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今年 12 月，世界各國領導人將在哥本哈根會面，為應對氣候變化的努力再添“熱氣”。之所以如此，是因為儘管人類想要避免的影響——火災、洪水和乾旱，僅舉幾例——是顯而易見的，但阻止全球變暖的正確數字尚不清楚。儘管付出了數十年的努力，科學家們仍然不確切地知道大氣中的哪些溫度或溫室氣體濃度構成危險。
在定義氣候對諸如大氣中二氧化碳水平上升等強迫因子的敏感性時，“我們所知的並不比 1975 年多多少，”斯坦福大學的氣候學家斯蒂芬·施耐德說，他於 1970 年代首次定義了氣候敏感性這個術語。“我們知道的是，如果你向系統中新增每平方米瓦特的熱量，它就會變暖。”
溫室氣體透過充當毯子來增加這些瓦特熱量，從而捕獲太陽的熱量；在過去一個世紀中，它們已使地球升溫約 0.75 攝氏度。科學家可以測量溫室氣體現在增加了多少能量（大約每平方米三瓦特），但尚不清楚的是其他因素——雲對變暖的反應、氣溶膠的冷卻作用、海洋吸收的熱量和氣體、人類對地貌的改造，甚至太陽強度的自然變化——在多大程度上減弱或增強了這種效應。“我們可能需要等待 20 或 30 年，直到 21 世紀的資料集足夠好，才能確定敏感性，”美國宇航局戈達德空間研究所 (GISS) 的氣候建模師加文·施密特說。
儘管存在所有這些變數，但從斯萬特·阿倫尼烏斯到聯合國政府間氣候變化專門委員會的科學家們都指出，大氣中 CO 2 濃度從工業化前水平的百萬分之 280 (ppm) 增加一倍，可能會導致全球平均氣溫升高約 3 攝氏度。
但是，對於人類文明而言，多少升溫和增加多少 CO 2 才是安全的，仍然是一個判斷問題。歐洲政治家們已達成一致，到 2100 年，全球平均氣溫不應比工業化前水平升高 2 攝氏度以上，這相當於溫室氣體濃度約為450 ppm。“我們現在是 387 ppm，並且每年以 2 ppm 的速度上升，”哥倫比亞大學地球研究所的地球化學家華萊士·布勒克說。“這意味著 450 ppm 僅在 30 年後就會到來。如果我們能停在 550 ppm，那就很幸運了。”
GISS 的詹姆斯·漢森認為，大氣濃度必須恢復到350 ppm 或更低——而且要儘快。“兩攝氏度[的升溫]是必然的災難，”他說，並指出近年來已顯現出的加速影響。“如果你想讓其中一些事情停止變化——例如，北極海冰的融化——你需要做的是恢復地球的能量平衡。”
其他科學家，例如牛津大學的物理學家邁爾斯·艾倫，從相反的角度研究這個問題：大氣還能安全容納多少 CO 2 ？根據艾倫及其團隊的說法，為了將升溫幅度控制在 2 攝氏度以下，到 2050 年，人類可以承受向大氣中排放一萬億公噸二氧化碳——而人類已經排放了總量的 一半。換句話說，世界上剩餘的已知煤炭、石油和天然氣儲量中，只有四分之一可以被燃燒。“為了解決這個問題，我們需要完全消除二氧化碳的淨排放，”艾倫說。“從現在開始，排放量每年需要下降 2% 到 2.5%。”
明尼蘇達大學的氣候科學家喬恩·福利是定義了包括氣候在內的10 個行星系統的安全限值的研究團隊的成員，他主張謹慎行事。“質量守恆定律告訴我們，如果我們只希望浴缸[水位]保持這麼高，要麼我們必須大大擰小水龍頭，要麼確保排水口更大。到 2050 年將 CO 2 減少 80% 左右是我們可以實現那種穩定性的唯一途徑。”
美國國家科學院就其本身而言，已經召集了一個專家小組，以就國家適當的“穩定目標”做出裁決，預計報告將於 2010 年夏季釋出。當然，關於什麼構成危險的觀點可能因地區和當地而異，具體取決於一個人是居住在沿海佛羅里達州還是內陸明尼蘇達州，更不用說在美國還是馬爾地夫了。
將大氣中的溫室氣體濃度保持在 550 ppm 以下，更不用說恢復到 350 ppm 或更低，不僅需要人類社會從工業到飲食的巨大轉變，而且很可能還需要新技術，例如直接從空氣中捕獲 CO 2 。“空氣捕獲可以彌合差距，”地球研究所的物理學家克勞斯·拉克納爭辯道，他正在尋找資金來建造這種裝置。
彌合這一差距非常重要，因為現有的最佳資料——過去一個世紀左右的觀測結果——表明氣候對人類活動很敏感。“那裡存在不可逆轉變化的閾值，我們不知道它們在哪裡，”斯坦福大學的施耐德指出。“我們所知道的是，變暖程度越高，就越危險。”