气候变化(精)/牛津科普读本

欲厦之高，必牢其基础。一个国家，如果全民科学素质不高，不可能成为一个科技强国。提高我国全民科学素质，是实现中华民族伟大复兴的中国梦的客观需要。长期以来，我一直倡导培养年轻人的科学人文精神，就是提倡既要注重年轻人正确的价值观和思想的塑造，又要培养年轻人对自然的探索精神，使他们成为既懂人文、富于人文精神，又懂科技、具有科技能力和科学精神的人，从而做到“物格而后知至，知至而后意诚，意诚而后心正，心正而后身修，身修而后家齐，家齐而后国治，国治而后天下平。”

科学普及是提高全民科学素质的一个重要方式。……华中科技大学出版社翻译出版“牛津科普读本”，引进国外优秀的科普作品，这是一件非常有意义的工作。所以，当他们邀请我为这套书作序时，我欣然同意。

人类社会目前正面临许多的困难和危机，例如，环境污染、大气污染、海洋污染、生态失衡、气候变暖、生物多样性危机、病毒肆虐、能源危机、粮食短缺等，这其中许多问题和危机的解决，有赖于人类的共同努力，尤其是科学技术的发展。而科学技术的发展不仅仅是科研人员的事情，也与公众密切相关。大量的事实表明，如果公众对科学探索、技术创新了解不深入，甚至有误解，终会影响科学自身的发展。

……

这套“牛津科普读本”的作者都是该领域的一流专家，包括诺贝尔奖获得者、一些发达国家的国家科学院院士等，译者也都是我国各领域的专家、大学教授，这套书可谓是名副其实的“大家小书”。这也从另一个方面反映出出版社的编辑们对这套“牛津科普读本”进行了尽心组织、精心策划、匠心打造。

我期待这套书能够成为科普图书百花园中一道亮丽的风景线。

是为序。

杨叔子

（序言作者系中国科学院院士、华中科技大学原校长）

如今，气候变化对人类的影响远大于互联网。亚马孙雨林的大火、南极冰川的断裂、欧洲的致命热浪，这些相隔万里、似乎毫无关联的事件，并非表面上看起来那样孤立——气候变化是所有这些事件背后共同的推手。在世界各地，由于气候变化，人们正在失去家园，被迫迁移。海平面正在上升，洪水、干旱、野火、*风暴随处可见。气候变化正在向我们袭来，其发展速度超过了我们应对气候变化的努力。

本书提供了气候变化基本科学方面的*调研、气候变化对未来的启示以及核心清洁能源的解决方案。本书详细且通俗易懂地阐述了引起其气候变化的原因，回答了日益变化的气候对我们真实生活影响的一系列问题。

目前，全球都在努力遏制气候变化及其影响，每个人都将成为本世纪故事中的主角，因此这本书内容属于人人所需。

约瑟夫·罗姆 （Joseph Romm） 教授，美国智库高级研究员，曾任美国能源部官员，美国气候科学与解决方案领域极具影响力的传播者之一。

黄刚 中国科学院首批特聘研究员，中国科学院大学岗位教授，中国科学院大气物理研究所研究员（二级）、博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者（2014），国家中青年科技创新领军人才（2016），国家“万人计划”领军人才，中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室季风与海气团队负责人。

1气候科学的基本知识

什么是温室效应？它如何给地球“加温”？

科学家为什么坚定地认为气候系统正在变暖？

全球变暖如何引起海平面上升？现今的观测结果是什么？

人类行为造成的温室气体都跑去哪儿了？1

气候变暖的原因是人类活动还是自然因素？哪个所占比重

更大？

气候学家到底有多确定人类活动是气候变暖的罪魁祸首？

气候学家如何确定近期气候变化主要是由人类活动引起的？

在以前没有人类活动产生温室气体排放时，为什么气候也

会发生变化？

乱砍滥伐如何影响全球变暖？

……

2天气和气候变化

天气和气候有何不同？

哪些天气事件会因气候变化而加剧，哪些事件则不会？

气候变化如何影响热浪？

气候变化如何影响干旱？

气候变化如何影响森林火灾？

气候变化如何影响洪水或强降雨的概率？

气候变化会影响降雪和暴风雪吗？

气候变化如何影响风暴潮？

……

3预估气候的影响

21世纪内如果照常排放温室气体将会对气候变化产生

什么影响？

预估未来全球变暖中的不确定因素是什么？

海平面上升会带来哪些影响？

21世纪气候变化将如何引发更多破坏性的超级风暴？

21世纪会出现哪些类型的干旱？

气候变化对人类健康有哪些影响？

全球变暖如何影响人类生产力？

21世纪二氧化碳的排放量对人类健康或认知水平有什么

影响？

什么是海洋酸化？它为什么对海洋生物如此重要？

什么是生物多样性？气候变化将如何影响它？

气候变化如何影响农业部门和我们为不断增长的世界人口

提供口粮的能力？

气候变化如何影响到国家、地区以及全球安全？

……

4避免坏的影响

人类需要怎么做才能避免坏的气候影响，以及我们

的困惑是什么？

2015年12月的《巴黎协定》是什么？它为什么如此

重要？

为什么科学家和政府要将2 ℃设为阈值，如超过这一

阈值，气候变化真的会威胁到人类生存吗？

为了保证升温幅度远低于2 ℃，需要什么类型的温室

气体减排措施？

将升温幅度控制在2 ℃以内的经济成本是多少？

如果升温幅度超过2 ℃的阈值，将会发生什么？

我们能够适应人类导致的气候变化吗？

什么是地球工程？它能在减小气候变化的影响中起

主要作用吗？

5气候政治和政策

各国政府都采取了哪些应对气候变化的政策？

什么是碳税？

什么是总量管制与交易制度和碳交易？

中国和印度为限制二氧化碳排放做出了哪些努力？

……

有机构在大规模地传播有关气候科学的错误信息吗？

如果有，谁是幕后主使呢？

谁是气候科学否定者？

6清洁能源的作用

为了实现将全球变暖幅度控制在2 ℃以内的目标，能源

系统应当如何改变？

……

什么是氢燃料电池？什么是氢燃料电池汽车？

将氢燃料电池汽车作为气候变化解决方案的挑战是

什么？

能量储存在化石燃料过渡期的作用是什么？

为减缓气候变化，农牧业能做些什么？

节约能源的作用是什么？

7气候变化与你

在未来几十年内，气候变化将会如何影响你和你的家庭？

气候变化将会如何影响未来沿海地区资产的价值？

气候变化如何影响未来几十年内人们对居住和养老

地点的选择？

如果学生们想在未来地球越来越暖的情况下找到好工作，

他们现在应该学习哪些知识？

气候变化是否会影响你对未来的投资？

如何减少你的碳足迹？

改变饮食结构在减少你的碳足迹当中起到什么作用？

在气候变化证据越来越多的情况下，与始终不相信气候

变化的人进行讨论的好方式是什么？

在一位不承认气候科学的美国总统的领导下，我们还有

时间来保护适宜人类居住的气候吗？

注释

如今，气候变化对人类的影响远大于互联网。亚马孙雨林的大火、南极冰川的断裂、欧洲的致命热浪，这些相隔万里、似乎毫无关联的事件，并非表面上看起来那样孤立——气候变化是所有这些事件背后共同的推手。在世界各地，由于气候变化，人们正在失去家园，被迫迁移。海平面正在上升，洪水、干旱、野火、*风暴随处可见。气候变化正在向我们袭来，其发展速度超过了我们应对气候变化的努力。

本书提供了气候变化基本科学方面的*调研、气候变化对未来的启示以及核心清洁能源的解决方案。本书详细且通俗易懂地阐述了引起其气候变化的原因，回答了日益变化的气候对我们真实生活影响的一系列问题。

目前，全球都在努力遏制气候变化及其影响，每个人都将成为本世纪故事中的主角，因此这本书内容属于人人所需。

约瑟夫·罗姆 （Joseph Romm） 教授，美国智库高级研究员，曾任美国能源部官员，美国气候科学与解决方案领域极具影响力的传播者之一。

黄刚 中国科学院首批特聘研究员，中国科学院大学岗位教授，中国科学院大气物理研究所研究员（二级）、博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者（2014），国家中青年科技创新领军人才（2016），国家“万人计划”领军人才，中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室季风与海气团队负责人。

21世纪中，气候变化可能出现的乐观情景是什么？

21世纪中，气候变化可能出现的乐观情景便是全球变暖控制在2 ℃以内。……此外，除非我们有雄心并通力合作，将全球二氧化碳排放总量在当前基础上减少80%以上，否则大气中二氧化碳的体积分数不会停止增长。

……如果想降低大气中的二氧化碳浓度，则需要实现人为二氧化碳零排放或负排放，即我们需要使大气中消除的二氧化碳数量高于排放量。当前，大规模地实施大气中二氧化碳的捕集和封存还不具备可行性，所以实现低排放情景的可能性仍有待商榷。然而，据我们现有的知识，原则上讲，未来几十年间没有什么是不可能的，所以，虽说实现将升温控制在1.6 ℃之内困难重重且成本高昂，但这仍然是有可能出现的乐观情景。

……

在政府间气候变化专门委员会预估的乐观情景下，全球大多数人口密集地区的升温幅度保持在不超过工业化前2 ℃的水平。也就是说，相比当前的温度，未来升温幅度仍会达到1 ℃左右。没错，我们还会观测到更多包括热浪、洪水、干旱、超级风暴在内的天气事件，但使地球1/ 3的土地几乎永久“黑色风暴化”的概率大大下降。气候变化对海洋酸化、物种流失和人类健康的影响也会显著降低。

……

另外，我们不知道全球变暖究竟会达到何种水平，如永久冻土融化等主要的碳循环反馈机制将如何使稳定全球温度和气候的工作变得更复杂。但是我们知道，当全球温度上升2 ℃，甚至3 ℃，永久冻土的融化速度会越来越快。这反过来又要求减少碳污染的速度越来越快。我们还知道，大气中二氧化碳的浓度越高，海洋和土壤等主要碳汇吸收二氧化碳的效率就会越低。这也是世界上主要国家的政府和绝大多数气象学家与科学院会设立全球变暖不超过2 ℃的目标的原因。

如果升温幅度超过2 ℃的阈值，将会发生什么？

2 ℃阈值不是一个垂直的悬崖，它更像一个陡峭的雪坡，我们正在雪坡上推着一个越滚越大的雪球。达到某一个程度时，雪球将会加速并增大，直到它变成一场致命的雪崩。政府间气候变化专门委员会认为，当增暖超过2 ℃时，危险会增加得非常迅速。在2014年5月，我们认识到，我们已经不得不面对0.85 ℃的增温，也就是说，我们已经到达或是接近于大部分西南极冰盖的崩塌临界点。研究海平面上升的专家斯特凡？拉姆斯托夫指出：“还有很多的临界点在未来等着我们。我认为我们应该尽力避开它们。”

有一些临界点会加速雪崩的发生，这些就是和碳循环反馈相关的临界点。冻土的解冻是这些反馈中重要的，它被认为将会从21世纪20年代开始向大气中释放碳，这暗示了：我们终还是要比我们现在所期望的更大力度地削减温室气体的排放。类似地，海洋和陆地上的碳汇(土壤和植被)随着时间的推移变得效率低下，这意味着自然提供给我们的从大气中去除碳的帮助将越来越少。人们普遍认为，碳汇能力的减弱与全球温度的上升有直接关系。在某种意义上，我们正在进行一场比赛，看我们是否能够在碳循环反馈使工作变得更艰难之前更快地削减温室气体的排放。

如果你想成为气候学者，并且希望能够参与了解当前人类面临的越来越严重的生存危机问题，那么《气候变化》这本书*是你的不二选择。

——《卫报》

罗姆教授撰写的《气候变化》这本书是一本非常实用的指南，它告诉了我们气候变化的起因，全世界应该如何通过努力来保护我们的生存环境，并从当前的商业产业中扫清障碍……这本书信息量丰富，并且通俗易懂。

——美国外交部

鉴于目前的生存环境现状，我们是时候需要行动起来保护地球了。《气候变化》这本书正是在这样的大背景下应运而生，它是在*合适的时间出版的一本理想出版物，它通俗易懂、覆盖面广、坚定而充满仁爱。

——《每日野兽》