地球/4l. 地球的气候及其变化
简而言之，天气和气候之间的区别是时间。天气是指地球大气层在短时间内的状况，而气候是指大气状况在长时间内的变化。在科学中，气候是指长期多年研究中天气的平均模式。由于地球的天气模式每天、季节性以及数十年内都会发生变化，因此气候很重要，因为它可以让你看到可能影响未来决定的整体趋势。
1967 年，一位名叫 詹姆斯·汉森 的年轻研究员来到纽约市。汉森是一位数学和物理学方面的优秀学生，他曾在爱荷华大学加速学习，并在东京大学度过了一年，在那里他继续对金星富含二氧化碳的大气层感兴趣并进行研究。对天文学感兴趣的历史时期一定很令人兴奋，因为 NASA 测试了其新的 土星五号火箭，将人类送往月球。汉森受雇于 戈达德太空飞行中心 的一个新部门，该部门是 NASA 专门用于将美国送入太空的分支机构。戈达德太空飞行中心以美国火箭科学家 罗伯特·戈达德 命名，位于华盛顿特区附近，并与 哥伦比亚大学 合作建立了一个新组织，以便促进对 NASA 太空探索产生的新科学数据的学术研究。 戈达德空间研究所 位于曼哈顿第 112 街与百老汇大道交汇处，与 汤姆餐厅 同处一栋大楼，汤姆餐厅出现在 1990 年代流行的电视剧 《宋飞正传》 中，并催生了 苏珊娜·维加 的热门歌曲。本质上，这不是政府资助的太空科学研究项目的典型地点。然而，与哥伦比亚大学的学生和来自华盛顿特区的访问科学家的理想合作，导致了一个创新的中心，用于研究从外太空收集的大量信息，并发射了更多专门的和复杂的卫星和太空任务。詹姆斯·汉森在这个小型研究所很自在，并继续从他位于繁华城市街道上方的办公室研究金星的大气层。1981 年，他升任戈达德空间研究所所长，他的注意力转向地球及其大气层的研究。
詹姆斯·汉森 和他的大气物理学家团队在 1981 年的《科学》杂志上发表了一篇最具预言性的科学论文：大气二氧化碳增加的气候影响。在本文中，作者检查了自 1880 年代以来记录的温度历史记录，发现地球的全球整体温度在整个世纪中都有所上升，从 1880 年到 1980 年，温度上升了 0.4°C。该团队对二氧化碳上升的气候效应做出了几个重要的预测。他们预测，从 1980 年到 2080 年，全球气温将上升约 2.5°C，到 2000 年将升温 0.6°C，到 2030 年将升温 1.0°C。这项研究具有前瞻性，因为它提供了一种可以检验的预测。在论文发表 20 年后的 2000 年，全球气温记录显示，与基线（1951-1980 年）相比，升温了 0.4°C，到 2020 年，升温幅度超过了 1981 年论文中预测的升温幅度，介于 0.8 到 0.9°C 之间，远远超过了到 2030 年达到 1°C 全球变暖的预测，甚至比 1981 年论文中的预测更快。
这篇论文遭到了一些科学家的质疑，并且当时大多数新闻媒体都没有注意到它。如今，这篇论文的知名预测受到整个科学界的推崇，与爱因斯坦一个世纪前的星体预测相媲美。詹姆斯·汉森 在 1988 年的情况发生了变化，当时他被要求在 参议院能源和自然资源委员会 的会议上发言。这些精选的参议员制定了关于从美国政府拥有的土地上开采化石燃料的联邦政策，并制定了关于公民能源法规的政策，例如为汽车效率制定能源标准。汉森 向政治家发表的讲话当时被当时的报纸广泛报道，他关于全球气温上升的图表登上了 《纽约时报》 的头版。气候变化的风险及其对地球造成的危险导致 联合国 在同年创建了 政府间气候变化专门委员会 (IPCC)，这是一个国际专家小组，负责审查地球不断变化的气候，并发布关于地球全球气温观测到的变化的综合报告，以及报告各国应对气候变化的各种举措。
自詹姆斯·汉森 的团队来自 戈达德空间研究所 报告全球气温上升 40 年来，人们对追踪全球变暖进行了大量投资，这些投资既来自气象站，也来自越来越复杂的卫星对海洋和陆地表面温度的监测。目前，过去 19 年中的 18 年是有记录以来最热的全球气温，自 1981 年以来的 40 年中，全球气温急剧上升。气候变暖导致海平面突然变化，出现沿海洪水、海冰减少、冰川消失、干旱以及森林火灾风险上升。自 1981 年以来，气候引起的死亡（火灾、气旋、热浪）造成的死亡人数以及二氧化碳和其他空气污染物的上升也急剧增加。公众舆论表明，人们越来越担心气候变化的真实危险，从 1998 年的 25% 的美国人严重担忧到 2016 年的 41%。[1] 还存在着明显的年龄差距，55 岁以上的美国老年人最不关心气候变化的风险，而 18 至 34 岁的美国人则最关心。[2]。
联合国于1945年在第二次世界大战结束后成立，是一个政府间组织，其任务是维护国际和平与安全，促进国家之间的友好关系，并帮助地球上国家之间的国际合作。自成立以来，由于各个国家及其领导人之间存在的权力分散和专制性质，联合国在其任务中一直面临挑战。虽然联合国未能结束地球上的战争，但它在冲突和内战时期维护国家之间的和平方面做得很好。1988年，随着政府间气候变化专门委员会 (IPCC) 的成立，联合国增加了新的目标，承担了新的角色，试图解决二氧化碳危机，通过与政府合作颁布法律和法规来限制或终止二氧化碳排放到大气中。1992年，联合国气候变化框架公约 (UNFCCC) 成立，1997年，京都议定书作为一项减少二氧化碳排放的国际协议签署。然而，美国从未签署京都议定书，尽管大多数国家同意减排，但美国缺乏支持导致全球支持不断下降，加拿大在2012年退出了该协议。与此同时，日本、新西兰和俄罗斯在持续到2020年的第二轮协议中没有提出新的承诺。2016年签署的巴黎协定旨在通过将全球气温升幅控制在比工业化前水平高出2摄氏度以内，加强全球应对气候变化的行动。尽管目标宏伟，但巴黎协定被认为无效，而且鉴于全球气温已经在迅速上升，巴黎协定很可能失败。排放最多二氧化碳的主要工业化国家未能实施政策来实现承诺的二氧化碳排放目标，2015年、2016年和2018年，大气中二氧化碳浓度增长率增加到每年约3.0 ppm，这一数据来自夏威夷莫纳罗亚天文台的记录。2017年，唐纳德·特朗普当选为美国第45任总统后，美国通知联合国，该国将退出巴黎协定。自1988年以来，未能实现任何一项承诺导致您呼吸的空气中二氧化碳平均上升了17% (从1988年的351 ppm上升到410 ppm)。2015年，一名记者采访了已经退休的 NASA 资深科学家詹姆斯·汉森，他对减少二氧化碳排放的呼吁仍然强烈。 “这真的令人尴尬，作为一名科学家，你最终会意识到，政治家并没有理性地行动。”[3] 事实上，他的评论非常真实，因为决策者已经证明他们无法大幅减少地球大气中排放的二氧化碳总量。
政治家可以通过执行三个简单的行动来大幅减少二氧化碳排放，首先，取消其国家内政府控制的化石资源的销售，其次，对向大气排放二氧化碳的公司征收费用，第三，禁止碳氢化合物能源发电以生产电力，用核能、水力发电大坝、太阳能和風力发电场取代发电。然而，政治家从碳氢燃料的销售和分配中获得了大量经济利益，例如竞选捐款，并为了保持权力，维持了这些大气污染物的持续使用现状。
地球会变得多热？
[edit | edit source]由于对大量天气数据进行多年收集后的平均值进行分析的性质，气候变化的研究很复杂。由于气象站数量随着时间的推移不断增加，人类记录了地球表面温度波动的巨大变化，因此每天最高气温和最低气温的记录呈指数级增长。2010年，物理学教授理查德·穆勒和他的企业家女儿伊丽莎白·穆勒共同创办了伯克利地球，他们都对联合国组织的气候科学家小组报告的全球气温上升持怀疑态度。作为一家独立的非营利组织，伯克利地球小组独立重新分析了天气记录，以寻找数据选择、数据调整、气象站质量差和城市热岛效应（由城市土地表面不断增加引起）的潜在偏差。独立研究的结果证实了联合国小组专家发现的相同结论。许多其他科学组织重新分析了可用数据，所有这些分析都表明，过去一个半世纪以来，地球大气正在明显变暖。科学就是要不断检验，对可用数据的持续科学重新评估不断证实了地球全球气温的上升，但随着大气中二氧化碳含量的增加，地球大气会变得多热？
对不断增加的二氧化碳的敏感性是正在进行研究的主要关注点。气候学家使用历史数据和气候模型估计了全球气温升幅，范围在1.5°C 到 4.5°C 之间，即工业化前二氧化碳浓度增加一倍至 560 ppm（2020 年，夏威夷为 410 ppm）。大多数研究表明，到 2060 年，全球气温将上升 3.1°C。这意味着盐湖城最冷的 12 月份的平均最高气温为 44 华氏度，最低气温为 36 华氏度，高于积雪所需的冰点温度。该市夏季气温超过 100°F 的天数将大幅增加。
估计或预测气候的挑战之一是了解二氧化碳变化导致全球气温上升所需要的时间。例如，科学家定义了三种测量气候敏感性的方法。平衡气候敏感性 (ECS) 模型表明，二氧化碳浓度增加和全球气温上升之间存在很长的间隔，因为地球海洋吸收了热量。它考虑到海洋热量吸收将达到平衡，这可能会导致温度上升速度更快。瞬态气候响应 (TCR) 模型将二氧化碳增长限制在每年 1%（基于历史增长），并假设海洋将继续作为大气中不断上升的热量的汇，并且与大气保持不平衡。地球系统敏感性 (ESS) 模型试图包括负反馈和正反馈，例如，由于海冰和积雪融化导致地球反照率降低（导致海洋和陆地表面吸收更多阳光）、野火增加（释放更多二氧化碳）以及地球植被变化，以及北极甲烷气体的释放。地球云层变化也会影响这些估计，因为云层可能会随着温度升高而增加（导致温度下降），尽管目前卫星数据缺乏这方面的直接证据。每种模型导致估计的全球气温上升幅度略有不同，但大多数都在 1.5°C 到 4.5°C 的范围内，因此，2016 年签署的巴黎协定将气温升幅控制在 2°C 以下的目标雄心勃勃。
将全球气温上升预测到 40 年后可能显得过于先见之明，但你和你家人很有可能将在不久的将来生活在这个新的温暖气候中。接下来的 40 年将最终决定随后的 40 年的发展轨迹。如果任其增加，到 2100 年，全球气温将上升 6°C，大幅限制高海拔地区低于冰点的天数，盐湖城 7 月份的平均温暖气温将超过 100 华氏度。虽然很难想象地球气候发生如此剧烈的变化，但对地球未来适宜居住性的一个主要担忧是这些变化将如何影响水资源的可用性。在下一部分，您将了解地球上的水，从海洋、海湾、湖泊、河流和冰，到您每天饮用的水。
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