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《氣候是如何改變的》
1930年代，許多老一輩的人們都注意到氣候的變化。因在1890年代，當他們尚年輕時，許多湖泊於早秋時節便開始結冰，但四、五十年後此現象已不復存在；一般傳播媒體亦紛紛報導冬天的確愈來愈溫和；氣候學者更以蒐集到的資料證實氣候有暖化的趨勢。
當時並無擔心暖化的問題，許多氣候專家更視其為短暫的變化而已。曾有報導說，氣候專家尚未能判斷目前的暖化趨勢是否能持續20年或2萬年。1938年，一位蒸汽動力工程師蓋•史都華•卡樂達〈Guy
Stewart Callendar〉卻大膽地提出不同的意見。卡樂達對氣候深感興趣，工作之餘常以蒐集氣候資料為樂。他深信他的資料已顯示出全球暖化的趨勢；他更進一步說明燃燒化石燃料所排放的數以百萬噸計的CO2是氣候改變的元兇。
這並不是一個全新的概念。早在19世紀初，法國科學家約瑟夫•夫里葉〈Joseph
Fourier〉就曾提出“溫室效應”的觀念。與夫里葉同一時期也有幾個科學家談及“溫室效應”可使地球保持溫暖而不會結凍。其中，英國科學家約翰•廷斗〈John
Tyndall〉針對溫室理論的解釋最為合理、正確。1859年廷斗在他的實驗室測試空氣中氧與氮的透光性，忽然想到順便測試手邊的碳，發現碳完全不透光；後來他又測試其他氣體，發現CO2也不透光。這些不透光的氣體後來皆稱之為“溫室氣體”。
雖然大氣中的CO2只佔萬分之幾，廷斗卻發現它不僅能吸收熱量，還能反射光能至地球的表面，提高地表的溫度。此外，廷斗還試求解開科學家對史前冰河期看法岐異之謎。他認為大氣的變化使得很早以前石器時代的北半球覆蓋有1哩深的冰層，其主要原因並不是CO2，而是H2O；因大氣中的CO2太少了，而H2O會阻擋光線的通過，亦屬於“溫室氣體”。因此，若大氣中的H2O乾涸，即有可能導致冰河期。
1896年，一位瑞典科學家史凡特•阿瑞尼斯〈Svante
Arrhenius〉進行研究冰河期之謎。阿瑞尼斯認為，若大氣中的CO2濃度改變，例如火山爆發噴出巨量的氣體，就會導致地表氣溫上升，溫暖的空氣可留住更多的水氣，而水氣是強有力的溫室氣體，可使氣溫更升高；反之，若火山的噴氣全部停止，CO2終將為土壤與海洋所吸收，氣溫會因而下降，空氣中的水分隨之減少，氣溫因此會更降低，而水氣會因而更少。如此自我強化的循環，稱之為“回饋”〈feedback〉。
1870年代，英國地質學家詹姆士•克洛爾〈James
Croll〉在思考冰河期形成的原因時提出他的看法。他注意到當冰雪覆蓋大地時，大部分的陽光會被反射回太空，因此多雪地區總是較冷，不若土地或樹木會吸收陽光而維持較高的溫度。克洛爾認為，一地區溫度下降後會改變風的型態，進一步改變海流，說不定會因而帶走更多的熱量。因此冰河期一旦開始，便會形成自我永續的型態。
當時仍無電腦，要計算這麼複雜的氣候型態相當困難。阿瑞尼斯曾花了好幾個月來計算大氣的濕度及進出地球的光能。但因影響的因素太多，太繁複，他不得不捨棄一些，以得到氣溫改變的約略數字。他說，當大氣中的CO2濃度減少一半時，地球表面溫度會下降大約5℃，雖然數字看來不大，但經過一連串的“回饋”後，雪會愈積愈多，反射更多的陽光，到最後會形成冰河期。
冰河的消長似有週期性，從挖出的岩石可以偵測到歷史上有四個冰河期。塞爾維亞的工程師米路庭•米蘭可維奇〈Milutin
Milankovich〉於兩次的大戰期間致力於陽光輻射的計算。他認為，在高緯度地區，夏季的陽光不足以融化冬季所下的雪，因此雪會堆得更高，反射回太空的陽光因而更多，溫度也因此會愈來愈低，幾世紀後，局部地區的雪塊就形成整個大陸的冰原。
《可能性的發現》
1950年代中期，美國加州理工學院的博士後研究員查理•大衛•奇林〈Charles
David Keeling〉熱愛化學與戶外活動，他的研究題目皆與大自然有關，在戶外偵測CO2的濃度是其中一項。CO2的偵測耗時費力，需要龐大的經費。在二次大戰期間與美蘇冷戰時期，美國軍方需要氣象的資料，於是提供氣象研究的經費，希望能精確地預測天氣，或甚至於能控制天氣。
當時投入CO2計算的尚有知名的吉爾伯•普拉斯〈Gilbert
Plass〉。他在約翰•霍普金斯大學為實驗團隊做理論的計算。普拉斯很幸運地能使用當時最先進的電子計算機。在一連串繁複的計算後，他於1956年宣稱，人類的經濟活動會使全球的平均氣溫上升，大約一世紀上升1.1℃。但他的計算排除水蒸氣和雲等重要因素，因此無法獲得其他科學家的認同。
此外，美國聖地牙哥史科瑞普研究院〈Scripps
Institution〉的海洋學家羅哲•瑞貝拉〈Roger
Revelle〉和化學家漢斯•史威斯〈Hans
Suess〉合作偵測海洋中的碳含量。他們發現海洋吸收了人類經濟活動所產生的大部分的碳，唯一未知的是：究竟碳是聚集在海面或沈至海底。鑒於人口幾何級數的增加，與經濟活動的大幅擴張，瑞貝拉進一步補充他的觀點，他認為由於燃燒化石燃料的急遽增加，CO2在未來數十年所累積的量將會相當可觀。許多科學家都同意他的看法，認為大氣中的CO2增加，很可能在未來的世紀就會改變地球的氣候型態。
奇林、瑞貝拉、史威斯就像阿瑞尼斯、卡樂達及普拉斯等科學家一樣都對全球暖化的發現做出了貢獻，其中最有毅力的當屬奇林了。奇林四處爭取經費，到處偵測CO2的含量，他甚至到夏威夷的毛那•露阿〈Mauna
Loa〉火山口及南極架設偵測儀器。1960年時，他已蒐集了兩年南極的CO2資料，結果顯示，CO2上升的量大約等於溶於海洋中的工業排放大部分的量；而當奇林檢視毛那•露阿火山的資料時，得到的結果令人震驚，因為CO2的濃度一年比一年高。奇林後來所畫出的半世紀CO2濃度上升趨勢線，廣為科學界所引用，是研究溫室暖化最重要的圖表。
奇林所偵測的資料是以過去及當代科學家的研究基礎為架構，尚不能稱之為“全球暖化”的發現，只能說是“全球暖化可能性”的發現。雖然如此，曾對CO2進行研究的科學家已不能否認人類溫室氣體的排放對氣候造成影響的可能性，這讓全球氣候的研究又向前跨出了一大步。
《微妙的系統》
地球氣候是一複雜、微妙的系統。自1940年代開始，美國芝加哥大學的卡爾—哥斯達夫•若斯比〈Carl-Gustav
Rossby〉教授鼓勵年輕的氣象學家要站在物理的角度來思考氣候的問題。大衛•夫爾茲〈Dave
Fultz〉因此建造一個實體的物理模型來測試大氣的變化。為了模仿地球的運轉，他們將一鋁盤置於轉盤上，以水來模仿空氣，並在鋁盤外圍加熱，來代表陽光照射在熱帶地區，又加上色彩來顯示氣流型態。他們的測試獲得很好的效果，雖然模型很簡單，卻像極了主導地球氣候的極區鋒面。芝加哥大學和英國劍橋大學後來更進一步使用轉盤的模型來模擬氣流與暴風雨。
雖然轉盤的模型看起來令人著迷，但它卻無法算出實際的天氣情況。要得到精確的數值唯有從更早期的方法去嘗試。在1922年時，路易士•夫賴•李察遜〈Lewis
Fry Richardson〉設計出一套預測天氣的完整數值系統。它將一個區域劃分為許多小區域，在特定時間測得各小區域的氣壓、溫度等，然後應用物理方程式解出空氣的反應。因計算的數量太龐大了，李察遜認為要達到實際的天氣預測根本不可能，即使雇用許多人來計算也趕不上天氣變化的速度，當時的氣候專家因此紛紛放棄數值計算模式。
但其後電腦的發展與進步不僅解決了原子彈研製與冷戰時期各項繁複計算的問題，天氣的數值計算也加速許多。1946年，梵諾曼〈von
Neumann〉開始鼓吹使用電腦來做天氣預測的計算。此想法一出，美國氣象局及軍方都表支持。軍方不但希望能預測天氣，更希望能掌控天氣，使對自己有利，對敵人有害。
梵諾曼於是邀請若斯比教授手下一位極有活力的氣象學家朱兒•紹尼〈Jule
Charney〉來主持天氣預測的計畫。1949年，紹尼團隊計算出的氣流看起來即很接近實際的情形。1950年，紹尼更進一步約略算出實際的天氣狀況，花了24小時才計算出24小時的天氣預測，差不多可趕上天氣變化的速度。1955年，他們改進計算的過程後，終於能開始交出實際的天氣預測表，不過仍未達理想。之後大約再經過10年，才完全脫離傳統看圖預測的方式。
紹尼的計算模式均屬區域性的，無法算出全球的循環。1955年中期，諾曼•菲力普斯〈Norman
Phillips〉設計一套數學程式，可算出好幾個星期的氣流，這是科學家第一次可看到氣流如何在大氣中進出。菲力普斯的模式很快地被譽為“經典實驗”，是第一個真正的循環模式。可惜氣流的模式計算連續進行20多天後，算出的結果愈來愈奇怪；連續進行30天後的氣流計算結果竟出現地球不曾出現的現象。氣象學家皆認為小數點後面的四捨五入經過反覆多次的計算後，會失去其準確性。氣候系統極為微妙，每一個微小的因素都會造成連環且巨大的影響，也可能從一個時期過渡到不同的時期。
《明顯的威脅》
氣膠〈aerosol〉是懸浮於空氣中的微小顆粒，是空氣污染物之一，但幾乎沒人會想到它也會影響氣候。根據簡單的物理理論，我們可以得知氣膠會將陽光反射回太空，因此會使地球的溫度降低。氣候學家早就懷疑火山所噴出的煙塵有相同的作用，認為它不僅會攔截陽光，還可能影響雲層的分佈。人類的經濟活動所排放的廢氣已遠超過大氣的自淨能力。1970年10月18日的紐約時報曾報導，氣膠將影響氣候，甚至帶來新的冰河期，這是頗令人憂慮的。
氣膠對氣候究竟會有什麼影響呢？它是會吸收陽光或會反射陽光呢？許多氣候專家根據不同的程式來計算，得到兩極的結果：伊曲提雅克•瑞索〈Ichtiaque
Rasool〉和史蒂芬•史奈德〈Stephen
Schneider〉認為氣候會愈來愈冷；而夫立茲•慕勒〈Fritz
Moller〉則認為溫度會上升。後來證明兩組的計算方式皆有缺點，但可確信的是，氣膠對氣候是會產生影響的。
1971年，太空船Mariner
9升空，環繞火星運轉，當時什麼都看不見，因為大沙塵暴正圍住整個火星。利用Mariner
9進行觀測的研究員何其幸運，他們看到沙塵大大地改變了火星的天氣，它吸收陽光，使當時的火星氣溫上升了好幾十度！沙塵停留了好幾個月，讓研究員上了寶貴的一課。沙塵會使大氣溫度上升，研究氣候的專家都要嚴肅地看待這些懸浮微粒。
《民眾的警告》
地表的氣溫千年來呈現極緩慢的下降趨勢，卻於20世紀初開始上升。其間1940-1960年代氣溫雖略下降，之後卻又持續上升。此現象令人憂心，深恐地球氣候可能產生巨變，必須加速研究與採取防範措施。但是，氣候的變化往往要數十年，數百年，或甚至數千年才呈顯出來，因此政府用於氣候研究的經費預算總是少之又少，無法和其他科學學門相比。更何況，經濟活動所排放的CO2等溫室氣體其牽涉的層面甚廣，每一層面都需各國政府的介入與合作才能見效。
隨著電腦的進步，電腦程式已能預測三天後的天氣，這對農民及看天吃飯的產業是大好的消息；利用衛星來偵測大氣的溫度則大大地提高預測的準確度。雖然知名的氣候專家還在為地球是會趨冷或趨暖而辯論不休，科學界的意見已慢慢地傾向一邊：即在地球自然運轉的情形下，會慢慢走向冰河期，但因人類大規模的經濟活動，讓擔心溫室暖化的科學家愈來愈多。
到1980年代，民眾對全球暖化已漸有概念。在1981年的民意調查中，有1/3的美國人知道溫室效應；而當被問到「大氣中CO2的增加會導致氣候型態的改變，對此有何意見」時，大約2/3的人回答「有些嚴重」或「非常嚴重」。
《善變的野獸》
氣候專家剛開始研究氣候的變化時，認為地球若受到衝擊，例如陽光的改變，或是火山爆發，或是工業污染，則氣候會隨之改變。然而，經過數十年的研究後，在1970與1980年代又陸續發現許多影響氣候的其它因素，地球的氣候系統遠比大家想像的複雜許多。
1973年，馬利歐•牟立那〈Mario
Molina〉和舍伍德•羅任〈Sherwood
Rowland〉決定測試各種化學排放物對氣候所造成的影響。當他們發現CFCs可能對氣候造成嚴重的影響時都大吃一驚，因為科學家認為氟氯碳化物量少，非常穩定，不會和任何物質發生反應，也對環境友善。沒想到太穩定也會造成災害，因它會一直停留在空氣中，有些會上升至平流層。根據簡單的計算，在2000年時，CFCs很可能使地球的溫度上升1℃。此外，甲烷及硝酸鹽等也都是溫室氣體。
氣膠對氣候的影響一直讓科學家很困擾。1970年代，美國政府進行大氣中平流層的化學成分研究，結果發現最關鍵的氣膠是硫酸與硫酸鹽的微粒。這些微粒會停留於大氣中數年，反射光線，也會吸收光線。1978年，詹姆士•漢森〈James
Hansen〉的研究團隊發表一篇研究報告，說明1963年印尼的阿根〈Mt.
Agung〉火山噴出300萬噸的硫化物到平流層，導致地球平均氣溫的下降。此篇報告和當時許多科學家的見解相異，但它亦無法證明人為的污染會使大氣降溫。
此外，海洋亦是調節氣溫的重要因素。只要洋面海水的鹹度改變，就會改變海洋的循環，若降雨太多，全球的暖化即會伴隨而來。1987年，沃里士•布若克〈Wallace
Broecker〉發出警告，他說：「以往我們以好奇心看待溫室暖化，往後我們要將之視為人類與動物的威脅。氣候系統是善變的野獸，而我們正拿著尖銳的棍杖去刺它。」
《議題政治化》
紐約時報在美國素來享有崇高的傳播龍頭地位，它採用一位老練的科學作家華爾特•蘇利文〈Walter
Sullivan〉為科學撰文。蘇利文在氣候方面接受史奈德與漢森等認為全球會暖化的看法。1981年，蘇利文採用漢森要發表的報告，刊登於紐約時報，警告讀者全球很快就會暖化，海平面會上升，人類會遭遇災難。1983年，美國環保署公佈溫室暖化的內部研究報告，語氣更重，紐約時報將之刊登於10月18日的頭版，引起極大的震撼。
溫室氣體的排放和企業息息相關，也關係著國家的經濟發展，可以想見政府官員、國會議員、甚至企業界、科學界等正反意見僵持不下。人們的動機都不會太單純，唯有強化科學的證據，才能讓大家信服。1980年代發現了多種溫室氣體，如CFCs等，讓全球暖化的問題和環境保護的議題結合在一起，在社會發揮極大的力量。1989年的民意調查中，已有79%的美國人知道溫室暖化，大多數的受訪者都認為溫室氣體的過度排放已對地球暖化造成了威脅。
為了回應來自各方的壓力，世界氣象組織〈WMO〉及其他的聯合國環境機構於是共組一個跨政府的氣候變化研討組織〈IPCC,
Intergovernmental Panel on Climate Change〉，由各國政府派遣相關人員參加，所有成員的地位平等，是一個非純科學，亦非純政治，而是兩者混合的組織。
《發現的證實》
IPCC的成員涵蓋了科學家及政府代表，所以它的決定很自然地就成為政策的依據。在1989年開會時，IPCC的科學家共有170位，分屬十多個研討小組，提供科學的依據。經過仔細討論後，出乎大家的預料，科學家很容易就達成了共識。最後還要經過所有政府代表的一致同意，才能做成結論。1990年，第一份IPCC的報告出爐，它證實地球的確已開始暖化，主要的原因可能是自然的過程，至於是否有溫室效應的影響則預估還要再研究10年。
1991年，菲律賓的皮那杜波火山〈Mt.
Pinatubo〉爆發，面積約有愛荷華州大小的煙雲衝上平流層，降下2,000多萬噸的SO2。漢森團隊抓住此大好機會進行研究。他們大膽預測，這個20世紀最大規模的火山爆發將會讓地球平均氣溫下降0.5℃，受到影響的主要為北半球地區，其影響將會持續數年。
1995年，IPCC第二次開會。這次共有來自全球400多位代表與會。在經過激烈討論、分析、協調後做出結論：「從科學的證據可以感覺到人類對全球的氣候是有影響的。」科學雜誌〈Science〉說：「這是正式第一次看到溫室暖化的微光。」此份報告還預估，在21世紀中期，全球的CO2濃度將會加倍，屆時地球平均氣溫會上升1.5℃—4.5℃。
這是第一份正式的溫室暖化報告，它馬上成為全球的頭條新聞，是劃時代的大事。之後在里約的協定與1997年的京都議定書，皆因此而同意限制碳的排放。2001年，IPCC發表第三次開會後的結論，與會的科學家皆一致反對代表企業的懷疑論者，它說：「在過去50年來所觀測到的地球暖化現象可能都是溫室氣體濃度上升的原因。」終於，科學家走完“全球暖化的發現”的全程，這是1896年由阿瑞尼斯所提出來的假設。
《結論》
IPCC於2001年宣布地球暖化可能都是溫室氣體濃度上升的原因，其中“可能”是有多少可能性呢？IPCC下註腳說它介於66-90%之間。科學家講求精確，面對如此複雜的氣候系統，要得到一個百分百的答案可能遙遙無期。當我們遇到一個新問題或是一種新疾病時，立即根據研究資料，採取最正確、迅速的治療措施應是防止問題或病情惡化的最好方法。
減少溫室氣體的排放經過多年的研究與宣導已成為全球的共識，京都議定書亦針對此做出協議，期能將碳排放回復到1990年的水平。要如何減少碳的排放呢？方法很多，例如取消對化石能源的補助、提高“碳”稅、提升能源效率、防止溫室氣體外漏、減少浪費等，都是大家所熟知、有效的方法。
根據地質學家的研究，我們何其幸運，現在正處於冰河期後的溫暖期，是地球40萬年來最穩定的時期，在此時孕育出人類輝煌的文明。面對溫室暖化的威脅，若人類能及時警覺，採取因應措施，防止因溫室暖化引起氣候大變化而造成的大災難，則我們與後代才有機會繼續共享良好的生活環境與進步的文明。作者雖然憂心溫室暖化，但全書寫來正反意見平衡陳述，留待讀者做最正確的判斷與採取適當的行動，相當富有啟發性。 |
