【專欄】氣候變化的原因、後果和證據

氣候變遷是指氣候在一段時間內的波動變化，一段時間也可能是指幾十年或幾百萬年，波動範圍可以是區域性或全球性的，其平均氣象指數的變化。目前對氣候變遷討論最多的是關於環境政策，對當代氣候的影響，也就是說人為因素對氣候的影響，尤其是關於全球暖化問題。而對於當前發生的全球暖化，多數氣候科學家認為「人類活動極有可能是，導致近半個世紀的全球暖化現象的主要原因」。

氣候變化的原因

對氣候變遷影響的因素來自多方面，包括太陽輻射、地球運行軌道變化、造山運動、溫室氣體排放等（下文再討論）。由於地表許多間接影響氣候的因素反應較慢，如海洋溫度變化，冰山融化等，所以氣候變遷相對直接影響氣候的因素變化來說，可能要等幾個世紀，甚至更長的時間才能顯現出來。

◆自農業發展以來，特別是工業革命開始以來，化石燃料燃燒、毀林、水稻種植、畜牧業、工業生產和其他人類活動有所增加。

◆大氣中的溫室氣體，如二氧化碳、甲烷和水蒸氣，吸收地球表面發出的紅外輻射，然後重新輻射，從而造成溫室效應。

◆冰蓋、海冰、陸地植被、海洋溫度、風化速率、海洋環流和溫室氣體濃度直接或間接地受到大氣的影響。然而，它們也都回饋到大氣中，並以不同的方式影響大氣。

◆地球軌道的週期性變化和相對於太陽的軸向傾斜（發生幾萬至幾十萬年）會影響太陽輻射在地球表面的分佈方式。

◆板塊構造運動改變了大陸品質的形狀、大小、位置和高度以及海洋的測深能力（bathymetry），對大氣和海洋的環流產生了強烈的影響。

◆太陽的亮度隨著恒星的老化而繼續增加，隨著時間的推移，太陽將越來越多的能量傳遞到地球大氣層。

氣候變化的後果

氣候變化影響天氣模式，氣象元素如溫度、濕度、風速、降雨及極端天氣事件可影響空氣污染物的排放、化學特性、沉積和輸送。大氣中的二氧化碳濃度增加和溫度上升會延長花粉傳播季節，並提升花粉的濃度，導致某些人出現過敏和哮喘。

◆最熟悉和可預測的現象是季節性週期，人們調整他們的服裝，戶外活動，恒溫器和農業實踐。

◆人類社會在適應性變化方面已經發生變化，儘管有大量證據表明，面對迅速而嚴重的氣候變化，某些社會和文明已經崩潰。

◆氣候成分之間的複雜回饋在氣候系統中會產生「臨界點」，在氣候系統中，系統一個組成部分的微小、漸進的變化可能導致氣候突然變化。

◆生命史受到氣候變化的強烈影響，其中一些氣候變化從根本上改變了進化過程。

氣候變化帶來，除了最顯然而見的融冰、海水上升、全球暖化外，氣候變化實際上亦迫使生態系統，包括生存其中的動物與我們人類，在意想不到的方面適應它帶來的影響。以下是其中六個：

1.人類性行為減少

在少子老化的社會，出生率下降的原因多樣，除了因避孕方法普及和經濟衰退外，原來也關氣候變化事。美國全國經濟研究所的研究論文發現，天氣熱影響性慾，減低出生率。但凡氣溫高於攝氏26.6度的夜晚，從該天起計8至10個月後的出生率，都比平均低0.4%。換言之，每一個氣溫過高的夜晚都會拉低美國整體出生嬰兒數約1,000 人。「1,000人」放諸美國人口來似乎只是滄海一粟，但根據推算，未來炎熱夏夜將由一年30天飆升至90天，每年會少10萬名嬰兒出生，若把全球各國出生率影響計算在內，數字只會更駭人。

2.夜不成眠

在城市生活，不論學生還是上班族多少受睡眠負債困擾。長期失眠、睡眠不足造成慢性疲勞，積累成疾長遠引致抑鬱症、心臟病、失智症、癌症等。若氣候變化趨勢持續，都市人睡眠不足的情況只會變本加厲。麻省理工媒體實驗室的預計，到 2050 年，每年每100個美國人就會多6個無眠夜，到2099年更會增至14晚。與其他氣候變化影響一樣，窮人往往是首當其衝的一群，負擔不起冷氣錢的家庭和怕冷又怕熱的老人最受影響。

3.熱到躁，人更暴力

所謂「熱到躁」斷不是說說而已，熱浪不單令我們心煩易怒，行事魯莽，而且更容易誤解別人的舉動含有敵意。事實上，炎熱地區的犯罪率確比其他地區要高。去年有研究調查近60個國家，發現天氣愈熱，發生暴力罪案機率愈高，而且預計未來全球氣溫每升攝氏1度，謀殺案就會上升6%。

4.飛機難起飛

在過去這個夏天，光是美國鳳凰城就有 40 班航班因天氣極度炎熱（不是霧霾或颶風）而遭取消。為甚麼？皆因熱空氣密度比冷空氣低，空氣愈熱，當中可供承托機身的空氣分子就愈少，飛機起風難度隨之增加。其實長跑道有助飛機產生更多升力，因此空氣密度低不一定會令飛機無法起飛，不過對於部分規模較小的機場如鳳凰城而言，就肯定是個難解的問題。

5.北極熊混種變灰北極熊

全球暖化，融冰不斷，原本主要出沒浮冰的北極熊被迫退守內陸，交配季節在陸地遇上灰熊雜居，混種成灰北極熊，褪去雪白毛色，換上灰熊的淺棕皮毛。有指這類天然雜交是北極熊在全球暖化中求生的權宜之計，因灰熊基因可適應較和暖氣候，而且兩熊雜交的後代會失去保暖用的厚重皮毛，使灰北極熊更耐熱。表面看來雖然有利生存，不過實際上真正的北極熊的存亡愈發岌岌可危，阿爾伯塔大學生物學教授Andrew Derocher指：「我也不想這樣說，不過從遺傳學角度出發，灰熊基因最終很大機會蠶食北極熊。」牠們侵略性強。

6.鯊魚襲擊有增無減

鯊魚襲擊人類的案例年年上升，科學家推算原因有二。一是海水溫度上升逼鯊魚北上，二是夏日延長令更多泳客到海灘戲水，兩者結合使發生鯊魚襲擊的機率大增。而鯊魚襲擊人類又使獵鯊漁民「出師有名」，激怒鯊魚，也是鯊魚襲擊案增加的主因。去年因受人類挑釁而發生的鯊魚襲擊案就有156宗。

氣候變化的證據

所有的歷史科學都有一個問題：當他們在時間上探索得更遠時，他們越來越依賴零碎和間接的證據。地球系統的歷史也不例外。跨越上個世紀的高品質儀器記錄存在於世界大部分地區，但記錄在 19 世紀變得稀少，在 18 世紀晚期之前很少有記錄。其他歷史檔，包括船舶的日誌，日記，法院和教堂的記錄，和稅單，有時可以使用。在嚴格的地理環境中，這些來源可以提供霜凍、乾旱、洪水、海冰、季風日期和其他氣候特徵的資訊，在某些情況下，這些氣候特徵可追溯到幾百年前。

幸運的是，氣候變化在自然界中也留下了各種各樣的特徵。氣候影響樹木和珊瑚的生長、動植物物種的豐度和地理分佈、海洋和湖泊的化學性質、寒冷地區冰的積累以及地球表面物質的侵蝕和沉積。古氣候學家研究這些影響的痕跡，設計聰明而微妙的方法來獲取有關過去氣候的資訊。

過去氣候變化的大部分證據都是間接的，因此古氣候學需要大量的調查工作。在可能的情況下，古氣候學家試圖用多行證據來交叉檢驗他們的結論。他們經常面臨相互矛盾的證據，但是，這和其他科學一樣，通常會導致對地球系統及其複雜歷史的理解加深。新的資料來源、分析工具和儀器正在變得可用，而且該領域正在移動。

氣候變遷的證據可以從各方面看出來，從19世紀中葉，就有全球大氣溫度變化的記錄，再早的情況雖然沒有直接的記錄，但可以依據間接的來源確定，如植被分布、積冰層的研究、古樹的年輪、海平面變化、冰川地質學等。

考古學研究

從古代人類分布，農業生產的方式，考古的發現，口頭傳說和歷史文獻中，可以發現歷史上氣候變遷的情況，氣候變遷曾經造成多個文明的毀滅。

冰川

南極沃斯托克站冰層研究檢測出過去450,000年中二氧化碳、溫度和塵埃變化情況。

冰川能顯現出氣候變遷的明顯證據，當氣候變冷時，冰川範圍擴大，氣候變暖時冰川收縮。冰川的變化會將影響氣候的因素放大，同時也對自然造成影響。1970年代，根據高空攝影，已經對全球的冰川情況完成詳細的記錄，記錄了覆蓋240 ,000平方千公尺的大約100,000個冰川，以前的估計全球冰川覆蓋面積應該是約445,000平方千公尺，世界冰川監測所每年收集冰川萎縮和物質平衡的數據，根據數據證實，全世界冰川在1920年代和1970年代是處於擴大狀態，在1940年代曾經萎縮，從1980年代中期到現在又處於萎縮狀態。物質平衡數據顯示冰川物質已經連續17年處於消失狀態。

最重要的氣候變遷是上新世中晚期（約三百萬年前）的冰河期和間冰期循環，最近的一次間冰期（全新世）已經延續了約11,700年。

植被

植被的變化也反映了氣候的變遷情況，哪怕氣候微小的變化，如果造成溫度和降水增加，植物生長茂盛，會固定二氧化碳。如果氣候急劇變化，會導致植物死亡和土地沙漠化。

冰芯

對冰芯鑽探分析，例如對南極冰層的分析，可以發現大氣溫度和海平面的歷史變化情況，對封凍在冰層氣泡中的氣體研究，也可以發現歷史大氣的二氧化碳含量變化情況，對研究古代和現代大氣狀態的區別提供了非常有價值的信息。

年輪氣候學

年輪氣候學是根據樹的年輪研究古代氣候變遷的學科，寬的年輪證明當時氣候濕潤，適合植物生長，窄的年輪證明當時氣候條件不好，不利於植物生長。

孢粉分析

孢粉學是研究當代和化石植物孢子和花粉的學科，根據孢粉化石可以分析古代植物種類的分布情況，不同種類的植物花粉形狀、結構、表面狀態都不同，花粉表面含有彈性物質，可以抵禦腐蝕，在河流、湖泊、沼澤等不同時代的沉積層中發現的花粉化石，可以確定植物分布的變化情況，由此推測當地的氣候條件變化。

昆蟲

在不同時期沉積物中經常發現昆蟲的化石，研究昆蟲種類的變化也可以推測當時氣候條件的變化。

海平面變化

用檢潮儀可以檢測海平面的變化情況，現在常用高度計和人造衛星軌道結合測量海平面的變化，海平面的漲落是大氣溫度變化和冰川融化造成的。

正在進行的氣候變化正在由空間、陸地表面以及世界海洋表面和之下的感應器網路監測。過去 200-300 年的氣候變化，特別是自 200 世紀初以來的氣候變化，由儀器或工具記錄和其他檔案記錄。這些書面檔和記錄提供了過去幾百年來一些地方的氣候變化資訊。一些非常罕見的記錄可以追溯到1000多年前。研究儀器記錄之前的氣候變化的研究人員越來越依賴自然檔案，自然檔案是記錄過去氣候某些方面的生物或地質過程。

這些自然檔案，通常被稱為代理證據，是極其多樣化的。它們包括，但不限於過去植物和動物分佈的化石記錄、海洋和大陸以前狀況的沉積和地球化學指標，以及過去氣候特徵的地表特徵。古氣候學家通過收集湖泊、沼澤和海洋沉積物的核心或圓柱形樣本，來研究這些自然檔案。通過研究地表特徵和地質地層；通過檢查活樹和死樹核心或部分的樹環圖案；鑽入海洋珊瑚和洞穴石筍；深入南極、格陵蘭島的冰蓋和西藏高原、安第斯山等高原高海拔冰川；以及各種其他手段。提取古氣候資訊的技術不斷得到開發和完善，新型自然檔案得到認可和利用。 專欄屬作者個人意見，文責歸屬作者，本報提供意見交流平台，不代表本報立場。