文 ｜ 【中国科学报】 记者 韩扬眉
「近几年这样的热搜频频出现：连续数月气温创历史新高；今年是最热的一年；2024年，出现了63年来最热三伏天……难道每年都‘最热’吗？」
「未来你很有可能每年都会听到类似的说法——‘今年是最热的一年’。」
面对记者的提问，中国科学院大气物理研究所研究员魏科的回答幽默中带着严肃。
今天，公众大多知道了全球变暖背后的罪魁祸首是温室气体，也切身感受到天气一年比一年热。但在三四十年前，二氧化碳浓度增加导致气温升高的预测还不被大多数科学家认可。50多年前就得出「二氧化碳翻一倍，气候升高2.4℃」的日裔美籍科学家真锅淑郎，直到2021年他90岁那年才因此获得诺贝尔物理学奖。
为什么我们的地球会变暖，为什么二氧化碳浓度的增加是全球气候变化的主因，真锅淑郎是如何量化预测的？近日，国内引进出版了【气候变暖与人类未来】一书，该书源自真锅淑郎在美国普林斯顿大学讲授研究生课程时的讲稿，其中对气候变暖问题进行了详细阐述。
靠天赋、靠高效率的科学家
90岁才获得诺贝尔奖的真锅淑郎并非是大器晚成的科学家，实际上，量化预测气候变暖是他30多岁时做出的成果。「他是思维非常敏锐的科学家，靠的是高效率。」在【气候变暖与人类未来】的序言中，中国科学院院士吴国雄这样评价真锅淑郎。
吴国雄认为科学家有两种类型：一种是很勤奋的科学家，一天工作十几个小时；一种是依靠天赋和思维敏锐度的科学家。真锅淑郎就属于后一种。1989到1991年，吴国雄以高级访问教授的身份在美国普林斯顿大学访问，真锅淑郎是当时负责联系与合作的顾问。两人经常在一起吃饭，吃完饭会从校园到食堂散步一段路。吴国雄说真锅淑郎几乎每天下午都要游泳和跑步，生活非常有规律，花在运动和生活上的时间不少。
在普林斯顿大学，几乎每周有一次学术报告，真锅淑郎都会参加。每次真锅淑郎都坐在第一排，斜靠着椅背，有时候闭着眼睛，看着像在睡觉但实际上不是，因为他睁开眼睛问问题的时机非常精准。「此时往往是普林斯顿大学学术讨论的高潮和精华。」吴国雄说。
「生活中的真锅淑郎更像是武侠小说里的‘老顽童’，风趣幽默又纯真开朗，给大家带来了很多快乐。」本书的译者之一魏科说，「朋友圈里流传着他的一则逸事，据说退休后，他不喜欢别人寄信过来打扰自己，就做了一个刻有‘已逝’（Deceased）的图章，把来信盖章退回。可以想见收到退信的人是多么哭笑不得。」
极简模型实现「最复杂」的预测
真锅淑郎获得诺贝尔物理学奖的原因是「为地球气候进行物理建模，量化其可变性并可靠地预测全球变暖」。在上世纪60年代，真锅淑郎是如何做到的？他将全球气候变化这一极其复杂的过程用简单的方法处理，在有限的计算条件下，把整个地球大气简化为一个18层的「单柱模式」。
魏科解释到，在地面上只有一个点，向上伸展到平流层高层，垂直分为18层，仅考虑太阳辐射、长波辐射、向上热通量、对流的垂直输送过程。这种极致的简化抓住了地球能量平衡的主要过程，即从太阳获得短波辐射，再通过长波辐射和各种热量输送过程，将能量传输到全球，最终达到地气系统的能量收支平衡状态。
二氧化碳致气温升高的过程，就是通过吸收地面发射的长波辐射，像被子一样盖住地面，使得地球无法释放长波辐射能量，从而导致底层大气变暖。
真锅淑郎用三组模拟实验进行验证，在300ppmv的标准二氧化碳浓度条件下，地表温度为15℃，与全球平均地表温度观测值相近。随着大气二氧化碳浓度翻倍至600ppmv，不仅地表温度升高了2.4℃，而且整个对流层温度都升高了。相反，当二氧化碳浓度从300ppmv减半至150ppmv时，地表温度降低了 2.3℃。这是国际上首次定量评估了二氧化碳对全球变暖的贡献。
吴国雄指出，现在的气候模式基本上出自真锅淑郎最早提出的理论。「只是现在的模式不只是单柱的，还受到平流过程的影响，虽有差异，但总体结果与真锅淑郎早期的单柱模式非常接近。」
有趣的是，真锅淑郎建立18层「单柱模式」前后，全球气象学家有过一场争论——从当时的测量数据看，从上世纪50年代到70年代，二氧化碳在稳定增加，但气温在下降，这无法解释「二氧化碳导致温室效应」，甚至有人说地球即将进入「冰期」。
「不过，这个说法很快就不攻自破了。全球工业化突飞猛进，人类活动排放到大气中的二氧化碳、甲烷等温室气体数量多且速度快，关于气候变化的评估报告和研究，很快让人们意识到气候正在变暖。」魏科说。如今半个多世纪过去了，全球气候变暖的事实证明了真锅淑郎的理论。
行动更重要
真锅淑郎的这本书并非详尽综述气候动力学和气候变化方面的文献，而是把重点放在其参与以及影响他思想形成的研究上，让读者了解这段理解气候变化背后的科学之旅。
本书的译者之一、中国科学院大气物理研究所郭晨昦说：「如果能源生产活动没有明显改变，在21世纪，全球平均气温预计会再升高2至3℃。这将带来更多的极端天气和灾害，干旱地区将更干旱，水多的地区河流流量和洪水发生频率将增加。」
世界充满了不确定性，但科学家预测到一个潜在的确定事实。作为捕捉气候变暖「真凶」的「猎手」，2021年，在普林斯顿召开的诺贝尔奖新闻发布会上，真锅淑郎意味深长地说：「制定气候政策往往比做出气候预测困难1000倍。」
在魏科看来，全球气候变暖已经成为一个不争的事实。「留给人类可以‘浪费’的时间已不多了。希望真锅淑郎这本书能为那些对过去气候如何变化、为什么变化以及未来将如何变化感到好奇的人带来启发。」
【气候变暖与人类未来】，[美] 真锅淑郎、安东尼·J.布罗科利著，魏科、郭晨昦等译，浙江教育出版社2024年8月出版，定价：109.9元
