【“大學堂”講學計劃】著名氣候?qū)W家詹姆斯·漢森訪問北大并發(fā)表演講

時間：2015-12-30 13:52  作者：  來源：北大新聞網(wǎng)

高松向詹姆斯·漢森教授頒發(fā)“大學堂”頂尖學者證書

　　應北京大學“大學堂”頂尖學者講學計劃的邀請，著名氣候?qū)W家、美國國家科學院院士、哥倫比亞大學教授詹姆斯·漢森（James Hansen） 于2015年12月21日-22日來校講學。其間，他與北大物理學院大氣物理系師生進行座談，并在英杰交流中心陽光廳發(fā)表了題為“氣候變化的機遇與挑戰(zhàn)： 通向清潔能源與穩(wěn)態(tài)氣候的可行之路”的演講。來自北京大學、中國科學院、北京師范大學等科研院所的200余位師生在現(xiàn)場聆聽了漢森教授的精彩報告并進行了 深入的學術(shù)交流。本次活動由北京大學主辦，北大國際合作部與物理學院承辦，光華教育基金會提供資助。

　　21日下午公開演講開始前，北京大學副校長高松院士會見了詹姆斯·漢森教授，并向他頒發(fā)了“大學堂”頂尖學者銅牌及證書。北京大學物理學院副院長胡永云教授陪同會見。北京大學“大學堂”頂尖學者講學計劃（Peking University Global Fellowship）是北大目前最頂級的、代表最高學術(shù)水準的講學項目。該項目旨在廣泛邀請全球各領(lǐng)域的頂尖學者來校舉辦講座、開設課程、合作研究，目前已有超過20位各領(lǐng)域的頂級學者入選該項目，其中包括崔琦等10名諾貝爾獎獲得者。

　　演講開始前，主持人胡永云教授向在座聽眾介紹了詹姆斯·漢森教授的主要成就：漢森教授是氣候變化領(lǐng)域的先鋒學者，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，并成功地預測了氣候變化的趨勢。由于漢森教授在氣候變化領(lǐng)域的突出貢獻，他于 1996年當選為美國國家科學院院士。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。

　　在演講中，漢森教授首先提出希望青年一代能認識到氣候變化的現(xiàn)狀，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，所以我希望能讓在座的年輕人認識到現(xiàn)在的情況，因為這關(guān)系到你們 的未來?！睗h森教授指出，相對于我們每天都能感受到的空氣污染問題，我們并不能很深刻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。全球變暖是幾百年來人類活動積累的結(jié)果，同時這個效應是在逐步放大、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，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，因而我們必須馬上采取措施，減少化石燃料的使用。同時漢森教授指出，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。

潛在的不公平

　　就像全球經(jīng)濟發(fā)展不均衡一樣，氣候變化對不同個體的影響也不一樣。當下氣候變化的現(xiàn)狀是幾代人共同累積的結(jié)果。對當代人而言，這一影響尚且 不大，但對下一代人而言這將會產(chǎn)生深遠的影響。這是一種對后代的不公平。漢森教授強調(diào)，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。另外，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)，但是其影響以低緯度以及南半球更甚，這樣就給 本來消費較少化石能源的人帶來更多的影響。第三，其它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。

　　另外，漢森教授提到，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在工業(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。

氣候變遷的影響

　　漢森教授接下來對氣候變遷不可逆的影響從三方面進行了闡述：

　　（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，漢森教授指出，全球變化不僅使人類，也使其它生物都處在危機之中。由于氣候變化，地球上的主 要氣候區(qū)都發(fā)生了漂移，特別是人為影響比自然的氣候變化速率快得多，很多物種并不能適應這些變化，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，但是他們現(xiàn)在正遭遇滅亡，主要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亡。這些令人痛心的事件一旦發(fā)生，就再也難以挽回，我們不應親手將地球上這些 友好的鄰居一個個送向毀滅。

　　（2）冰蓋融化、海平面上升

　　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大洋面上冰架的融化速度，從而加速冰 蓋向海面移動?，F(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，從地球的歷史來看，如果我們繼續(xù)排放溫室氣 體，冰蓋很可能以比這快得多的速度融化掉。漢森教授最近的研究顯示，加速融化的冰會減少海水的鹽分，從而影響洋流，阻礙深層暖的但是密度更大的海水向太空 中釋放能量，這樣形成正反饋作用會加重冰蓋的融化，這也造成了我們觀測中發(fā)現(xiàn)的不斷增加的上升速度。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；上新世時期海平面則由于3-4度溫度變化而上升了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。漢森教授確信，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。投影上展示了一幅中國沿海將會遭到淹沒的區(qū)域地圖，使得觀眾們陷入深思。

　?。?）極端天氣肆虐——熱浪、干旱、大火、暴雨、洪水、強風暴

　　漢森教授隨后展示了一幅被稱作“Bell Curve”的圖表，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，氣溫的升高會促使沖突和暴力行為的產(chǎn)生，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，還將存在于團體甚至國家間。

全球能量收支失衡

　　有人會問，我們到底對環(huán)境改變了解多少？接下來，漢森教授對全球變暖的原因作了深入淺出的分析。大氣中的二氧化碳就像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它們的存在。

解決方案

　　針對全球氣候變化，漢森教授舉出了幾個解決方案。

　　（1）碳排放費

　　首先是碳費（Carbon fee）的征收。漢森教授一再強調(diào)，這不是 一種稅收，因為所有征收的碳費都將用于補貼和獎勵低排放的人群。最終在這一項費用上實現(xiàn)收支平衡。這一思路的來源就在于化石能源的價格過于低廉，而且使用 它的人沒有為自己造成的排放買單。所以我們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 排的人們就會從這個做法本身賺錢，而消費化石能源過多的人就會付出一定的代價。這一舉措能夠使得公眾發(fā)現(xiàn)并認同他們成為氣候變化問題解決的一部分，培養(yǎng)人 們在碳排放方面的意識。與此同時，這個做法還會刺激新能源的創(chuàng)新，因為增高的價格會驅(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)，而不至于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上并不會對經(jīng)濟有負面影響。他強調(diào)，不合適的稅收將會影響經(jīng)濟，但碳費不是稅收。

　　但是這個方案遭到了前不久巴黎氣候峰會多數(shù)人的反對，不少政界人士堅持《京都議定書》所提出的設定國家碳排放上限和開展碳交易的方案。漢森教授強 調(diào)，在190個國家間協(xié)商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，這樣一刀切的做法與現(xiàn)實復雜的情況并不相 稱。“所以你就會知道，我們會繼續(xù)燃燒化石燃料，因為它們越來越便宜?！栋屠鑵f(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’?！睗h森教授如是說。

　?。?）推行核能

　　最后，漢森教授給出了一個當下很快就能立竿見影的方案：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 窗外的空氣污染紅色預警，他提到在過去幾十年中，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。漢森教授現(xiàn) 在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。

　　“不能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?！敝v座最后，他展示了兩個孫子的照片，飽含深情地說道。他8歲的孫子在他一次全球變化的講座后憂心忡忡，眼中含著淚水地詢問有什么辦法來拯救地球，這使得他感觸頗深。

他同時還提到，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?！懊绹拿裰髟谖铱磥聿]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。”漢森教授在平時的交流以及講座 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。

提問與討論

　　在接下來的提問和討論環(huán)節(jié)中，觀眾提出了許多問題，包括氣候變化的兩面性、地球工程解決氣候變化可能性、能否將單獨的極端氣候事件和全球氣候變化聯(lián)系在一起等等。

　　漢森教授對這些問題都進行了深入淺出的解答。他指出氣候變化帶來的危害要大大超過積極作用。二氧化碳這一溫室氣體有著上千年的壽命，使用其它方式， 比如地球工程來平衡二氧化碳增加所帶來的氣候變化可能很難并且難以持續(xù)，“畢竟你不能指望立一把雨傘能夠蔭蔽子孫后代千年”，我們還是應當從源頭入手減少 二氧化碳的排放。

　　現(xiàn)場還有觀眾從專業(yè)細節(jié)的角度提問，為什么漢森教授的論文中海洋模式和IPCC報告中的結(jié)果不盡相同。漢森教授強調(diào)這是他們模式的改進之處，所有IPCC模 式都沒能夠完善地描述冰川融化的效應，低估了融化產(chǎn)生的淡水注入海洋后對大洋環(huán)流的影響。他們通過在模式中引入冰川加速融化的速度得到2055-2060 年地面氣溫變化的模擬，這很可能是一個非線性的效應。作為一名科學家，漢森教授同時坦率地承認，即使加入這一過程，對海洋環(huán)流的模式仍然并不完美，但現(xiàn)實 世界可能對此更加敏感而不是反之。

　　在其后的討論中他還強調(diào)了政府應當允許替代能源之間的公平競爭，而不是通過政策選擇性的補貼和限制來人為地操縱。創(chuàng)新的動力是無窮的，在競爭中也可 能再產(chǎn)生其它更好的氣候變化解決方案，盡管短期內(nèi)可能難以實現(xiàn)。中國和印度將需要很多替代能源來滿足經(jīng)濟增長對能源的需求，而傳統(tǒng)的可再生能源，如風能、 太陽能等，由于其成本和較大的輸出波動，將很難滿足這一需求。漢森教授舉例說，誰都不想在晚上沒太陽的時候家里就沒電了。

　　現(xiàn)場一名大二的學生提問道，在貧困依然是個問題的情況下，征收碳費是否合理，應當征收多少，以及發(fā)展和環(huán)保之間應當怎么權(quán)衡。漢森教授認為中國對清 潔能源有著潛在的巨大需求，空氣質(zhì)量和全球變暖兩個大問題都是懸在我們頭上的達摩克里斯之劍。提到應對氣候變化的技術(shù)轉(zhuǎn)移，他認為，由于歷史上的責任，發(fā) 達國家有義務向發(fā)展中國家提供相應的技術(shù)，而不是單純地因為發(fā)展中國家當前排放的增加就一味地責備和苛求。需要意識到全球人口的增加也是二氧化碳排放增加 和全球氣候變化的一個原因。同時，當社會發(fā)展，人們變得富裕，如果不采取措施，人均的排放也會相應增加。在應對人口問題上，中國就是一個很好的榜樣，由于 負責任的政策，中國在很長一段時間內(nèi)保持了健康合理的人口規(guī)模。

　　對于碳費的具體額度，他再次強調(diào)了這一政策在敦促高收入人群控制排放的同時，將會提高普通公眾的收入。同時這也能促使工商業(yè)界節(jié)能減排。因為商業(yè)企 業(yè)的第一目標是獲取利潤，如果沒有其它外在因素影響，自然最廉價的能源選擇將會為之所用，但如果政府提供相應的渠道和經(jīng)濟上的刺激，比如碳費的征收，他們 也愿意轉(zhuǎn)向更加低碳的能源使用。此外，發(fā)展中國家認為對于發(fā)達國家之前的排放對它們造成的影響需要補償，碳費的國際間轉(zhuǎn)移將能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)達國家對發(fā)展中世界的這一承諾。

　　說到未來的打算，漢森教授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。

學者簡介：

　　詹姆斯·漢森1941年3月29日生于美國。1963年獲愛荷華大學學士學位，1965年獲愛荷華大學碩士學位，1967年獲愛荷華大學博士學位。漢森教授大部分時間任職于美國國家航空航天局（NASA）戈達德空間研究所（GISS），曾任所長32年（1981-2013）。2013年從NASA退休后，漢森繼續(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。漢森教授是氣候變化領(lǐng)域的先鋒學者，是全球最有影響力的氣候?qū)W家之一，被尊為“全球變暖研究之父”。早在70年代，他就開始領(lǐng)導NASA致力于氣候模式的開發(fā)，并在1974年開發(fā)出NASA第一代全球氣候模式。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，并成功地預測了氣候變化的趨勢。他的一個最知名的工作是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。由于漢森教授在氣候變化領(lǐng)域的突出貢獻，他于1996年被選為美國國家科學院院士。除此之外，漢森教授還獲得過多項學 術(shù)與社會榮譽，主要的有：1990年NASA總統(tǒng)卓越貢獻獎，2001年美國地球物理學會Roger Revelle獎章，2006年被《時代》周刊評選為“全球最有影響力的100人”，2009年美國氣象學會Carl-Gustaf Rossby研究獎，2010年環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展蘇菲獎（“諾貝爾環(huán)境獎”）等。此外，漢森教授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。