从前二年开始,国内外学术界围绕全球变暖问题展开了激烈的论争,争议的问题涉及:全球气候是否在变暖?温室气体(如二氧化碳、甲烷等)的人为排放是否会使大气中温室气体浓度增加?温室气体浓度增加是否会导致全球气候变暖?目前用什么手段来预测未来的气候变化?预测未来全球气候变暖的程度如何?全球气候变暖会对人类、对生态系统产生怎样的影响?上述预测的可信程度如何?在上述全球气候变暖的背景下,我国和上海的气候将如何变化?对我国和上海最大的影响是什么?科学上的某些不确定性是否妨碍我们对此问题作出对策?我国和上海应采取什么战略对策?
本文试图对上述问题在调研基础上提供一些背景情况,并提出一些建议,供我国和上海有关决策机构参考。
(一)关于全球变暖的科学问题
1.科学上可以确认的:
(1)温室效应是真实的。温室效应是可以根据基本物理定律解释的现象,并为观测事实所证实。即使没有人为的排放,大气中自然存在的温室气体已使地球比假定没有温室情况要温暖得多。
(2)人为的温室气体排放,已使大气中的温室气体(如二氧化碳、甲烷、氟氯化碳(CFC)、氧化亚氨和对流层中的臭氧等)大大增加。如二氧化碳目前的浓度已比1750年的浓度增加了26%。这种温室气体浓度的增加,将导致全球地面气温升高。另一种主要温室气体,水汽预计也将随着全球变暖而增加。
2.科学上通过计算较有把握的:
某些温室气体比另外一挂温室气体对于全球变暖的作用较大。温室气体之间的相对重要性可以计算出来。迄今二氧化碳约占总的人为温室气体效应的一半,并且在今后仍将保持这个比例。
3.目前科学上的最佳判断是:
(1)全球平均地面气温在最近100年中已增加了0.3°C~0.6°C,其中5个最暖的年份均出现在80年代。这种增温在时间上并不是均匀的,在空间分布上也不是均匀的,亦即各地区增温并不一样,有的地区甚至降温。
(2)上述增温的大小大致和用气候模式计算所结果大体上是一致的。如果近百年来这种增温完全是由于人为增加温室气体所引起的,则人为增加温室气体对气候变暖影响接近于上述气候预测值的下限。因为到目前为止,我们所观测到的全球气候变暖尚在气候自然变率的范围之内,因此,所观测到的最近100年的增温可能主要是气候自然变动所致,也可能人为温室气体所引起的增温相当部分已被自然变动和其它人为因子所抵销。
(3)在过去几十年中尚未发现充分的证据,证明气候的变率变得更大了,然而未来随着全球平均温度的升高,较高温度出现频率将增加,而较低温度的出现频率将减少。
(4)气候变暖对生态系统既有有利的影响,也有不利的影响。由于气候变化,生态系统的结构也将发生变化,某些物种可能由于不能迁移,或尚不能足够快地调整以适应气候,可能会导致绝种。然而,由于二氧化碳增加,可能会使生态系统的产量增加,提高对水的利用率。
(5)全球气候变暖对人类的最大影响是海平面上升和粮食供应问题,海平面上升将严重影响沿海城市和工业区的安全,粮食供应如短缺,将给人类带来灾难性后果。
4.为了提高气候预测能力,减少预测的不确定性,就需要:
(1)改进全球范围内对气候的监测能力;
(2)更好地了解各种气候过程,特别是和云、海洋和与碳循环有关的物理、化学过程;
(3)发展更好的全球气候模式;
(4)增加对国际和国内有关气候研究的支持。
(二)关于我国及上海(或华东地区)气候变暖的科学问题
1.科学上可以确认的:
(1)地面温度:根据我国有关气温资料,冰川资料分析可看出,我国近百年来与全球平均温度变化基本上是同步的。上海自1873年以来,就拥有温度记录,从126年的温度记录中可以看出,40年代以来增温较多,大约增加了0.5°C。虽然在时间分布上是不均匀的中40年代和80年代较暖。这也是与全球温度变化大体是一致的。
(2)海平面:对我国48个长期验潮站的1200多站年的资料分析结果,我国沿海海平面上升率为0.14厘米/年,几乎和全球1500个站资料分析所得的0.14~0.15厘米/年的结果完全一致。上海市在过去100年中上升20厘米,超过了我国沿海的平均上升14厘米。
(3)热带气旋(台风):对气候较暖时期(W81~1989年)热带气旋活动和相对较冷时期(1951~1980年)比较结果,发现近8与夏季热带气旋生成纬度偏北;在琉球群岛以西近海发生的热带气旋增加明显;热带气旋登陆位置有向北移动趋势,在浙江北部登陆的次数明显增多;热带气旋转向点平均纬度向北移动了0.5纬度,达29.5度。
2.我国有关专家根据气候模式、时序分析和气候统计等方法预测:
(1)地面温度:在今后20~25年中,我国冬半年的气候变暖将超过全球平均增温,而且有从北向南,从冬到夏的传播动向。上海正好地处我国南北中部,预计也将继续增温,其增温幅度接近或略超过全球平均增温。
(2)海平面:1995我国沿海海平面较常年平均升高3.32厘米,其中东海将偏高4.27厘米,而上海市平均偏高4.07厘米,由于我国沿海过去100年中的海平面平均上升率和全球平均上升率完全一致,上海又略高于中国平均上升率,因此,预计按目前大气中温室气体的增加率到2030年,上海海平面将上升18厘米或更高,到2090年将上升58厘米或更高,有的专家认为,长江口海平面上升将超过70厘米。
(3)热带气旋:由于全球气候变暖,热带气旋活动范围偏北,近海快速生成热带气旋增多影响和登陆我国浙江以北地区的热带气旋将有所增加,影响上海的热带气旋次数和程度可能趋于严重。热带气旋和其外围东风云团引起的暴雨出现次数和强度将增加。
3.全球气候变暖对上海的可能影响
(1)海平面上升和风暴潮:
上海市区平均海拔高度为1.8米,最低处只有0.91米,而上海黄浦公园的大潮高潮水位在平均海平面以上1.35米,这样在每月大潮时,高潮水位比上海市的最低处为高,也就是说,上海低洼地区每月都处于大潮期的潮水威胁之下,1989年10月16日黄浦公园潮位为4.76米,在平均海平面上为2.63米,超出了上海市的平均高度,主要靠防潮堤的庇护。此外,由于上海受热带风暴袭击和影响可会增加,台风引起的风暴潮增水次数也将增加。据数值模式计算上海市的可能最大风暴潮增水达2.16米。如海平面进一步上升,则上海市将受到更大的威胁,特别是浦东地区。
(2)由于气候变暖,加上城市热岛效应,夏季酷暑期可能增加,但对农业生产可能带来有利影响,特别是由于秋冬季增暖较大,对蔬菜生产可能有利。
(3)由热带气旋的袭击和影响次数和强度可能增加,因而带来的暴雨出现次数和强度将增加,加上海平面上升,市区受淹次数和积水时间将增加,对市区防汛将面临更严峻的局面。
(三)战略对策研究
1.对于全球气候变暖的预测,尚存在许多不确定因素。对于一个具有不确定性的事情作出决策并非易事,在这种情况下能否作出决策,并采取必要的行动?
首先,全球气候变暖问题并不是所有方面都存在不确定的,例如:
——温室体在大气中的浓度已经增加的证据是不可否认的;
——只有极个别专家否认大气中二氧化碳的浓度在下一世纪极可能达到工业化以前的2倍;
——南极冰柱分析研究表明,温室气体的变化和南极地面气温的变化在过去160000年中相关是很明显的,即浓度增加,气温升高,虽然对其中的物理机制尚有不确定之处;
——所有气候学家都同意,自然存在于大气中的温室气体的温室效应是真实的,它使地球成为有生命存在行星的一个基本因素,并且大气中温室气体增加,将会引起额外的增温;
——极大多数科学家认为,上述额外增温t比较大的,虽然温度的气候自然变动会增加或抵销这种额外增温;
一一根据历史资料和物理直觉,科学家普遍认为,上述增温冬季高纬度地区较大,并且会伴随全球蒸发量和降水量的增加;
——我国和上海地区在上述全球变暖情况下,近百年来气温已经增加,海平面已经上升。从过去百年历史资料分析,我国北方和上海的增温和海平面上升均等于或略大于全球的平均值,由此可以预测,我国和上海今后随着全球气候变暖和海平面上升将会继纹增温,而上海的增温和海平面上升,其幅度将接近或略大于全球平均值。
上述结论毫无例外地关于全球及我国气候变化总的特征及其原因,但涉及气候变化的具体大小及其变率,涉及到复杂的气候反馈机制和动力学原因时,特别是涉及到全球变暖后的气候特征,对全球生态石统和人类社会将产生何种后果,就存在着不确定性。
目前大多数国家考虑到,全球气候变暖对米来世世代代构成一种主要威胁,认为应当采取行动。
2.我国和上海应采取什么战略对策?
目前国际上对待全球气候变暖的战略对策有二大类:
——适应战略,即将对未来全球气候变暖作好适应准备,以尽量减少由于全球气候变暖可能带来的不利后果,并充分利用可能带来的有利影响;
——限制战略,或称为根治战略,即控制或停止大气中温室气体浓度的增长,以防止由此引起的全球气候的额外变暖。
到目前为止,绝大多数科学家和决策者主张采用适应战略,其中主要集中于以下两个可能带来的不利后果:一是由于全球气候变暖而引起海水热膨胀和冰川融化而导致的海平面上升;一是对世界粮食供应可能带来的灾难性威胁。
但目前很多国家正在讨论或拟定计划,从适应战略转变到限制战略,因为由于像二氧化碳等温室气体在大气中生命期较长,其对气候变化的影响将持续几十年到几百年,如果不采取一定的限制战略,担心对今后的气候变化失去控制而导致灾难性的后果。
我国及上海目前能源供应主要依靠煤,并在今后几十年中不可能改观,因为能源结构的改变是一个很长的缓慢过程,由此,若目前就采用限制战略,等于关闭大部分工业,并严重影响农业和居民生活,这是不现实的,因此最好的战略主要是采取适应战略,以后逐步过渡到限制战略为主,何时作出转变,取决于我国能源结构的调整和国民经济发展情况而定。即使采取这种战略,但是从现在起,考虑一个能源结构的改造计划,开展节能、提高能源利用率和开发再生能源和原子能,以逐渐改变能源结构,也是刻不容缓的任务。
上述适合我国的战略,在国际上可能会遇到一些麻烦,特别是联合国计划于1992年召开环境和发展大会,会上将讨论关于控制温室气体排放的协议,制定公约。关于这个问题应当指出,目前存在于大气中人为增加的温室气体中70%主要是不到世界人口四分之一的发达国家所排放的。因此,发达国家首先应当对此负责。
(四)建议
1.目前科学上关于全球气候变暖问题尚未掌握充分的科学知识。因为,为了减少这个问题的不确定性,迫切需要进一步科学研究。如果没有这种研究,由于采取行动的代价很大,对处理这个问题的决策者就不可能接受某些关键性的决策。在这方面,结合国际减灾十年,上海应当作出应有的贡献,根据财力,可有以下三种方案可供选择:
——将上海成为全球气候变暖的监测、研究中心之一,开展对气候变化的全面监测和气候预测的深入研究。上海拥有从事这方面研究较强的科研力量(气象、海洋部门和有关高等学校、科研机构),也拥有开发预测气候变化最主要工具 - 气候模式的人才。但目前上海缺少运行气候模式的必要工具——巨型计算机(至少是亿次机)。如果上海财力上允许,通过努力能够拥有亿次级巨型计算机,开展气候模式研究,以获得较可靠的全球、我国及上海地区的气候预测,这将对世界和全国作出较大贡献,建议以巨型计算机为主,建立上海市计算中心,除作气候研究外,尚可作其它工程和科学计算,以充分发挥其效益。
在较可靠的气候预测基础上,开展我国和上海的工业、农业、商业对全球气候变暖适应调整对策的深入研究,并将上海(华东地区)作为对全球气候变暖区域性对策的试验基地(如美国和加拿大政府将大湖地区作为试验基地那样)。此方案尚可争取有关国际组织的资助。
——进行必要的监测和科学研究工作。除现有的常规气象和海洋等要素的观测外,建立温室气体浓度观测、平流层臭氧观测,改进和完善对海平面上升和风暴潮、热带气旋、暴雨等监测系统,开展对历史气候的全面研究,采用统计分析方法,作出在全球变暖背景下,我国和上海相应变化的预测。深入研究中国沿海及上海近几万年,特别是距今6000年中全新世高海面时期以来海面变化,岸线变迁与环境演变历史、规律和机制,作为预测未来海平面变化趋势的背景和估计下世纪海面上升时生态和环境的借鉴。开展我国和上海市工业、农业对全球气候变暖适应调整对策的研究。
——只作十分必要的监测和科学研究工作。除现有的常规气象、海洋及环境要素的观测外,增加十分必要的一些观测项目,如二氧化碳浓度的观测,对现有气候资料进行统计分析和研究,建立上海气温、海平面上升等与全球平均气温、海平面上升之间的相关关系,以作出在全球气候变暖背景下,上海相应变化的预测,结合国际减灾十年,进行十分必要的对策方案的研究。