哥倫比亞大學地球研究所的氣候學家詹姆斯·漢森及其國際同事團隊在今天發表於《PLOS One》雜誌上的一項新分析中指出，除非來自燃燒化石燃料的二氧化碳排放量立即開始大幅、穩步減少，否則地球可能比人們普遍認為的更接近潛在的災難性升溫。他們的論文進一步強調了其他近期研究，這些研究表明，即使在減少二氧化碳（CO2）的工業產量方面稍有延遲，不僅會大大增加減緩氣候變化的難度，還會加大後代適應氣候變化的難度。
他們寫道，如果不採取果斷行動限制較高排放量，“將很難將升溫幅度控制在低於2°C的目標之下”。此外，他們表示，多年來一直推動全球氣候談判的所謂2攝氏度升溫“安全”限值過高。超過1攝氏度的升溫都可能危及地球的生態系統和社會。漢森尤其擔心不作為會給今天的孩子們帶來沉重的負擔，這反映在論文的標題中：“評估危險的氣候變化：為保護年輕人、未來世代和自然而必須減少的碳排放量。”
漢森及其合著者指出，這些發現突出了實施碳稅和擴大核能使用的必要性，也表明了地球工程可能毫無用處。“最關鍵的是我們不要將會在氣候系統中永久存在的東西排放到大氣中，”漢森說。“實際上，它就是這樣做的。”
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然而，這篇論文能否像作者所希望的那樣對氣候政策產生推動作用，仍有待觀察。至少，它會遭到質疑，即作者提出的二氧化碳減排1攝氏度目標根本不切實際，因為全球對目前由化石燃料提供的廉價能源的需求日益增長。
在過去十年的大部分時間裡，政府間氣候變化專門委員會（IPCC）和其他組織都建議政策制定者努力將全球變暖的最大幅度控制在比工業化前平均水平高出不超過2攝氏度的範圍內。自那時以來，氣溫已經上升了0.8攝氏度。這些組織承認，即使升溫僅2攝氏度，也會提高海平面，改變農業生產力，破壞敏感物種和生態系統，並以具有挑戰性的方式改變疾病模式。然而，由於進一步使用化石燃料在政治和經濟上似乎是不可避免的，特別是對於正在努力提高生活水平的發展中國家來說，科學家和政策制定者通常共同將2攝氏度作為升溫後果和人類適應能力的折衷方案。
然而，《PLOS One》的論文質疑了這種折衷方案的安全性。作者表示，不僅2攝氏度上升的長期影響可能比普遍認為的更糟糕，而且任何到2100年使世界接近該限值的情況，很可能會使世界在另一個世紀內進一步上升超過3攝氏度。這樣的溫度將使地球上的大片區域實際上不適合人類居住。
漢森及其同事利用冰芯資料重建的史前氣候或古氣候，指出地球上一次穩定地比現在高出2攝氏度是在13萬至11.4萬年前的埃米安間冰期。當時的平均海平面比現在高4至6米，冰川和兩極的冰融化更多。作者指出，未來海平面類似上升將會淹沒現在世界上人口稠密的沿海地區。
埃米安的資料還表明，對農業至關重要的溫帶氣候帶將大幅向北轉移，使當今許多農田變得乾旱。瀕危生態系統中的許多物種將會滅絕，這可能會產生無法預測的後果。
他們寫道，全球變暖2攝氏度將“進入危險範圍”。
作者認為，海平面上升、物種喪失和生長條件改變的結合，將對世界各地的人們造成貧困、疾病和營養不良的後果，這幾乎肯定會對他們造成打擊。
可以肯定的是，並非所有這些後果都是迫在眉睫的。目前的估計表明，例如，到2100年，不受限制的變暖可能會使海平面上升大約一米左右。海洋可能需要幾個世紀才能上升到埃米安時期的高度。
然而，情況也可能並非如此。古氣候資料表明，在幾十年內有時會發生極快的變化，並且已經出現了在一個世紀內海平面上升三到四米的情況。“古氣候資料無法讓您看到全球溫度變化和海平面變化之間存在明顯的時間滯後，因此它沒有給您任何信心，認為會存在很大的滯後，”漢森說。
此外，歷史可能不是一個好的指導，因為正如作者所指出的那樣，化石燃料二氧化碳的溫室效應比科學家在古氣候記錄中發現的任何其他變暖都更強烈。他們還指出，由於目前的變暖低於1攝氏度，科學家們已經開始看到對環境的影響，而這些影響預計在更高的溫度出現之前是不會出現的。
作者還認為，2攝氏度是一個糟糕的政策目標，還有另一個更令人不安的原因。對於氣候建模者來說，二氧化碳排放符合所謂的快速反饋強迫，因為它們開始相對快速地提高溫度。按照目前預計的增長速度，僅二氧化碳一項就會使世界在一個世紀內升溫超過2攝氏度。
但是作者警告說，在更高的溫度下，其他緩慢反饋強迫（來自反射性海冰損失的變暖、從先前位於永久凍土層下的融化沼澤中滲出的甲烷以及其他來源）也會更顯著地發揮作用。結果，允許溫度在2100年上升2攝氏度幾乎肯定會導致在另一個世紀內進一步升溫至比工業化前平均水平高出3攝氏度。在260多萬年前的上新世時期，當地球變暖3攝氏度時，海平面比今天高出15至25米。
因此，作者認為，更明智的目標是將升溫幅度控制在1攝氏度，即使這個目標被證明無法實現，也將有助於抑制與更失控的溫度上升相關的緩慢強迫。
《PLOS One》的文章（此處有進一步評論：此處）接著研究了二氧化碳排放量需要以多快的速度下降才能將升溫控制在期望的範圍內。工業二氧化碳引起的變暖效應取決於釋放到大氣中的氣體累積量。作者指出，工業文明已經從化石燃料中向空氣中釋放了約384億噸碳，並計算出將總量控制在大約500億噸，並在植物和土壤中儲存另外100億噸，可以將升溫幅度控制在1攝氏度左右。如果繼續以當前和預計的速度使用化石燃料，到本世紀末，碳排放總量將達到1000億噸或更多。
一旦釋放，二氧化碳就會持續存在。“注入空氣中的二氧化碳脈衝在大約25年內會衰減一半，因為二氧化碳會被海洋、生物圈和土壤吸收，但500年後仍有近五分之一留在空氣中，”作者寫道。
因此，即使在減少二氧化碳排放方面稍有延遲，也可能對最終的變暖程度產生深遠的影響，這有時被稱為“管道中的”變暖。漢森及其團隊計算出，如果人類在2005年開始減少二氧化碳排放量，理論上可以透過每年平均減少2%的排放量，到2100年將升溫幅度控制在1攝氏度。如果這些減排從今天開始，那麼減排量將必須達到每年6%。如果推遲到2020年，這個數字將上升到15%。如果減排在大約十年內沒有開始，那麼升溫至2攝氏度或更高几乎是不可避免的，並且會持續數百年。
對於漢森及其合著者來說，減少化石燃料的使用，無論多麼困難，都是阻止危險變暖的唯一途徑。他們寫道，減少溫室氣體甲烷的排放，限制森林砍伐以及其他可能減少非二氧化碳對氣候影響的措施似乎更容易立即實現，但是隻要二氧化碳持續上升，其影響將壓倒所有這些措施的益處。
這些資訊與牛津大學的邁爾斯·R·艾倫及其同事兩週前在《自然氣候變化》雜誌上發表的最近兩份報告的結論相呼應。其中一篇論文使用了與漢森不同的方法論，研究了延遲減少二氧化碳排放的影響，另一篇論文研究了非二氧化碳氣候汙染物的作用。兩篇論文都將2攝氏度視為合理的升溫上限。研究人員發現，即使在各種假設下，延遲減排十年也可能會使最終的全球溫度升高大約半攝氏度，並警告說“峰值承諾變暖正在比當前觀測到的變暖速度快得多地增長”。
他們還得出結論，在“沒有同時減少二氧化碳排放的情況下”，早期對非二氧化碳因素採取行動對峰值變暖幾乎沒有影響。
《PLOS One》的論文認為，對碳排放定價——即每排放一噸二氧化碳收取費用——是立即可以採取的措施，以阻止對化石燃料的依賴並鼓勵節能。作者表示，在普通民眾中分配這種碳稅的收入可能會使其更具政治吸引力，並指出有研究表明，大多數公民從這種支出中獲得的收益將多於他們在更高價格中所支付的。作者還建議，中國和美國在建立碳稅方面處於領先地位，即使在沒有國際談判的情況下，其他國家也會自然地效仿他們的榜樣。
作者提出的另一個肯定會引起爭議的建議是，在全球範圍內迅速擴大核能的使用。（令許多環保主義者惱火的是，漢森此前曾公開表示支援更多地使用核能。）他們贊成使用新型第三代和第四代反應堆，這些反應堆的設計不會發生災難性的堆芯熔燬，並且產生的核廢料會少得多。
然而，這種新型反應堆仍然存在爭議，因為批評者認為它們會使恐怖分子和不友好國家更容易獲得核武器。漢森和他的合著者承認這些風險，但堅持認為適當的政策可以控制這些風險。
儘管許多環境科學家和活動家也不贊成地球工程——即有意改變大氣層以緩解氣候問題——但它經常被認為是比減少二氧化碳排放更經濟或更實用的潛在技術解決方案。然而，《PLOS One》論文的作者對此高度懷疑。他們將向平流層新增酸性氣溶膠以反射更多陽光的計劃描述為“對一個將持續數千年的問題的臨時性補救措施”，並批評其潛在的意外後果。
旨在從大氣中提取二氧化碳的計劃也好不到哪去：作者指出， “沒有成熟的技術能夠大規模捕獲二氧化碳”，即使是最樂觀的估計，每噸碳的成本也高達 500 美元。由於大氣二氧化碳水平的動態變化，從大氣中淨減少的二氧化碳量僅為地球工程師捕獲量的一半左右。因此，根據作者的模型，將大氣濃度降低 52 百萬分之幾——僅比許多氣候學家偏好的 360 ppm 濃度高出一點——可能需要花費 100 萬億到 400 萬億美元。
即使碳捕獲的成本急劇下降，作者也指出，捕獲的碳的處理將是一個挑戰：地球工程師需要捕獲數百吉噸的碳才能有效，但即使將一吉噸轉化為碳酸鹽磚，也會佔用 3000 座帝國大廈的體積。
儘管前景黯淡，漢森和他的同事們仍然對逐步實施諸如碳稅等措施抱有希望，這些措施可以向公眾支付紅利，從而可能推動氣候行動主義超過“臨界點”，贏得工業界和政府的支援。事實上，根據漢森的說法，這篇論文旨在成為一份檔案，可以幫助法官在美國華盛頓特區地方法院審理諸如Alec L. v. Jackson的訴訟時，瞭解氣候問題，該訴訟涉及美國政府限制溫室氣體的義務。
無論有些人覺得這篇《PLOS One》論文多麼有說服力，批評者很可能會直言不諱。即使是許多支援大幅減少氣候變化目標的環保主義者，也肯定會對積極的核能擴張計劃持反對態度，儘管其他替代方案可能難以實現同等的二氧化碳減排。對於大多數能源行業以及許多政治家和經濟學家來說，碳稅是行不通的。
儘管漢森警告說，不要自滿地認為海平面上升和其他變暖的影響將是漸進的，但過去的懷疑論者嘲笑過這樣的說法，即最壞的後果可能不需要幾個世紀就會顯現出來。（可以看看對阿爾·戈爾在《難以忽視的真相》中關於海平面上升的演講的批評。）批評者也可能質疑漢森和他的合著者用來估計未來變暖對二氧化碳排放的敏感性的計算，儘管艾倫論文和其他研究提供了一些獨立的證實，並且似乎排除了更樂觀的假設。
然而，最常見的懷疑反應很可能是，儘管這些論文提出了主張，但考慮到所需的經濟犧牲、改造能源基礎設施的難度、發展中國家改善自身狀況的決心、政治體系的慣性以及過度熱衷氣候改革的風險，將升溫幅度控制在低於 2 攝氏度的任何目標都是不現實的。
“但我想說，從政策的角度來看，無論是 1 度還是 2 度，它們現在都意味著同一件事，那就是全球能源系統需要發生巨大變化，”地球研究所所長、該論文的合著者傑弗裡·薩克斯說。他補充說，“這是一個 30 年的過程。但這不僅要現在開始；而且還要展望最終的深刻變革。”
約翰·倫尼，前《大眾科學》主編，是紐約大學的兼職講師，並撰寫了《尖銳的反駁》部落格