幾個世紀以來，探險家們嘗試但大多未能建立起一條從大西洋到太平洋的冰封北方航線，這是一場經常被飢餓和壞血病打斷的探險。然而，在短短 40 年，甚至可能更短的時間內，氣溫升高可能意味著弗朗西斯·德雷克爵士和詹姆斯·庫克船長的航海夢想將變成一條與巴拿馬運河競爭的實際商業路線。
“冰川變化”一詞的含義已與其常用用法相反。然而在現實中，北極航運航線應該算是加速氣候變化較為良性的影響之一。冰川融化、墨西哥灣暖流中斷和創紀錄的熱浪正逼近世界末日般的景象：洪水、瘟疫、颶風、乾旱——甚至更癢的毒葛病例。一個月又一個月，關於二氧化碳水平升高帶來的有害影響的報告不斷湧現。最近一項研究記錄了珊瑚和其他海洋生物面臨的威脅，另一項研究則記錄了美國西部主要野火的大幅增加，而這都是由氣候變暖造成的。
關於全球變暖的辯論已經結束。目前地球大氣中的二氧化碳水平——接近百萬分之 400 (ppm)——高於過去 65 萬年來的任何時候，如果不採取激進的干預措施，到 2050 年很容易超過 500 ppm。
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地球需要溫室氣體，包括水蒸氣、二氧化碳和甲烷，以防止接收到的太陽輻射中的一些熱量逸回太空，從而使地球適宜原生動物、設得蘭矮種馬和林賽·羅韓居住。但過多的好東西——特別是來自 SUV 和當地燃煤發電廠的二氧化碳——正在導致氣溫穩步上升。有記錄以來最熱的 20 年幾乎都發生在 20 世紀 80 年代之後。
沒有人確切知道如果不加以控制會發生什麼——極地冰蓋何時完成從固態到液態的相變的確切日期無法精確預測，這就是為什麼布什政府和對全球變暖持懷疑態度的公共利益團體仍然在氣候變化的不確定性上糾纏不清。但是，如果二氧化碳水平漂移到遠高於 500 ppm，沒有哪個氣候學家願意測試將會發生什麼。
定量配給聯盟
阻止地球大氣層從溫室效應轉變為不受約束的溫室，可以說是人類有史以來面臨的最嚴峻的科學和技術挑戰。在一百年或更長時間內持續調動跨國工程和政治資源來控制碳排放的上升，使得登月任務或曼哈頓計劃顯得相對簡單。
氣候變化迫使世界能源經濟進行大規模重組。只有在考慮到保護氣候時，對化石燃料供應的擔憂才會達到危機程度。即使石油產量很快達到峰值——考慮到加拿大的油砂、委內瑞拉的重油和其他儲量，這是一個有爭議的論點——煤炭及其衍生物也可以維持地球運轉一個多世紀。但是，如果必須設定全球碳預算，那麼佔世界能源使用量 80% 的化石燃料就會成為一種負擔。
將關於氣候變化的科學共識轉化為關於應該採取什麼行動的共識，將辯論帶入了政治雷區，而這種雷區自國際聯盟以來經常削弱國際治理的嘗試。美國人口不到世界人口的 5%，但卻產生了近 25% 的碳排放，並且由於未能批准《京都議定書》並承諾將溫室氣體排放量減少到比 1990 年水平低 7% 而扮演了破壞者的角色。
然而，美國的主要癥結之一——該協議中缺少一項要求發展中國家同意確定排放限制的條款——隨著人們考慮在《京都議定書》於 2012 年到期後生效的後續協議時，它將成為更大的障礙。中國和印度的經濟快速增長將引起工業化國家呼籲限制排放，這將再次遭到更加堅決的反駁，即深圳和海德拉巴的公民應該擁有與底特律和法蘭克福公民曾經擁有的相同的經濟發展機會。[中斷]
京都議定書可能只是必要的第一步，哪怕只是因為它照亮了前方的坎坷道路。但是，穩定碳排放將需要一個更具體的藍圖，以便在培育進一步經濟增長的同時，建設脫碳能源基礎設施。“超越石油”的石油公司口號是不夠的。
倡導核能和清潔煤炭的行業團體已挺身而出，提供清潔能源的單一解決方案願景。但是，過早地將過多精力投入到任何一種技術中，都可能產生錯誤的解決方案，並破壞實現可持續脫碳議程的勢頭。《大眾科學》本期專題報道中，羅伯特·H·索科洛和斯蒂芬·W·帕卡拉提出了一項投資組合多元化計劃。這兩位普林斯頓大學教授描述瞭如何透過部署一攬子技術和戰略，到本世紀中葉穩定碳排放。
也許太陽能電池的突破將迎來光伏時代，使鋼鐵廠和手機使用者都能從單一來源獲得所有所需的瓦特。但是，如果這種情況沒有發生——而且很可能不會發生——那麼就需要許多技術（生物燃料、太陽能、氫能和核能）來實現低碳能源供應。本期特刊中，領先的專家對所有這些方法進行了介紹，還介紹了更激進的想法，例如外太空太陽能發電廠和聚變發電機，如果今天的先知被證明在 50 年後是目光短淺的，這些想法可能會發揮作用。
不能再一切照舊
制定 50 年或 100 年的規劃或許是一個不可能實現的夢想。將大氣碳含量保持在 500 ppm 以下的渺茫希望取決於各國政府實施的積極節能計劃。為了超越氣候專家所稱的“一切照舊”情景，美國必須效仿歐洲甚至其自身的一些州政府，制定新的政策，為碳定價——無論是採取碳排放稅的形式，還是採取總量管制和交易系統（排放配額總量被限制在一定水平，然後在公開市場上交易）。這些措施可以為建立國防規模的研究計劃爭取喘息空間，以培養化石燃料替代品。目前的聯邦政策真空促使一群東部州制定了自己的總量管制和交易計劃，並以區域溫室氣體倡議的名義進行。
五十年時間框架是未來學家而非務實的政策制定者的規劃視野。或許一種奇蹟般的新能源技術將在那段時間內同時解決我們的能源和氣候問題，但另一種情況至少同樣有可能發生：人們可能認為京都議定書失敗或國際社會在氣候問題上爭吵不休，這可能會助長燃燒大量煤炭用於發電和合成燃料用於交通運輸，而這兩種情況都對碳排放沒有有意義的控制。
一群堅定的懷疑論者繼續質疑大量的同行評議科學文獻，而這些文獻構成了全球變暖共識的基石。“他們稱之為汙染；我們稱之為生命，”競爭企業研究所的廣告宣揚二氧化碳的優點。關於變暖的程度和速度的不確定性無疑將持續存在。但是，不作為的後果可能比人們擔心的經濟損失更糟糕，而經濟損失已經滋生了過度謹慎。如果我們等到冰蓋消失，那就為時已晚了。