第一章 气候变化、全球气候治理与中国

第一节 气候变化研究进展

气候变化研究以时间为界分为古气候学研究和现代气候变化研究。古气候学与古地质学、古生物学、地球化学、大气物理等密切相关，主要研究地质时期气候的形成。现代气候变化研究始于19世纪末，指有较系统的气象仪器观测资料以来的气候变化研究，这一时期的气候变化区别于古气候的主要特征是人为因素的影响。

20世纪80年代以来，现代气候变化研究超越了自然科学层面，与政治、社会、经济、可持续发展、国际关系等社会科学相结合，进而提升到全球层面的气候治理。

现代关于“气候变化”有两个主要的定义。政府间气候变化专门委员会（IPCC）将气候变化定义为“气候状态随时间发生的任何变化”。[1]除了气候变化的自然变率，还强调人类活动的影响。

《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC）强调自然变率之外，由直接或间接的人类活动带来的气候变化，认为发达国家在工业化过程中消耗大量化石燃料、排放过多二氧化碳等温室气体导致全球变暖。

气候和气象是两个区别明显的概念。不同于几天内，甚至几分钟内雨雪风晴的气象现象，气候变化是指气候的平均状态在一段时间内的波动变化。

科学发现气候变化的历史始于19世纪初，当时的科学家们首次提出了冰川时代和古气候阶段气候自然变化的可能性，并首次发现了温室效应。

1988年，世界气象组织（WMO）和联合国环境规划署（UNEP）共同建立了联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC），开始对有关气候变化的科学技术、社会经济认知状况、气候变化原因、潜在影响和应对策略开展综合评估。

回顾两个世纪的气候变化科学进展，有几个重要的时间节点值得我们关注。

一 19世纪气候变化及其原因理论初探

18世纪前，科学家们并未怀疑史前气候与现代气候可能不同。直到18世纪末，地质学家才发现了随着气候变化而产生的一系列地质时期的证据。1815年，让-皮埃尔·佩鲁丁（Jean-Pierre Perraudin）注意到了他家附近的冰川是如何切割出阿尔卑斯山脉的雄壮景观的。佩鲁丁在瑞士Val de Bagnes山谷地区徒步旅行时，发现狭窄的山谷周围散落着巨大的花岗岩，也看到了冰川在陆地上留下的条纹。他知道移动如此巨大的岩石需要特殊的力量，因而得出结论——是冰块将巨石带入山谷，从而首次提出了冰川对高山峡谷中巨岩的影响。[2]基于此，著名瑞士裔美国植物学家和地质学家路易斯·阿格西（Louis Agassiz）开创了冰川学，并将冰川覆盖了欧洲和北美的大部分地区的史前气候时期称为“冰河时代”。[3]

1824年，法国数学家约瑟夫·傅里叶（Joseph Fourier）提出了“温室效应”的概念和原理，他认识到大气层能有效地将可见光波传递到地面，从而使地球比在真空的情况下更温暖。[4]1859年，爱尔兰物理学家约翰·丁达尔（John Tyndall）通过实验发现，水蒸气、甲烷（CH4）等碳氢化合物和二氧化碳（CO2）会强烈阻挡辐射，进而改变整个大气层的热辐射平衡。[5]

1896年，瑞典科学家斯凡特·阿伦尼乌斯（Svante Arrhenius）在一篇论文中首次量化预测了大气中的二氧化碳增减对地球表面温度的影响。他计算出二氧化碳减少一半就足以重回冰河时代，而大气中二氧化碳的加倍会使全球总体变暖达到5℃～6℃。1899年，美国地质学家张伯林（Thomas Chrowder Chamberlin）进一步详细阐述了大气中二氧化碳浓度变化可能是引起气候变化的原因。[6]

二 20世纪50～70年代：气候变化科学研究深入、担忧加剧

20世纪中期光谱学的发展表明，二氧化碳和水蒸气吸收情况并非完全重叠。气候学家们也意识到高层大气中存在的水蒸气很少，这说明二氧化碳的温室气体效应是独立于水蒸气显著存在的。[7]20世纪50年代开始，美国加州大学斯克里普斯海洋研究所对碳-14同位素（C14）的分析表明[8]，化石燃料释放的二氧化碳并未立即被海洋吸收，海洋的碳汇能力是有限的。到20世纪50年代后期，更多的科学家认为二氧化碳排放可能是一个问题。1960年，查尔斯·大卫·基林（Charles David Keeling）在论文《大气中二氧化碳浓度和同位素丰度》中绘制了“基林曲线”，即反映大气中二氧化碳含量观测结果变化的曲线，这证明大气中的二氧化碳含量实际上在上升。大气中二氧化碳“基林曲线”的连年上升使人们对气候变化问题的关注日盛。

20世纪70年代中期，美国气候模拟学者真锅淑郎（Syukuro Manabe）和理查德·韦瑟尔德（Richard Wetherald）在《大气科学杂志》上发表了一篇非常重要的气候科学论文《给定相对湿度分布的大气热平衡》。两位学者开发了一个能大致准确表现当前气候的三维全球气候模型，这是一个数学上可靠且第一次能够产生物理性真实结果的模型。模型设计了更为真实的辐射传输模式，充分考虑了水汽的吸收和反馈，以及大气的对流运动。在模型大气层中，如果将二氧化碳加倍，将导致全球温度上升约2℃。[9]他们的研究被认为把气候变化的科学研究推向了现代。

1975年8月，华莱士·布鲁克在《科学》杂志上发表了一篇论文，题为《气候变化：我们是否正处于全球变暖的边缘？》，“全球变暖”被正式放到科学家的桌面上。

1979年，世界气象组织召开世界气候大会并得出结论：“大气中二氧化碳含量增加可能导致低层大气逐渐变暖，特别是在高纬度地区，这似乎是合理的……在本世纪末之前，可能会发现区域和全球范围内的某些影响，并在下个世纪中期之前变得显著。”

三 20世纪80年代：共识初成

这十年中，1945～1975年的全球轻微降温趋势已经停止。1988年6月，美国气候学家詹姆斯·E.汉森（James E. Hansen）首次评估人类引起的变暖已经严重影响全球气候，并在美国国会就气候变化作证，这引起了公众“全球变暖”意识的提高。[10]

同年在加拿大多伦多市举办的“气候变化世界大会：对全球安全的影响（World Conference on the Changing Atmosphere：Implications for Global Security）”吸引了数百名科学家和其他人参会。他们的结论是，由于人类污染造成的大气层变化“对国际安全构成了重大威胁，并且已经在全球许多地方产生了有害后果”，并宣称到2005年全世界的排放量应该比1988年的水平减少20%。[11]

20世纪80年代，人们在应对全球环境挑战方面也取得了重大突破。例如，1985年签订的《维也纳公约》和1987年达成的《蒙特利尔议定书》减少了臭氧破坏。酸雨也在许多国家和地区受到监管。

四 20世纪80年代末：IPCC成立

1988年，世界气象组织（WTO）在联合国环境署（UNEP）的支持下成立了政府间气候变化专门委员会（IPCC）。IPCC每5～6年编写和发布一次气候评估报告和补充报告，以描述当时对气候科学的理解状况。

与以前的报告相比，IPCC第五次评估报告（AR5）更多地侧重于评估气候变化对社会经济方面和对可持续发展的影响、区域影响、风险管理和划定应对措施的范围。而第六次评估报告（AR6）将根据《巴黎协定》的要求提供第一次《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC）的全球盘点，届时各国将审查其在实现“全球温升控制在工业化前水平2℃、同时努力将其限制在1.5℃的目标方面取得的进展情况”。

IPCC虽然自身不开展研究，也不监督与气候有关的资料或参数，但负责评审和评估全世界最新的有关气候变化方面的科学技术和社会经济文献。[12]截至目前，IPCC已经编写发布了五次评估报告（见表1-1），第六次评估报告目前正在编写，计划于2022年完成编写工作。

表1-1 IPCC历年评估报告汇总

2014发布的第五次评估报告（AR5）结尾明确指出，气候变化是真实存在的，而人类活动是导致其发生的主要原因。[13]以下是AR5的决策者摘要中阐述的要点[14]：

·人类对气候系统的影响是明显的，而近年来人为温室气体排放达到了历史最高值。近期的气候变化已对人类系统和自然系统产生了广泛影响。

·持续的温室气体排放将会导致气候系统所有组成部分进一步变暖并出现长期变化，会增加对人类和生态系统造成严重、普遍和不可逆影响的可能性。要限制气候变化将要求大幅、持续地减少温室气体排放，结合适应则能够限制气候变化的风险。

·适应和减缓是与减轻和管理气候变化风险相辅相成的战略。未来几十年的显著减排可降低21世纪及之后的气候风险、提升有效适应的预期、降低长期减缓的成本和挑战，并可促进有气候抗御力的可持续发展路径。

·许多适应和减缓方案可有助于应对气候变化，但只靠单一方案却不足以应对。有效的实施取决于全方位的政策与合作，而通过综合响应，将适应和减缓与其他社会目标相结合，可促进实施。

为了回应2015年12月通过的《巴黎协定》，2018年10月，IPCC发布全球升温1.5℃特别报告[15]，约100位科学家分析了如何实现全球升温控制在1.5℃以内这一目标以及升温带来的影响。

该特别报告指出，由于《巴黎协定》规定，各国应将升温控制在2℃以内，并努力使升温控制在1.5℃以内。IPCC特别报告专门比较了升温2℃与升温1.5℃所带来的风险差异。例如，在升温1.5℃的情况下，很可能每100年会出现一个北极无冰之夏；而在升温2℃的情况下，这一频率会上升到至少每10年一次。现存70%～80%的珊瑚礁也将消失。

报告强调，如果全社会不进行变革，不迅速采取强有力的减排行动，那么在实现可持续发展目标的同时，将升温控制在1.5℃以内的目标将难以实现。即使各国能够实现国家气候目标，并在2030年后继续加大减排力度，升温很可能还是会超过1.5℃。因此，所有国家和社会各方都必须立刻开展行动。