本事在正宗学术期刊上发表点论文

      • BULL说道:

        又不是我写的,我转帖而已。
        而且按照你的逻辑,松鼠会是不是应该关门啊?
        松鼠会又不是正宗学术期刊。

        • jerry说道:

          实话说,你转贴的文章的水平比楼主“转帖”的IPCC报告的水平差得太多了。你转贴的文章中充斥着毫无意义的感叹词,而且一个公式也没有,更看不到引文。这样的文章,谁知道是从哪里捏造的,怎么可能让人相信?

        • jerry说道:

          我正好也做一些大气模型(虽然跟CO2无关),深知模型之复杂。就你那几行简单的推导,就能够估算整个大气的热量传输过程,简直是滑天下之大稽。

          我不知道IPCC的报告有多准确,但我知道至今为止对IPCC报告的质疑、攻击只限于几个特例。想彻底推翻IPCC报告,还需要好好修炼一下才行呢。

          • BULL说道:

            我贴的那文章,一再强调大气模型的复杂,你脑子被门夹住了,居然没看到?
            那文章就讨论气体温室效应,这些有什么不对了?公式?对证明来说,计算过程越初等越好,这么简单的常识你上课还给老师了?

        • jerry说道:

          你当然可以转贴文章,这里的编辑没有删你的文章,说明他们认同了你转贴文章的自由。但另一方面,编辑也认同其他人质疑、攻击你转贴文章的内容。

  20. 游识猷说道:

    请争论的诸位也都读读橡树村老师的这篇《吵来吵去,为什么不说水呢?》
    http://blog.sina.com.cn/s/blog_628d8c2f0100mxu0.html

  21. 嚎叫的鱼说道:

    数据标明二氧化碳浓度在增高没错,但是是二氧化碳导致现在气温增高,还是气温增高导致二氧化碳浓度增高,东英吉利大学那帮砖家根本就没办法解释出来

    • 橡树村说道:

      这个说法是错误的。

      目前对于大气中二氧化碳的循环机制是非常清楚的。人类工业活动排放了大量的二氧化碳,数值可以估算,这些进入大气的二氧化碳,都可以被哪些机制吸收,哪些需要留在大气里面,可能保留多久,都有很清晰的结论。

      历史上,在有人以前的几十万年,的确观察到二氧化碳的浓度一般是跟随着气候变化的,因为在那个时代,二氧化碳没有自己主动大规模变化的原因,而气温升高的确会影响海洋对二氧化碳的溶解度,把二氧化碳释放出来。在二氧化碳被大规模释放之后,增加的温室效应又加剧了升温,造成恶性循环。

      这与最近几十年观测到的情况完全不同。最近几十年的情况是,人类的确排放出了可观的二氧化碳,导致了二氧化碳浓度的主动变化,而按照目前所理解的机制,这个主动变化已经足以对地表的能量平衡造成显著影响。

  22. 今评员说道:

    简单评论一下: 1,你既然口口声声地IPCC。还是麻烦你指出来,IPCC的报告里面,哪里证明了你的说法: CO2对地球温度的影响,主要在于它的变化,而不在于CO2的绝对容量?

    2,假如CO2的变化量要比绝对的容量更加对温度有关系,那么就是说,CO2对自己的历史数量有神奇的记忆力了?

    3,你的说法是假定了,大气中的天然CO2,H2O都是恒定不变的。事实上它们都曾经大幅度变化过。而人造的CO2,相对于这些变化,微乎其微。

    4,根据本人原文的数据,人造CO2占总体温室效应的比例是6600分子之一。我很失望你没有能够对这个数字进行任何的反驳。按照这个6600分子之一的比例,假如你们家门口一条河,常年流水,并且流量还会自然波动。你每天往河里面撒一泡尿,就会让该河洪水泛滥。对吧?呵呵。

    • bull说道:

      欢迎作者前来,你的文章算是很经典的了。
      看了你的文章以后从此不相信任何低碳的鬼话。

  23. question说道:

    bull 请你:1)经常抬头看看你城市头上灰蒙蒙的天空,统计一下一年中还有几个清洁的蓝天(人类现在不仅大量排放CO2还排放其他污染气体)。2)请你看看NASA在卫星拍的地球的系列照片,尤其夜晚地球的照片,地球整个景观都被人类改变了。难道非要到无法挽回的时候才醒悟?难道我们有几个地球可以选择吗?

    • freewill说道:

      质疑低碳,不代表反对其它的环保。质疑低碳的目的,正是要让科学家和决策制定者重新审视低碳的依据。如果这个依据并不可靠,那么就把有限的资源投入到其它更迫切的问题上来,比如你说的空气污染,比如饥荒,传染病。