疫情影響下全球二氧化碳排放減少,全球變暖會緩解嗎?
2020年06月16日09:38

  來源:中科院之聲

  化石燃料燃燒是導致全球變暖的主要人為CO₂ 排放源,和工業革命後人類的生產生活活動息息相關。新冠疫情影響下,全球多產業停擺,“疫情減少人為CO₂排放”的報導開始見諸報端:據英國Carbon Brief網站的連續報導,今年2月中國的CO₂排放量較往年同期下降了四分之一;英國由於在疫情中全國對電力的需求下降,正在創造一項不用燃煤發電的記錄,而整個歐洲電力系統的CO₂排放則減少了39%;放眼全球,據國際能源署估算,今年全球CO₂排放量將減少8%。

  疫情對CO₂排放量的影響也引起了科學界的注意。自然科學領域的國際期刊 Nature Climate Change 最近的一項研究發現,截至2020年4月初,全球CO₂日排放量比2019年的平均水平下降了17%。而另一篇由中國科學家牽頭、發佈在科學文獻預印本平台arXiv (https://arxiv.org)的論文指出,2020年第一季度全球二氧化碳排放量減少了5.8%(542 Mt),其中以工業和交通運輸的貢獻最大。

  一個或許令人吃驚的事實是,新冠疫情對全球CO₂排放量減少的貢獻將達到2008年金融危機的6倍,超過百年來的曆次社會事件,包括第二次世界大戰。

  那麼,人類對CO₂的監測始於何時?大氣中的CO₂濃度平時在如何變化?作為主要的溫室氣體之一,疫情影響下的CO₂排放量減少會減緩全球變暖嗎?

全球CO₂排放量相較於前一年的變化,2020年預估值顯示為紅色。(圖片來源:國際能源署Global Energy Review)
全球CO₂排放量相較於前一年的變化,2020年預估值顯示為紅色。(圖片來源:國際能源署Global Energy Review)

  基林曲線:為大氣CO₂濃度繪製心電圖

  談到大氣中的CO₂,就不得不提一個叫“基林”的人,以及他的“基林曲線(Keeling Curve)”。1953年,一名叫查理斯•大衛•基林(Charles David Keeling)的年輕人在加州理工大學開始了他的博士後生涯,研究課題是為核工業從黃崗岩中提取鈾元素。像許多不走尋常路的天才一樣,基林對自己原本的研究課題不感興趣,而是寄情於研究地表水、石灰岩和大氣CO₂之間的碳酸鹽平衡問題。在導師的支援下,他開始使用一個精密的氣體壓力計測量大氣和酸化水體中的CO₂。從加州的海岸出發,基林走出奧林匹克島的雨林,又鑽進亞利桑那州的高山密林,彼時的他還沒有意識到,自己正在書寫人類觀測大氣CO₂的歷史。

  後來,基林的測量活動引起了美國氣象局和斯克里普斯海洋研究所專家們的注意,在一項基金的資助下,他購買了四台紅外氣體分析儀,並將其中一台安裝在夏威夷島上的莫納羅亞山。1958年3月的一天,基林寫下一個數值:313ppm,這是“基林曲線”(Keeling Curve)的起點。直到現在,該測站依然逐日更新著大氣CO₂濃度數據,如今,這個數字已經超過410ppm。

  大氣CO₂濃度的變化特徵:波動中上升

  “基林曲線”的連續記錄帶來兩個至關重要的發現:大自然的季節性“呼吸”和化石燃料燃燒造成的大氣CO₂濃度持續上升。

  每年的五月到九月,北半球萬物生長,植物通過光合作用吸收CO₂,使大氣CO₂濃度不斷下降,而在十月之後,隨著北半球氣溫變冷進入冬季,大氣CO₂濃度逐漸恢復。正如基林所說:“人類有史以來第一次看到了大自然的呼吸”。

全球CO₂排放量相較於前一年的變化,2020年預估值顯示為紅色。(圖片來源:國際能源署Global Energy Review)
全球CO₂排放量相較於前一年的變化,2020年預估值顯示為紅色。(圖片來源:國際能源署Global Energy Review)

  鑒於其超前於時代的科學意識與恒心,基林於2002年被授予“美國國家科學獎”。2005年,將畢生心力傾注於大氣CO₂監測事業的基林與世長辭,在那個人類還未意識到全球變暖的時代,正是基林的創新和堅持,開啟了人類連續直接觀測大氣CO₂濃度的歷史。

  如今,利用極地冰芯中的CO₂記錄,“基林曲線”已被延伸至80萬年前,我們得以知曉在寒冷的冰期,地球大氣中的CO₂濃度大約為200ppm,即使是較為溫暖的間冰期,在人類活動之前這個數值也僅為280ppm左右。工業革命以來,化石燃料的大量燃燒加速了CO₂的排放,人類對環境的影響已是不爭的事實。

查理斯•大衛•基林(圖片來源:斯克里普斯海洋研究所)。科學研究也需要“一生一事”的匠人精神
查理斯•大衛•基林(圖片來源:斯克里普斯海洋研究所)。科學研究也需要“一生一事”的匠人精神

  疫情導致的CO₂排放量下降可以緩解全球變暖嗎?

  雖然大自然的“呼吸”給大氣CO₂濃度帶來了季節性的波動,但“基林曲線”的記錄顯示,新冠疫情之前的大氣CO₂濃度總體上在持續上升。那麼,此次疫情影響下的全球CO₂排放量下降會改變這一趨勢嗎?

  基於“基林曲線”的歷史記錄,並結合對人為排放和氣候條件的預測結果,英國氣象局曾預測2020年全球CO₂濃度值將比去年增加2.80ppm(±0.57),但若把新冠疫情影響下全球CO₂排放減少8%這一因素納入考慮,預測的濃度增加量將被修正為2.48ppm——儘管全球CO₂排放量下降使得今年CO₂濃度增值有所下降,但排放仍在繼續,大氣中的CO₂濃度依舊在上升。

觀測和預測的莫納羅亞山大氣CO₂濃度,曲線表示季節變化,直線表示年平均值,紅色為2020年大氣CO₂濃度的最初預測值,藍色為考慮了新冠疫情影響後的修正值。(圖片來源:英國氣象局)

  二氧化碳是主要的溫室氣體,生命期長達兩百年,疫情雖然導致了一定程度的CO₂排放量下降,但作用杯水車薪。因此,目前全球大氣CO₂濃度的增加趨勢並不會改變,全球變暖仍將持續。

  另外,每年的全球大氣CO₂濃度也會受到厄爾尼諾等氣候條件的影響。我們知道,CO₂可溶於水,溶解率和水體溫度有關,而占地球表面70%面積的海洋便是CO₂的一大自然彙(從大氣中“吸走”CO₂)(拓展閱讀:儲存了全球變暖93%的能量,海洋正成為地球的火藥桶 )。

  據國家氣候中心5月8日消息:“2019年11月以來,赤道中東太平洋進入並持續維持厄爾尼諾狀態,連續5個月 Niño 3.4指數的滑動平均值分別為 0.6℃、0.5℃、0.5℃、0.5℃和0.5℃。根據厄爾尼諾/拉尼娜事件的國家判識標準,已正式形成一次厄爾尼諾事件(強度為弱)”。

厄爾尼諾指數。(圖片來源:國家氣候中心)
厄爾尼諾指數。(圖片來源:國家氣候中心)

  儘管多個氣候中心預計此次弱厄爾尼諾事件不會持續,將在今夏轉為中性,但此前已然升高的太平洋海溫多少會影響海洋對CO₂的溶解能力,並在一定程度上抵消新冠疫情下CO₂排放量下降的影響。

  氣候變化形勢依舊嚴峻,人類或面臨未來世界分水嶺

  如此看來,新冠疫情這個“黑天鵝事件”對全球變暖的影響有限,我們依舊面臨著一個極端天氣頻發的世界,而為了適應和減緩氣候變化,國際合作是唯一的選擇。

  《巴黎協定》旨在將全球升溫幅度控製在2℃以內,並致力於將這一閾值降至1.5℃。研究表明,降低0.5℃的升溫,可以減少未來全球季風區暴露於極端降水事件的人口數量,這一影響在脆弱的南非季風區最為明顯,南亞季風區和東亞季風區次之。當我們把目光聚焦於對氣候變化應對能力較弱的非洲,另一項研究表明,相較於2℃,若本世紀末全球升溫幅度可以被控製在1.5℃,則可顯著降低非洲極端熱浪的發生頻率,並影響這裏的旱澇災害,對這片古老大地上的眾多生靈而言,0.5℃的升溫差異意義深遠。

  不僅僅是非洲。放眼全球,全人類都正在經曆著氣候變化的考驗,而疫情對人類社會的方方面面產生深遠影響,國際合作的不確定性進一步加大。疫情下的CO₂排放減少≠全球變暖緩解,疫情過後的世界經濟又將如何複蘇?也許那時,才是人類真正要面臨的選擇和考驗。

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