專家：核能是應對中國霧霾的速效藥

12月21至22日，全球氣候變化領(lǐng)域的先鋒學者、美國哥倫比亞大學教授詹姆斯·漢森（James Hansen）應邀做客北京大學“大學堂”頂尖學者講學計劃，并就氣候變化的機遇與挑戰(zhàn)發(fā)表了演講。

漢森曾在愛荷華大學取得物理和數(shù)學學士、天文學碩士以及物理學博士學位。1967年博士畢業(yè)之后，他加入美國宇航局（NASA）戈達德空間研究所（GISS）。在早年的研究生涯中，漢森主要研究金星的輻射傳輸和它的溫室逃逸效應，之后轉(zhuǎn)而研究全球氣候變化的相關(guān)領(lǐng)域。在1981年到2013年間，他一直擔任戈達德空間研究所的所長，2013年從NASA退休后繼續(xù)擔任哥倫比亞大學兼職教授，并主持氣候變化、認識與應對項目。

漢森是全球最有影響力的氣候?qū)W家之一，他于1981年在Science發(fā)表的文章首次使公眾意識到了人為排放的溫室氣體對氣候產(chǎn)生的重要影響，并成功預測了氣候變化的趨勢。他的一項最知名的工作是1988年在美國國會為氣候變暖作證，在全球產(chǎn)生了廣泛的影響。由于漢森在氣候變化領(lǐng)域的突出貢獻，他于1996年當選為美國科學院院士。除此之外，他還獲得過多項學術(shù)與社會榮譽，包括2006年入選《時代》周刊 “全球最有影響力的100人”， 2010年獲頒環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展蘇菲獎（“諾貝爾環(huán)境獎”）等。此外，詹姆斯·漢森還積極推動公眾對氣候變化的關(guān)注，著有大量科普文章和書籍。

氣候現(xiàn)實：現(xiàn)已處在失控邊緣

在演講中，漢森首先表示希望青年一代能認清不容樂觀的氣候現(xiàn)實，他說：“在座的各位都是中國未來的領(lǐng)袖，我想留出一些時間來和年輕人們交流。在之前幾天的行程中，我一直在與能源和氣候領(lǐng)域的專家們交流能源在氣候變化中的作用，我希望能讓在座的年輕人們認識到現(xiàn)在的情況，因為這關(guān)系到你們的未來”。

相對于我們天天都能體會到的空氣污染問題，我們并不能很直觀地感受到氣候變化帶來的影響，因為地球系統(tǒng)的慣性很大（地球的海洋約4千米深，冰川約3千米厚，它們的熱容量大大超過大氣層），對外界強迫變化的響應相對緩慢，當下的排放不會在瞬間明顯地表現(xiàn)出來；但是他們的響應確實存在，而且會受到正反饋作用（如冰雪反照率變化等）的加強。

全球變暖是幾百年人類活動積累的結(jié)果，這一效應是處在逐步放大、顯現(xiàn)的過程中。當我們現(xiàn)在意識到全球氣候變化問題的時候，現(xiàn)實已經(jīng)十分嚴峻，甚至在某種意義上處于失控的邊緣了。如果等到下一代人發(fā)現(xiàn)氣候明顯變化之時再做應對就為時已晚了。由于工業(yè)時代的粗放型發(fā)展，人類活動已經(jīng)使得二氧化碳上升至400ppmV（百萬分之四百），同時我們的排放還在不斷增加，因此必須馬上采取措施減少化石燃料的使用。漢森指出，現(xiàn)在的科技水平使得我們已經(jīng)有能力解決這個問題，更重要的是，這些解決方案很多都在經(jīng)濟上是可行的。但令人沮喪的現(xiàn)實是，我們采取的實際行動遠遠不夠。

潛在的不公：代際、區(qū)域、物種

正如全球經(jīng)濟發(fā)展不均衡，氣候變化對代際、區(qū)域、物種的影響也不一樣。

首先，當下氣候變化的現(xiàn)狀是幾代人共同累積的結(jié)果。對當代人的影響還不大，但將會對下一代人產(chǎn)生深遠的影響。這是一種對后代的不公平。我們這代人有義務控制氣候變化，不能給未來的年輕人留下無法解決的困境。

其次，在南北半球也會存在差異甚至不公平的現(xiàn)象，因為大多數(shù)化石燃料的排放都集中在北半球高緯度地區(qū)，但是其影響卻以低緯度以及南半球更甚，這樣就給本來消費更少化石能源的人帶來更多的影響。

第三，其他動物相對于人類也忍受著不公平的待遇：如果人類不采取任何減排措施，政府間氣候變化專門委員會（IPCC）估計到本世紀末會有25%-50%的物種滅絕。

漢森還提到，雖然現(xiàn)在中國是全世界最大的化石能源使用國家，但是氣候變化很大程度上取決于累積的排放。因為二氧化碳在沉積到大洋底部之前，會在大氣中存在超過千年的時間，當下大氣層中人為活動增加的二氧化碳是幾百年來人類工業(yè)化進程中所留下的產(chǎn)物。從最近的研究成果來看，在1751年到2014年間，美國和歐盟的排放總量的占比都大于四分之一，而中國和印度只占到10%和3%。但是如果平均到人口數(shù)上，中國的排放更是遠遠低于美國、歐盟、德國和其他很多發(fā)達國家。

氣候變遷的三大不可逆影響

（1）物種滅絕

講座中，一幅只有半邊翅膀的蝴蝶照片引發(fā)了大家的注意，漢森解釋道，全球變化不止是人類的危機，也禍及地球上的其他生物。由于氣候變化，地球上的主要氣候區(qū)都發(fā)生了漂移，而人為影響比氣候自然變化速率快得多，很多物種不能適應這些變化，從而導致物種滅亡。

舉例來說，黑脈金斑蝶在一年中遷徙往返于墨西哥中部和加拿大之間，但是它們現(xiàn)在正在遭遇滅亡，主要的原因是這種蝴蝶幼蟲的主要食物—馬利筋(milkweed)因為干旱而減產(chǎn)，而干旱是氣候區(qū)遷移的一個重要結(jié)果。另外一個例子則是我們熟悉的珊瑚礁，地球上每年都會有1%的珊瑚因為海洋的變暖而死亡。其實不僅是珊瑚，洋流的酸化也會導致有碳酸鹽骨架的生物，比如貝殼類動物因為骨架溶解而死。這些令人痛心的事件一旦發(fā)生，就再也難以挽回，我們不應當親手將地球上這些友好的鄰居一個一個送向毀滅。

（2）冰蓋融化、海平面上升

在漢森看來，氣候變化另外一個不可逆的影響是冰蓋的崩潰和海平面上升。冰蓋的形成需要上千年的時間，而全球氣候變化正使得它們以比這快得多的速度溶解。以格陵蘭島為例，由于溫度升高，夏天冰蓋融化后產(chǎn)生的水會流到冰蓋底層，潤滑冰蓋使其加速向海面移動；另外升溫后的海水也會加快洋面上冰架的融化速度，從而加速冰蓋向海面移動。

現(xiàn)在科學家們能夠借助衛(wèi)星對地球引力進行精確的測量，從而反演出格陵蘭島和南極冰蓋質(zhì)量。不容反駁的觀測揭示出這兩個冰蓋都在加速融化。與此同時，當前模擬表明，全球海平面高度將以約每世紀33厘米的速度上升。更嚴重的是，這可能是一個低估的數(shù)值，從地球歷史來看，如果我們繼續(xù)排放溫室氣體，冰蓋很可能以更快的速度融化。

漢森教授最近的研究顯示，融化的冰會減少海水的鹽分，從而影響洋流，阻礙深層暖和的、大密度的海水向太空中釋放能量，形成正反饋作用加劇冰蓋融化，這也是我們觀測中發(fā)現(xiàn)的不斷加快的海平面上升速度的一個原因。

以史為鑒，可以知興替。從地球古氣候角度看，上一次全球溫度達到高于工業(yè)革命全球氣溫前2攝氏度的時候，全球海面上升了5-9米；上新世時期（地質(zhì)時代中第三紀的最新的一個世，它始于距今530萬年前，終于距今258.8萬年前——作者注）海平面則由于3-4攝氏度的溫度變化而上升了15-25米?？紤]到世界上很多大城市都處在海岸線上，這樣的上升將是致命的。漢森確信，如果我們繼續(xù)排放過量的二氧化碳，全球海平面會在本世紀末上升數(shù)米之高，很多近海城市將會被淹沒。

由于氣候變暖，冰川融化產(chǎn)生的淡水注入海洋，海平面將會相應上升，從而淹沒沿海部分區(qū)域。上圖中，不同顏色對應著海平面上升相應尺度將被淹沒的地域范圍。

（3）極端天氣肆虐

漢森教授隨后展示了一副鐘形曲線圖。他強調(diào)，如果以1951-1980年為標準態(tài)，2010年后在北半球夏季地面氣溫均值已經(jīng)漂移超過了1.5個標準差，而且在1980年前很少發(fā)生的事件(大于3個標準差)如今發(fā)生的概率已經(jīng)大于10%了。同時，這些漂移也因地域的不同而不同，在美國的夏季，漂移超過了1.5個標準差，但是在中東地區(qū)的夏季漂移已經(jīng)超過了2個標準差。

這些漂移有什么影響呢？第一，因為溫度高的空氣會攜帶更多的水汽，這樣就會產(chǎn)生高于氣候平均態(tài)的降水；而風暴來自水汽凝結(jié)釋放的潛熱，所以更大的降水意味著更強的風暴。第二，如果夏天平均氣溫過高，會導致低緯度地區(qū)的戶外工作變得讓人難以忍受，與此相比半數(shù)的非家務工作都在戶外進行，所以氣溫的漂移會使得國家經(jīng)濟受到影響。第三，多達30項研究表明，氣溫的升高將加劇沖突和暴力行為，由于之前提到的氣候區(qū)的變化，特別在相對不發(fā)達地區(qū)由于缺少相應的資金、技術(shù)來應對氣候變化，為了水源、作物生長區(qū)等等的爭奪也會增加。這些沖突、暴力行為不僅僅局限于人際間，還存在于團體甚至國家間。

氣候變化的人類因素：地球已經(jīng)能量失衡

人類對環(huán)境改變到底了解多少？漢森對全球變暖的原因做了深入淺出的分析。

大氣中的二氧化碳就好比給地球穿上了一件棉衣。當我們向大氣中排放二氧化碳等溫室氣體時，這些氣體會吸收長波輻射，從而減少地球向外部散發(fā)的能量，改變了氣候系統(tǒng)的熱量收支平衡：進入到地球系統(tǒng)內(nèi)部的能量大于向外輻射的能量，這就是氣候變暖的原因之一。不過，地球的氣候系統(tǒng)需要時間來對溫室氣體做出反應，我們現(xiàn)在看到的變暖只是總反應的一部分，其余的熱量則像定時炸彈一樣隱藏在深處。

幸運的是，我們現(xiàn)在能準確地測量變暖的隱藏部分。能量的絕大部分被儲存在海洋里，因為空氣吸收的熱量較少，而陸地傳熱又比較慢。這就像我們在微波爐中解凍一鍋湯一樣，乍一看表面可能熱氣騰騰，實際上大部分熱量都隱藏在湯里，而骨頭和肉可能還是冰的。通過國際合作的項目，我們向全球的海洋里釋放了多達3000個測量海洋的溫度和鹽度的浮標。大量數(shù)據(jù)告訴我們，現(xiàn)在的地球確實已經(jīng)能量失衡了，隨著時間推移，海洋在持續(xù)地吸收熱量。這些隱藏的能量目前還沒有顯露并反映在氣溫的變化上，但我們必須時刻牢記他們的存在。

應對氣候變化的可行之道

針對全球氣候變化，漢森教授舉出了幾個解決方案。

（1）征收碳排放費

首先是碳排放費的征收，所得全部用于補貼和獎勵低排放的人群，最終實現(xiàn)收支平衡。這一思路的來源是化石能源的價格過低，而且使用者沒有為自己造成的排放買單。所以應該為化石能源引入一個遞增的價格，具體來說就是向化石燃料公司收取一定的費用，再均衡分配給大眾，這樣節(jié)能減排的人們就會從中獲利，而過度消費化石能源的人就會付出一定的代價。這一舉措能夠培養(yǎng)人們在碳排放方面的意識，使公眾認識并參與到氣候變化問題的解決中來。

與此同時，這個做法還會刺激新能源的創(chuàng)新，因為化石能源價格的上漲會驅(qū)使人們尋找更加低廉的獲得能源的方式，比如優(yōu)化新能源、增高效率、尋找替代品等等。另外遞增的價格也會給人們足夠的時間去尋找替代品，讓市場有足夠的時間去研發(fā)，不至于令所有人都支付不起能源消費。更重要的是，經(jīng)濟學研究已經(jīng)表明，這一舉措在解決氣候問題的基礎(chǔ)上并不會對經(jīng)濟有負面影響。漢森強調(diào)，不合適的稅收將會影響經(jīng)濟，但碳排放費不是稅收。

但是，這個方案在前不久的巴黎氣候峰會上遭到了多數(shù)人的反對，不少政界人士堅持京都議定書所提出的設(shè)定國家碳排放上限和開展碳交易的方案。但漢森認為，在190個國家間協(xié)商制定一個公平可行的排放上限和交易機制十分困難，這也是這些年氣候變化談判舉步維艱的原因，這種一刀切的做法與現(xiàn)實復雜的情況并不相稱，其導致的結(jié)果是，“我們會繼續(xù)燃燒化石燃料，因為它們越來越便宜。巴黎協(xié)定沒有任何實際的解決方案，有的只是國家間的作秀：‘我們比哥本哈根那次更加努力。’”

（2）推行核能

最后，漢森給出了一個能立竿見影的方案：安全、潔凈的核能。他認為，核能將是對于氣候變化和空氣污染這兩個問題一箭雙雕的良藥。提到籠罩在北京上空的空氣污染紅色警報，他指出在過去幾十年中，中國的發(fā)展舉世矚目，人民生活水平得到很大提高，但這一努力很可能將被嚴重的空氣污染所削弱。漢森目前致力于促進美國和中國在核能與氣候方面的合作，因為中國經(jīng)濟依舊處在高速增長的步伐中，未來對能源的需求非常旺盛，有很大的發(fā)展空間。和現(xiàn)有的舊核電廠不同，新一代使用釷作為反應元素的反應堆擁有良好的被動安全性，這也是物理學家間的共識。

傳遞真相是科學家的責任

“不能僅僅告訴下一代我們有麻煩了，這是我們自己造成的問題，我們應當承擔責任解決問題。”講座最后，他展示了兩個孫子的照片，飽含深情地說起他8歲的孫子在他一次全球變化的講座后憂心忡忡，眼含淚水地詢問有什么辦法來拯救地球。

他還提到，在美國要誠實地告訴公眾這些信息越來越難，因為工業(yè)界，特別是能源企業(yè)的勢力強大，他們通過影響媒體，向公眾傳達不正確的信息，使得科學家傳遞真相的步伐舉步維艱。“美國的民主在我看來并沒有那么好，在某種意義上已經(jīng)演變成了一美元一票而不是一人一票。”漢森在交流以及講座中都一再強調(diào)他對中國文化中家國意識、年輕人社會責任感以及領(lǐng)導層快速有力決策的贊賞。

說到未來的打算，漢森表示他還在不斷地進行著學術(shù)研究，他希望將最新的、正確的進展不斷地傳達給公眾。去年1月，他為了完成一篇論文，還曾閉門進行了幾個月的研究。已經(jīng)74歲高齡的漢森教授至今仍然活躍在學術(shù)和社會活動第一線，為氣候變化問題而奔走。他的鉆研精神以及社會責任感令在場學者感慨不已。