气候变化的另一面 谨慎地看待 CO 2 和全球变暖 汪建君 （国家海洋局第三海洋研究所 福建厦门 361005 ） 摘要 哥本哈根会议后气候谈判即将重新开始，中国和其他发展中国家将继续面对巨大碳排放压力。 IPCC 为主流的科学界的观点认为由于人类活动产生的以 CO 2 为代表的温室气体导致全球气温升高，并导致气候异常事件频发。尽管 IPCC 在降低能源消耗，减少人类污染排放上起了积极正面的作用，但国际学术界对 IPCC 为主流的 CO 2 导致全球变暖的理论从数据到理论一直存在诸多质疑。质疑者指出历史时期已有高于 400ppm 的 CO 2 浓度值；冰芯的数据由于其本身性质、采样、保持和分析过程中的各种干扰，并不能和现代大气直接相比； H 2 O 的温室效应百倍于 CO 2 ，如果将其等同于 CO 2 考虑，引起的增温效应不可估量；对于近百年来温度持续上升、海平面上升、海冰融化等现象和主要原因存在巨大争议；太阳活动在历史时期和当前都是地球气候变化的主要驱动力，而不是 CO 2 。 IPCC 并未就这些质疑提供合理的解释。本研究综述了当前对 IPCC 的由 CO 2 引起全球变暖观点的主要质疑，希望可以辩证地看待气候变化，谨慎考虑 CO 2 在气候变化中的作用，从而对将来气候变化做出更全面的评估，采取更正确的应对政策。 关键词 气候变化；全球变暖； CO 2 ；温室效应；质疑 The other side of climate changes A second opinion on CO 2 and global warming WANG Jianjun (The third Institute of Oceanography, State Oceanic Administration, Xiamen 361005, China ) Abstract : United Nations Framework Convention on Climate Change continued after Copenhagen and the developing countries, including China , have tremendous pressure of reduction of carbon emission. IPCC claimed that most of the observed increase in global average temperatures since the mid-20th century is very likely due to the observed increase in anthropogenic greenhouse gas concentrations. Although IPCC played a great positive role in energy-saving and emission-reduction, international scientific society has questioned the so-call anthropogenic warming from experimental data to theoretical models. The skeptics pointed out that there have been higher atomspheric CO2 concentrations (even larger than 400ppm) in the earth history before the Industrial Revolution. Many uncertainties occurred in the characteristic of the ice cores, and also in process of sampling, storing and analysis of ice core, so the bubble in the ice core was not comparable to the modern atmosphere. The greenhouse effect of water vapor is hounded times stronger than that of CO 2 . The disputes in the increase temperature of last century, the rise of sea level and glacier melting are still unsettled. The main driver of past and present climate changes is solar, not CO 2 . IPCC do not provide reasonable responses for these debates. Here we review the main concerns on the anthropogenic warming, and provide a second opinion for the climate changes debate. We need to be more cautious on the role of CO 2 in climate changes, and made a more comprehensive assessment on climate changes, and more correct policies on it. Key Words : Climate changes; global warming; CO 2 ; Greenhouse effect; debate 0 引言 哥本哈根联合国气候变化大会召开之后，全球气候变化再度成为全球关注的焦点。以 IPCC 为主流的科学界的观点认为由于人类活动产生的以 CO 2 为代表的温室气体导致全球气温升高，并导致气候异常事件频发。以人为温室气体排放为核心的气候变化问题成为国际社会、科技界和社会公众关注的焦点之一，已经不是一个简单的科学问题，而成为一个重要的国际政治议题 。 温室气体可吸收地球表面、大气本身相同气体和云所发射出的长波红外辐射，将热量捕获于地面 对流层系统之内，这被称为 自然温室效应 。通常认为大气中最主要的温室气体是 CO 2 。由于人类大规模的使用化石燃料排放大量的 CO 2 ，大气中 CO 2 浓度从工业革命前的 292ppm 升至当今的 386ppm ，超过南极冰芯几十万年来的 CO 2 记录的最高值 280ppm 。由人类活动产生的 CO 2 等温室气体的累积导致了近年来温度持续上升，是全球变暖观点的重要基础。大气 CO 2 浓度从工业革命前的 280ppm 升至 450550ppm 后，全球平均气温可能将上升 2℃3℃ ；导致海平面上升、海洋酸化、物种灭绝，极端天气事件频率增加、全球粮食短缺、水资源供应不足、地区冲突增加等。世界各主要国家必须立即采取各种行动，降低碳排放，减缓全球变暖 。 但工业革命前的 CO 2 浓度是否从未超过 292ppm ？冰芯所提供的 CO 2 记录足够可信吗？由人类活动产生的 CO 2 是百年来地球温度不断上升的主要原因吗？近百年来的升温是否高于过去千年的温度？海平面上升是否和气候冷暖相关？冰川融化对海平面的贡献到底是多少？实际上整个学术界对 CO 2 等温室气体引起的全球变暖，及全球变暖引发的严重后果质疑不断。 Zbigniew Jaworowski 早在 1992 年已撰长文对冰芯里 CO 2 数据质量进行有力质疑 ，此后他陆续写了多篇文章指出 IPCC 的数据和观点缺乏支持 ；由 S. Fred Singer 发起组织的 The Nongovernmental International Panel on Climate Change (NIPCC) 于 2008 年发表他们对 IPCC 报告的第一次评议 ， 2009 年 NIPCC 再次综合了来自 14 个国家 35 位研究者对 IPCC 报告的评议，认为人类活动不是造成气候变化的原因 ； 2007 年 BBC 拍摄了《 The Great Global Warming Swindle 》，多位反对全球变暖的科学家从各自学科探讨了气候变化的诱因，指出人类活动不是气候变暖的主要因素；此外有很多科学家和组织通过各种方式表达与 IPCC 不同的观点。在我国也有一些科学家怀疑气候变化的真正原因，如丁仲礼等人曾质疑 CO 2 对温度的敏感性以及温度对地球生态系统的影响 ，提出应该谨慎地对气候变化进行判断 。兼听则明，相对于全球变暖，我们对全球变暖的质疑的研究和了解都十分有限，本文将综述学术界对 CO 2 引起全球变暖的主要质疑观点，希望能够提供全球变化提供更为全面的资料和思考。 1 关于工业革命前 CO 2 的浓度 IPCC 认为在工业革命前的几十万年内 CO 2 浓度未超过 292ppm 主要是基于南北极冰芯气泡恢复的 CO 2 浓度和 Callendar 的 1938 年至 1958 年之间的研究结果。 Callendar 对十九世纪和二十世纪的部分 CO 2 数据进行评估，认为十九世纪 CO 2 浓度为 292ppm ， 1956 年 CO 2 浓度为 325ppm ，同时 1880 年至 1935 年由于化石燃烧全球温度上升了 0.33℃ 。但 Fonselius 等人的分析指出十九世纪 CO 2 的浓度范围为 250 至 550ppm ，平均浓度为 335ppm ， Slocum 指出 Callendar 的研究倾向性地选择在十九世纪平均值低于 292ppm 的数据，及二十世纪中高于 317ppm 的数值（图 1 ）。 Beck 对 1812 年至 1960 年间全球 90,000 个 CO 2 测量数据进行采样地点，分析方法，数据可靠性进行细致的分析后，绘制了 1812 年至 1960 年北半球 CO 2 变化的曲线（图 1 ），认为在 1825 年， 1857 年和 1940 年时 CO 2 浓度已经相当高，在 1825 年和 1940 年 CO 2 浓度都高于 400ppm 。 Beck 的数据显示在 1927 年至 1944 年的 27 年间大气 CO 2 浓度从 312ppm 升至 415ppm ，而在 1957 年至 2007 年的 50 年间大气 CO 2 浓度从从 315ppm 升至 385ppm ，所以当下的 CO 2 升幅并非史无前例 。 图 1 工业革命前 CO 2 的浓度 A. Callendar 选取了 19 世纪较低的测量值（圈内为 Callendar 采用的测量值） ； B. Beck 利用可靠的 CO 2 测量值恢复的 1812 年至 1960 年 CO 2 北半球浓度曲线 工业革命前 CO 2 浓度低于 290ppm 的另一个重要依据是南极冰芯气泡中的 CO 2 浓度（图 2 ）。多个南极冰芯的记录表明几十万年来大气中 CO 2 的浓度并和冰芯里的古温度记录保持了极好的一致性，以 11 万年为周期，最高值为 280ppm 。当前 CO 2 的浓度远高于过去几十万年来的大气 CO 2 浓度。 图 2 左图 IPCC WG12007 年报告中所引用的过去 65 万年来的温室气体浓度 ，右图南极 Dome C 冰芯气泡中 CO 2 浓度和温度的曲线， CO 2 利用干法提取分析得到，在 180ppm 和 280ppm 之间波动，温度利用 H 的同位素 D 得到，在 -8 至 4℃ 波动 将冰芯气泡中 CO 2 浓度和现代大气 CO 2 浓度直接进行比较，是建立在冰芯需精确地保存了历史时期的大气各种成分，这些成分未和外界发生任何交换的假设上。 冰芯是固相、液相和气相三相共存的复杂体系，自从冰芯研究开始，就有研究者在评估冰芯作为古 CO 2 记录的可靠性。从当初的新降的雪到形成冰芯，到冰芯的采集和保存，到最后的分析，这其间，冰芯中气泡的成分是否和原来保持了一致？有没有足够的证据支持冰芯立的 CO 2 的分析结果可以和当前大气中的 CO 2 浓度进行直接对比？ Zbigniew Jaworowski 于 1992 年综述了各种研究和数据，指出在冰芯采集、保存和分析过程中有二十多种物理和化学过程可改变冰芯中气泡的成分 。 Jaworowski 指出 CO 2 在水中的溶解度是 N 2 的 73 倍， O 2 的 26 倍，冰芯中液态水的存在使得的 CO 2 低于实际大气中的浓度 。大部分的冰芯采集于南北极低温地区，年均温度低于 0℃ ，但采样温度必须高于 +100℃ ，整个采样过程中前后的温差达到 100℃ 。冰雪中各种主要离子，酸类组分以及放射性同位素在 -21℃ 至 -1℃ 时会重新分配 。冰芯的半径会随着时间和温度变化：冰芯刚由冰盖中取出时，由于地表压力比深层减小，其半径会稍变大，随后在保存过程中会由于升华而减少，曾有报道在 -20℃ 下保持 16 年后冰芯体积可减少 30% 。冰芯采集时，由于打钻过程中仪器施加的压力、震动、能量，深层冰芯取出后所受压力剧烈减小等各种因素，冰芯内部产生冰裂缝（图 3 ），最高可达冰芯 10% 的体积 ，毫无疑问地冰芯中的气泡和外界气体通过冰裂缝发生了交换。采样过程中因仪器本身的金属构成（ Cu 、 Zn ）和钻探液的复杂组成 ( 钻探液由航空油 TS-1 和其他一些三氯乙烯，四氯乙烯等调节密度和抗冻的有机溶剂构成 ) 会给冰芯带来重金属和有机物污染 。钻探液的有机成分可能溶解更多的 CO 2 ，而钻探液本身含有的有机物在气象色谱分析时，会被当作甲烷检测 。冰芯气泡中的氧同位素 ，氩同位素 也和冰芯本身或者外界大气发生了交换。 Loosli 指出所有的冰雪的 39 Ar ，都被现代大气（ ambient air ）污染 ，并利用 85 Kr （仅由核反应器和爆炸产生）估算 36% 的现代大气混入到保存了 8-13 年的冰芯中。 图 3 一段冰芯及冰裂缝示意图，可以看到不少气泡已为冰裂缝打开 Jaworowski 列举了自 1956 年来南极和格陵兰冰芯气泡中 CO 2 浓度的数据，这些冰芯的年代为几百年到 16 万年前， CO 2 数据在 155 到 7400ppm 之间波动；但在 1985 年后 ，公开的冰芯 CO 2 数据倾向性变小，大于 300ppm 的 CO 2 数据极少出现，而这些数据大部分都是采用干法提取得到的。以 Neftel 对 Byrd 冰芯的研究为例， 1982 年在 Nature 的研究报道在 400 米的深度 CO 2 浓度超过 400ppm ，但在 1988 年的 nature 文章中则未报道这个高值 。而冰芯气泡中的 CO 2 的分析方法分为干法和湿法提取，干法提取和湿法提取 15 分钟所得浓度相差不多，湿法提取 7 个小时所得的 CO 2 浓度是湿法提取 15 分钟的 1.5 至 4.5 倍，后两种方法所得到的浓度大约低于真实浓度的一半 。 1992 年之后随着对全球变暖的逐步关注，陆续有冰芯学家和大气学家对冰雪及其气泡所提供的 CO 2 、各种离子和同位素数据质量进行进一步的研究 。 Severinghaus 等人的研究指出，由于表层冰雪（表面下 5-15m ）的温度梯度，各种气体（包括惰性气体）及其同位素在其中也显示出梯度分布，重的气体倾向于向更冷的温度区富集 。在高纯气体和液体分析方面富有经验的化学家 Hurd 也指出由于气体在冰芯表面的吸附解吸附作用、 Knudsen 扩散，冰芯气泡中的气体数据需谨慎对待；并且 8,000 年前的冰芯大约埋藏于 200m 之下，其压力为 20 个大气压， 420,000 年前的冰芯的深度为 3,300m ，压力为 320 个大气压，巨大的压力都会使得冰芯气泡气体的浓度变化小于实际大气的浓度变化 。各种研究表明冰芯并不是十分理想的古气候介质，对于冰芯气泡所提供的数据在定年、分析方法、误差、保存、污染等多方面质疑使得我们需更为谨慎地对待冰芯数据。冰芯的研究亟需更好的采样、分析方法，以及更为科学的数据解读。 实际上对于全球 CO 2 浓度本底观测站 Mauna Loa 提供的 CO 2 浓度的数据，也有研究者质疑，尽管 Mauna Loa 里人类活动区域较远，但其所处夏威夷岛上的 Mauna Loa 火山是地球上最大最为活跃的火山之一，并不是理想的 CO 2 监测地点 。并且 Mauna Loa 采用非光谱测定的仪器利用 CO 2 的红外吸收来测定 CO 2 浓度，有研究者质疑 CH 4 ， CO 等和水蒸气等其他有红外吸收的温室气体都可能对检测结果有影响，使得结果偏大 。 不管是十九世纪实测的 CO 2 数据还是冰芯里 CO 2 浓度都不能有力的说明工业革命前 CO 2 浓度低于 290ppm ，现在大气的 CO 2 浓度为地史时期来前所未有的高值。确认当前 CO 2 是否是地史时期的最高值，是人类活动是否影响全球气候，导致全球变暖的关键，但这一观点仍有待证实。 2 关于 CO 2 温室效应的悖论 CO 2 的重要性之一在于其可以吸收一定波段的红外辐射，从而导致地球温度上升，这是温室气体最为重要的特性。温室气体的红外辐射效应和温室气体的浓度基本上是正比关系。但 H 2 O 实际上才是空气中最重要的温室气体， H 2 O 的红外吸收波段是 CO 2 的三倍，空气中水的含量是 CO 2 的 33 倍左右，因此其温室效应是 CO 2 的 100 倍 。空气中水含量一天可以变化 2 倍，而 CO 2 每年增加 2ppm ， 20 年引起 1℃ 左右的增温。如果将温室效应理论同样用于 H 2 O ，水的含量以一天在 1% 至 3% 之间波动计算，那么水的温室效应每天可以造成 50,000℃ 的变化（ http://www.nov55.com/wat.html ）。 再者 CO 2 导致全球变暖的假说认为冰期和间冰期 CO 2 和温度的变化保持了相当好的一致性，如图 2 所示：以南极 Dome C 冰芯为例， CO 2 在几十万年的冰期和间冰期中最低浓度和最高浓度分别为 180ppm 和 280ppm ，全球温度在 -8℃ 和 4℃ 之间变化， CO 2 增加 100ppm 导致地球增温 12℃ ；但从 1900 年到 2006 年， CO 2 从 290ppm 增加到 380ppm ，增加了 90ppm ，但只引起了 0.5℃ 内的温度变化 ，而 IPCC 的预测是从工业革命前的 280ppm 升至 450550ppm 后，全球平均气温可能将上升 2℃3℃ ，与过去几十万年的变化不符。 由人类活动造成的碳排放每年 最新的估计是 8.6Gt ，人类活动每年增加 1% 左右的碳排放。大气含碳总量为 780Gt ，表层海洋含碳总量 1000Gt ，植被土壤等含碳 2000Gt ，地壳和深海含碳 38,000 Gt 。海洋和大气每年交换 90Gt 碳，植被和大气每年交换 100Gt 碳，海洋生物和海洋之间 50Gt 碳，表层海洋和深海及地壳交换碳 40Gt 。 海气每年交换的碳即相当于人类活动产生的 CO 2 的 10 倍左右 。 海洋是一个巨大的碳库，但 CO 2 在水中的溶解度随温度的上升而下降，温度每升高一度，溶解度下降约 4% ，当海水温度从 15 度升至 20 度时，水的 CO2 溶解度会下降 20% 左右 ，当海水温度持续上升时，海洋释放 CO 2 ，成为 CO 2 的一个巨大来源，而 IPCC 并未将此计算在内 。客观地说，碳循环作为地球化学循环的重要元素，研究的重要性无需赘述。碳循环可能对气候系统响应，并可能起一定的平衡作用，但很难说它是气候变化的主要驱动力。碳循环尤其是 CO 2 有多少是由于人类活动造成，又能对整体气候趋势造成何种影响，仍需进一步的数据支持和更为严谨的讨论。 图4 CO2在水中的溶解度随温度的变化 3 关于温度记录、海冰融化和海平面上升 气候变暖的质疑者也在近百年来的温度是否高于过去千年，海冰融化、海平面上升是否由于 CO2 上升造成等诸多问题上也持有与 IPCC 不同观点。 IPCC 在 2001 年的报告中引用 Mann 等人 1998 年的研究，认为近认为过去 1000 年来温度相对稳定，近百年的温度升高，高于过去一千年的温度，这条温度曲线被称为 Hockey Stick （曲棍球线），这条曲线未记录历史时期有名的中世纪暖期和小冰期，并且这条曲线在 2007 年的报告中并未继续使用 。 McIntyre and McKitrick 的研究表明古气候记录显示当前的温度并未超出距今约 3,500-6,000 年前的全新世大暖期，也未高于距今 900-1,000 年的中世纪暖期，公元 1300-1900 年为小冰期，而 1900 年之后气候逐渐转暖是由于气候的自然循环还是人类活动造成，尚无定论 。 1900 年后观测表明温度上升，更确切地说， 20 世纪 20 年代至 40 年代是一个明显的升温阶段，但这段时间内化石燃料未大量使用，因此这段时间的升温和人类活动无关 ，此后气温开始下降，持续至 70 年代中， 40 年代至 70 年代的 CO 2 持续上升，全球变暖的观点无法解释。因此 20 世纪的升温准确的说和人类活动相关的只是 80 年代至今 30 年左右的时间。而 NASA GISS ， HADLEY ， RSS MSU ， UAH AMSU 四个数据库的数据都显示这段时间内，自 1998 年后无明显上升趋势 。此外还有研究者认为 1934 年温度是二十世纪最暖年份， 30 年代是 20 世纪最暖的十年 。全球温度观测站还受到城市热到效应影响，加利福尼亚 107 个气象站的数据显示百万人口以上的城市升温趋势明显大于偏远郊区 。而海洋表面温度，由于早期采用的是船体，温度探头深入海表几米以下，而近年来海表温度大量使用浮标测量，测的是海洋微表面温度，深度的差异给海表温度的变化趋势带来误差 。 图5 1880-2010年大气CO2和全球平均温度变化趋势 全球变暖引起山地冰川和南北极冰川的融化，可能导致海平面上升是全球变化中引人关注的热点。冰冻三尺非一日之寒，反过来，也可以说冰化三尺非一日之暖。对于山地冰川而言，决定其退缩的主要原因是太阳辐射能量，主要表现为温度和降水。体积庞大的冰川对温度会有一定的迟滞效应，山地冰川由于其高度和纬度的不同，对温度变化的迟滞时间不同，全球 169 个冰川的数据表明冰川对温度变化的迟滞效应平均为 20 年左右，大部分的山地冰川在 1700-1825 年冰川面积扩大，自 1825 年开始有退缩趋势， 1825 年至 1906 年间山地冰川退缩近半，远早于化石燃料大规模的使用 。 对于全球所关注的南北极海冰融化，由于海冰 90% 的体积位于海面下，所以实际上是海水在融化海冰而不是大气在融化海冰。由于海洋的热容量为大气的 1000 倍以上，大气并不是海洋的热源，海洋主要热源为太阳和来自地球内部的能量。美国哥伦比亚大学 Lamont-Doherty 地球观测实验室的 Charles Langmuir 提到他们在北极冰盖下 Gakkel Ridge 周边发现活火山，很可能是北极海冰融化的一个重要原因 。 Singer and Avery 则认为在南极只有南极半岛在变暖，而其余 98% 的南极区域都在变冷 。 Zwally 的研究显示 1992 年至 2002 年之间格陵兰冰盖（ Ice sheet ）在边缘每年减少质量 42Gt （ Gt: gigaton 十亿吨） ，但在中心区域增厚 53Gt ，可使海平面降低 0.03mm ；在西南极冰盖每年减少 47Gt ，东南极冰盖增加 16Gt ，南极区域净减 31Gt ，对应海平面 0.08mm 的上升，所以三个冰盖对海平面的贡献为 0.05mm 的上升；同时观测还表明西南极冰架（ Ice shelf ）每年减少 95Gt ，但东南极冰架增加 142Gt （净增 +47Gt ）。即使不考虑冰架 ice shelf 的增加， 0.05mm 并不足以支持由卫星观测到的海平面每年上升 2.8mm 。海冰的引起的海平面上升将需 1000 年能使海平面上升 5cm ，上升 1m 则需要两万年 。 此外 NIPCC 的报告还指出，任何原因的变暖，不管是人类活动造成的变暖还是自然因素导致的变暖都会导致冰川融化，冰川融化并不能说明变暖的人类活动诱因 。尽管 IPCC 宣称当前变暖是由人类活动导致，但一直并未明确给出如何对变暖的自然因素和人类活动因素进行区分。 Singer 在 NIPCC 的决策者摘要中综述了对 IPCC 的海平面上升的质疑 。 IPCC 报告中海平面上升主要来自于冰川融化和海水热膨胀，但显然热膨胀仅限于表层海水，底层海水由于长年低温不受影响。 84 个潮汐观测站长期的数据显示 1900 年来，不论气候是变暖还是变冷（包括 40 年代至 70 年代的降温时期），海平面稳定持续上升了近 18cm ，变暖的海洋会蒸发增多，导致极地雨雪增多，可能是海平面上升与温度无关的一个原因 。 IPCC1992 、 1995 、 2001 和 2007 年发布的四个报告中，评估海平面上升的最高值逐次下降，分别为每百年 367cm ， 124 ， 77 ， 59cm 。末次间冰期 18,000 年以来海平面上升了近 120m ，最近百年来的海平面并没有加速上升 。有卫星数据近 20 年来海平面上升速度加快，但也有研究者认为上个世纪下半叶海平面上升速度减缓，由于海平面的时空差异太大，也限制了对海平面的讨论 。更有研究者认为各地区海平面上升主要受板块上升或沉降影响，全球性的海平面评估本没有实际意义 。由于全球变化引起的海平面和冰川融化存在巨大争议， IPCC 的结论需要更为坚实的数据和理论支持。 4 太阳是地球气候变化的最主要驱动力 即使 CO 2 浓度比地史时期大气浓度记录高，且 CO 2 可拦截一定的红外辐射，戈尔将其比作覆盖在地球表面的毯子，但这只是个毯子，并不是电热毯，自身不发生热量，它拦截的是太阳辐射，如果太阳活动减弱，太阳辐射降低，地球气候系统进入冰期， CO 2 能否挽回气候变化？ 1999 年 Fischer 等人和 2003 年 Caillon 等人先后在 Science 上发表研究指出精确的冰芯记录表明 CO 2 和温度的变化有时间迟滞， CO 2 比温度的变化晚大约 600400 年或者 800200 年，地史时期气候系统温度下降后几百年内， CO 2 仍持续升高，研究者由此认为 CO 2 和气候的关系尚不明确 ；也就说在地史时期 CO 2 的升高并未阻挡气候的变冷，由此 CO 2 更可能是气候系统的一个响应，而并非驱动力。 把气候系统简化成一个物理系统，气温的上升，或者说气候的变暖应该有持续的外界能量支持。太阳是地史时期的地球气候变化的最为主要的驱动力，这是地球科学最为经典的理论之一，已为大量的研究证实。太阳活动的周期以 11 年为基本周期，由此衍生出 112 n 的各种气候变化周期。从日际变化到季节变化、到十年尺度到百年尺度、到千年尺度、到万年尺度，在各个时间尺度上，由于太阳活动强弱和日地距离的远近，地球的天气和气候系统亦跟随着发生周期性的变化 。在地史时期，各种时间尺度的暖期和冰期交替循环，几十年、几百年、上万年甚至十万年尺度的升温都有可能随着太阳或者地球轨道的改变而被冰期打断。 虽然国际上全球变暖是主流观点，但仍有科学家根据太阳活动的强度、或者对地史时期气候周期的推算认为地球很可能会进入冰期 。刚结束的第 23 太阳活动周开始于 1995 年 8 月，在 2001 年达到最大值， NASA 认为这个周期会在 2006 年左右结束，然而一直到 2008 年，太阳表面仍保持平静，标志第 24 周开始的太阳黑子迟迟不肯出现，科学家不能确定新周期是否已经开始。 2008 年 8 月大约是自 1913 年来第一个没有太阳黑子的月份，同时太阳磁场强度也在降低 。有科学家将本次的太阳沉寂与 1645 年至 1715 年的 蒙德极小期 相比，当时太阳表面也几乎没有黑子活动。太阳活动的停顿导致太阳输出能量减少，对于地球来说影响巨大，当时的地球进入 小冰川期 ，气候寒冷，农作物严重减产，很多地方发生饥荒。在有人类活动以来的历史中，各种记录表明暖期适合人类社会和自然生态系统发展昌盛，而冰期对人类社会和自然生态系统的发展造成灾难性的影响 。以距今约 4,400 年的冷事件为例，全球气候从全新世大暖期向小冰期过度，在全球范围内，各地发生了大旱，洪涝，大的沙尘暴等事件，几乎造成了中国、埃及、印度、南北美洲、两河流域以及欧洲等全球性的文明消失或没落 。 冰芯和沉积物都有记录表明历史时期几十年内甚至几年内，气候可发生急遽变化 。当气候系统从一个稳态向另一个稳态过度的时候，极可能向钟摆一样，波动幅度增大，极端事件频发。太阳活动的强度改变会影响地球系统的热循环和水循环，如果太阳进入沉寂期，地球两极的冷空气势力增强，赤道的环流减弱，各个尺度的气候系统（大气环流）往赤道偏移；反之太阳活动剧烈，赤道暖流增强，赤道和极地温差减小，高纬环流减弱，各个气候系统往高纬偏移，由此太阳活动的变化造成各种尺度气候系统的迁移，又由于海洋、冰川、植被或者其他各种环境因素的不同响应和反馈，各个区域需重新适应新的气候系统，这在一定程度上，也许是导致极端事件高发的一个原因。 5 结论 人类各种活动造成的能源枯竭和区域性环境恶化问题，都是人类亟需面对和解决的问题，由于全球变暖的可能威胁，近年来全球在节能减排上达成共识，并为之付出巨大努力，但节能减排和全球气候变化是独立的问题。在世界各个国家在为气候和碳排放进行谈判之前， IPCC 及其支持者应该对质疑者的数据和观点提供合理的解释。不管气候的变化趋势如何，在其实际发生之前，任何预测都只是预测。决定气候变化的最主要因素是太阳，结合地球系统的各个气候因素不同的反馈共同影响控制地球气候系统。气候周期性的波动是十分正常的，气温会升高，会回落。碳氮硫循环等都是重要的地球生物化学循环，它们或者会对气候变化产生及时或略为迟滞的响应，但它们是否会对地球气候系统产生影响，以及人类的能力是否能够影响整个地球的气候系统，需要更为有力的证据以及更为合理和精密的论证。在长期气候变化预测不确定的今天，我们应谨慎对待全球变化的理论，既要做好气候变暖的准备，也应做好气候变冷的准备。 主要参考文献（ references ） 1 丁仲礼 , 段晓男 , 葛全胜 , 等 . 国际温室气体减排方案评估及中国长期排放权讨论 . 中国科学 , 2009, 39(12): 1659-1671. 2 丁仲礼 , 段晓男 , 葛全胜 , 等 . 2050 年大气 CO2 浓度控制 : 各国排放权计算 . 中国科学 , 2009, 39(8): 1009-1027. 3 IPCC Climate Change 2007: The Physical Science Basis ; Cambridge University Press: New York, 2007; p 996. 4 Jaworowski Z, Segalstad T V, Ono N. 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蒋高明 上周末，笔者收到下面的采访函，来自环球时报的Andrew Tait，是个服务于中国媒体的外国记者。他是得知国际土豆中心将在中国北京设立办事处，推荐转基因土豆这个问题来采访笔者，并提出了下面的问题。我在电话里回答了他的问题。本人对于众多转基因食物包围我们，且在消费者不知情的做法是有不同看法的，对于疾控中心官员说转基因食品没有安全问题是持保留意见的；对于只依靠转基因手段提高粮食产量做法是不同意的。是不是这样，历史将会做出判断。 到底有多少转基因食物在我们不知情的情况下进入了我们的餐桌？笔者不知道，我想这个数量可能很大。转基因专家可能会以此为理由，不是没有吃出问题来么？可见是安全的。但愿他们的意见是对的，我们的担心完全是多余的。 Prof. Jiang My name is Andrew Tait, I am the reporter with Global Times with whom you just spoke. As i mentioned on the phone, the International Potato Center, a world wide research and development organization, looking into the potential and possible modification of potatoes, has opened a new regional office in Beijing, to help their research projects currently underway in the region. It is my understanding that their work is based on GM studies and implementation, as well as other development projects, to create stronger and faster growing varieties of potato. Based on that, i was hoping that you would have some comments to make, with regards this development. The relevant news link is here; http://www.potatopro.com/Lists/News/DispForm.aspx?ID=3406 Basically, my questions are; 1) Are you opposed to the development and use of this kind of product in general, and specifically with Beijing at this time? If so, why? 2) A recent report suggests that China needs to increase it's food production by 100 million tonnes by 2020, to support its growing population. Without GM products, how can that be achieved, in your opinion? 3) Wu Yongning, of the Chinese Center for Disease Control and Prevention, says there are no studies that have proved GM foods to be harmful to human health. Does Green Peace have any information that he is wrong? Can you cite any particular studies which prove GM products are harmful? To be honest, i do not support GM food production, and i would like that to be the aspect from which i write this article, about the IPC opening. I truly hope you can provide me with as much information as possible to enable me to do that. I do have a deadline though, so i would appreciate it if you could get back to me asap. Either by email, or by calling me on 13910300753 would be great. I appreciate your attention on this matter, and look forward to hearing back from you soon Sincerely Andrew Tait
http://www.sciencenet.cn/htmlpaper/20099151125375627282.shtm 纳米颗粒是否致肺纤维化研究 7名在同一间印厂工作的女工因为胸腔积液、肺纤维化和肉芽肿住院，2名女工在两年内死亡。经过临床和病理检查，凶手并非一般化学污染物，竟可能是纳米颗粒！北京朝阳医院的研究者日前在《欧洲呼吸病学杂志》（ Eur Respir J 2009，34（3）：559）上发表了相关研究。 纳米技术已经越过了科学幻想的边界，成为现实。新兴的纳米颗粒正被越来越广泛地应用于材料、医药、工业等各个行业，将人类的触角伸进了微观世界。纳米纤维、纳米给药系统、纳米涂料，甚至防晒产品中都有纳米技术的脚印。纳米技术在给人们带来无限可能的欣喜时，也引出一个新的问题纳米微粒的尺寸小于自然分子，意味着其完全能够穿过人体的天然屏障，这是否会对人体造成危害？ 一些动物试验证实，小鼠气管接触纳米碳颗粒后，可发生炎症和肺纤维化症状，但在人类研究中尚无此类报道。 独特的病理表现 2007年1月-2008年4月，7名曾在同一家印厂工作的女工因为同样的症状到北京朝阳医院就诊，其临床症状均包括气短、胸腔积液、心包积液等。 入院临床检查发现，这些患者均有单核细胞增多、中性粒细胞减少现象，部分患者的红细胞沉降率升高现象，1例患者血小板减少。经过7个月的随访，6例患者出现低蛋白血症，部分患者还出现谷丙转氨酶、天冬氨酸转氨酶升高。肺活量检测发现，全部患者都有小气道受损、通气功能受限。3例患者有严重肺损伤：最大肺活量（实际值与预测值比例，下同）为24.8%~35.4%；用力肺活量（FVC）为24.6%~35.1%；1秒钟用力呼气容积（FEV1）为24.8%~36.5%。其他4例患者肺损伤程度分别为轻度至中度。 免疫检测和病因学检测排除了病毒性肺炎和肿瘤的可能，2例患者有肺炎支原体或衣原体感染，但与其临床表现不相关。 胸部X线检查和CT检查显示，所有患者都有胸腔积液，5例患者有心包积液，4例患者肺部弥漫性磨玻璃阴影，6例患者肺间质结节，3例患者淋巴结肿大。所有患者都有间质性肺炎和肺纤维化。7个月后，2例患者的间质性肺纤维化快速进展，1例患者出现胸腔钙化。18个月和21个月时，2例患者先后死亡。 病因初现肺部疑有纳米颗粒 什么原因导致了上述病理改变？经过询问，这些患者具备以下共性：她们都曾在同一间印厂工作，同样在没有保护措施的情况下，接触含有纳米颗粒的聚丙烯酸酯达5~13个月；她们在接触后同样的时间范围内出现了相似的症状气短、胸腔积液和心包积液；病理检查结果同样为非特异性肺炎、炎症浸润、肺纤维化和胸腔外源性肉芽肿。研究者因此假设，她们可能接触了同一类型的毒性物质。 进一步检查发现，在这些女工的工作场所、支气管肺泡灌洗液、胸水和肺活检组织中均找到直径为30 nm的颗粒（图1-4）。在电镜下观察到，这些颗粒分布在肺上皮和间皮细胞的胞浆和核质中。肺上皮细胞蜷缩，呈现凋亡形态（图5）。通过检查，所有病例都排除了感染、恶性肿瘤、免疫相关疾病等的可能性。 考虑到患者的病理改变与动物接触纳米物质后的相似，而且在患者的支气管、肺部组织中都找到纳米颗粒物质，因此推测，这些患者的疾病表现和病理改变可能与印厂内的纳米颗粒相关。 图3 18个月后胸腔膜病理检查结果 图4 18个月后肺部病理检查结果 患者就诊时检查显示，肺泡腔内可见到吞噬细胞聚集，肺泡隔增宽、水肿（图1）；胸腔内有外源性肉芽肿，内有纤维蛋白细胞，胸腔积液中有炎性细胞，箭头处指示巨大外源性多核细胞（图2）；18个月后，胸腔膜纤维增厚、肿胀，成纤维细胞增殖，有纤维素样渗出和淋巴细胞聚集（图3）；肺泡隔增厚、血管扩张，充血，肺泡部分呈肺气肿样，伴多核巨细胞散在（图4）。 图5 电镜下观察胸腔积液结果 图5a箭头显示在胸腔积液中，有直径约30 nm的纳米颗粒散在，被纤维化结构包裹，可能是胸腔积液内细胞裂解所致；图5b显示纳米颗粒簇在肺上皮细胞的核质中存在；图5c显示核质中有纳米颗粒的肺上皮细胞，其染色质凝集、缩小，呈新月状，细胞形态特征如同处在凋亡状态；图5d为图5c中部分放大后的结果，图中可见纳米颗粒簇。（以上图片来自研究原文） 纳米颗粒有毒？ 研究者之一、北京朝阳医院职业医学、临床毒理和病理学部的宋玉果医师指出，该研究从临床、病理检查的结果和相关的背景调查推断，这些患者的肺损害可能是缘于存在于印厂聚丙烯酸酯中的纳米颗粒。但因为印厂已经关闭，他们始终未能找到肇事印料的准确成分，因而也未能定量计算这些患者纳米颗粒的暴露水平。这些都为人们留下了一个未解的谜题。 对于这样的结果，美国华盛顿伍德罗威尔逊（Woodrow Wilson）国际中心的纳米技术专家梅尼亚德（Maynard）说，这些患者的病理损害集中在肺内，与动物受纳米颗粒刺激后的病理表现相似，因此这样的损害不像是更大颗粒造成的。但因为研究者并未找出哪种纳米颗粒造成了这样的肺部损害，以及造成损害的纳米颗粒浓度，因此不能确定这样的病理改变是由于纳米颗粒所致，还是多种因素共同作用的结果。不过，人们应该研究接触纳米材料的工作者可能面临的职业暴露危险，并找出必要的防护措施。 英国爱丁堡大学的呼吸毒理学家唐纳森（Donaldson）以及英国阿伯丁大学环境和职业医学专家西顿（Seaton）教授对上述结果持怀疑态度。他们认为，仅凭现有的证据不能证明纳米颗粒和疾病之间的因果关系，应该考虑到患者之前的作业环境，可能的职业暴露因素等。患者的症状和病理表现都与化学物质毒性有关，虽然纳米颗粒存在于肺组织中，但这并不意味着纳米颗粒是始作俑者。（来源：中国医学论坛报 阿信） 更多阅读 《欧洲呼吸病学杂志》发表论文摘要（英文） 《自然》相关报道（英文） http://erj.ersjournals.com/cgi/content/abstract/34/3/559 Published online before print August 20, 2009, 10.1183/09031936.00178308 This Article Full Text Full Text (PDF) Supplementary figures All Versions of this Article: 34/3/559 most recent 09031936.00178308v1 Alert me when this article is cited Alert me if a correction is posted Permissions Request Permissions Citation Map Services Email this article to a friend Similar articles in this journal Similar articles in PubMed Alert me to new issues of the journal Download to citation manager Google Scholar Articles by Song, Y. Articles by Du, X. PubMed PubMed Citation Articles by Song, Y. Articles by Du, X. Eur Respir J 2009; 34:559-567 Copyright ERS Journals Ltd 2009 Exposure to nanoparticles is related to pleural effusion, pulmonary fibrosis and granuloma Y. Song 1 , X. Li 2 and X. Du 1 Depts of 1 Occupational Medicine and Clinical Toxicology, and 2 Pathology, Beijing Chaoyang Hospital, Capital University of Medical Sciences, Beijing, China. CORRESPONDENCE: Y. Song, Dept of Occupational Medicine and Clinical Toxicology, Beijing Chaoyang Hospital, No. 8, Baijiazhuang Road, Chaoyang District, Beijing, China (100020). E-mail: songrain123@hotmail.com
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