【哥倫比亞大學】公開課《科學前沿-地球科學》 P8 - 8. 【第9集】二氧化碳

那麼 二氧化碳有危險的極限嗎 多少二氧化碳才算過多 但實際上這是一個很難回答的問題 但我們可以實際上轉向到 地質紀錄為這個問題提供一些答案 首先 什麼定義了危險的界限 嗯 危險的界限是由於如果二氧化碳增加到某個程度 就會造成危險 地球正在變暖到一個冰蓋開始 以加速方式融化的階段 這可能 引發我們討論過的一些氣候突變機制 這是一個危險的臨界點 這讓我們處於一個氣候不確定的領域 我想沒有人會真的希望我們自 己陷入這樣的處境 我們從地質記錄中了解到 全球氣溫上升兩度至 攝氏三度的溫升可能帶來不可逆的風險 例如格陵蘭冰蓋的崩解或南極冰架的融化 這可能會導致海平面上升數公尺 這對任何人都不會有好處 未來暖化的主要關注點在於海平面上升的程度 以及全球氣溫變化將如何影響飲用水的供應 我們有許多正面的回饋過程 例如我們所 研究的全球暖化與北極海冰範圍之間的關係 這段關係 即冰蓋是否融化以及這種淡水供應 如何影響海洋環流 例如在年輕時代發生的情況 二氧化碳存在一個臨界點 如果我們達到超過這個數字的二氧化碳濃度 我們可能將面臨這些無法逆轉的風險 目前人們認為這個數字大約在450ppm左右 現在我們處於約380ppm 二氧化碳正以每年約 每年每百萬分之二 我們認為目前臨界點大約在今後三到四十年內 如果我們繼續沿用現行的業務模式 未來有一些非常實際的風險 我們真的 只有幾十年的時間來進行根本性的轉變 媒體上不幸發生的一件事是 這往往被呈現為一種悲觀的場景 在表現末日場景方面最糟糕的電影 之一是2004年上映的《後天》 這部電影確實是科幻片 但有趣的是 它實際上是根據年輕乾冷期事件改編的 這部電影試圖描繪的是氣候的突然變化 他們將我們認為在十年內發生的事情壓縮到了一個週末 這部電影描繪了洛杉磯發生的大風暴、颶風和 龍捲風 以及紐約的飛行巴士和紐約的潮汐驅動 這些他們在電影中所描繪的氣候變化其實只是科幻小說 事實上 這部電影中很少有科學根據 有趣的是 實際上導致這部電影製作的原因是年輕乾燥 期的氣候變化事件 當時氣候變化的幅度約為攝氏15度 在不到十年的時間內 如果你住在格陵蘭 你會經歷一種感覺非常類似於 就像《明天之後》一樣 只是會持續十年而不是一個周末 相反 艾爾·高爾所製作的電影《難 以忽視的真相》中 大部分內容實際上是正確的 紀錄中有一些小的不一致之處 但大部分內容確 實來自科學界 這一點大多數人可能都沒有意識到 其中所呈現的內容是有效的 而且確實存在著關於 我們為什麼需要減少大氣中二氧化碳含量的現實問題 現在這引發了關於解決方案的問題 我們該如何改變方向 因為我想實際上現在這就是 未來的所在 所以結尾很重要 作為科學家 我們幫助明確了問題 識別了潛在的風險 並提供了一個實際的時間表 說明我們需要在何時做出改變 但實際上 這最終還是要由工程師和未來世代來決定 以穩定溫室氣體的解決方案會是什麼樣子 事實上 真正有兩個問題 首要的是 在能源使用效率提高至重 要程度時 這並不會讓我們擺脫問題 世界可以同時駕駛所有普銳斯 但根本上我們需要做的是朝向 一個無碳或碳中和的經濟體前進 這些解決方案將需要國際參與 他們需要領導 他們需要多種且並行的技術 這些技術將 使我們能夠在一定程度上均勻地分散風險 理想情況下 這些技術應是現有且可擴展的 當然這也關係到經濟問題 也就是他們需要具備 經濟上的可行性 目標則是穩定二氧化碳的濃度 不僅僅是減少增長速度 目前它正以指數方式增長 事實上 情況甚至更為困難 我們確實需要降低二氧化碳濃度 因為等到我們真正開始 行動時 二氧化碳濃度將會接近我們之前談論的危險水平 我們討論的不僅是二氧化碳零增長 最終更是要 實現二氧化碳的負增長 從大氣中去除二氧化碳 這實際上是由兩位普林斯頓大學科學家薩卡拉和帕卡拉共同進行的一 項研究所說明的 該研究展示了1950年左右歷史排放量的這個例子 到目前為止 如果我們繼續沿著以往的模式進行 就會沿著目前向上的路徑前進 我們希望50年後能達到 與現在相同水平的碳排放量 換句話說 碳排放水平不會有淨增加 所以那種在一切如舊的發展軌跡與試圖減少之間的差異 就是 維持碳排放量不變會產生這種現象 我們稱之為三角形 它代 表的是原本會排放到大氣中的碳量 我們必須為其尋找其他歸宿 那稱為穩定三角形 如果你能將碳排放到大氣層以外的地方 那麼你就有一個解決問題的潛在方案 因此 這些科學家提出的解決方法是 不要將所有這些碳視為一個整體來開發 一些全新的技術 這是一種分而治之的策略 將 碳排放的綠色三角形實際上分解成所謂的穩定楔形 每一片這類楔形結構都代表一種現存的技術 可以 擴大應用以真正減少或避免二氧化碳排放到大氣中 一個穩定楔形代表的是在50年內 每年10 億噸碳的情況下 原本會排放到大氣中的碳量 我們現在大概需要十塊這樣的楔形物 一個例子是 這個楔形代表每噸碳100美元 總計約2 5兆美元 我們不做決定的每一年 楔子的數量都在增加 但如果 我們現在做出決定 我們需要大約10塊這樣的楔形物 潛在的楔形技術是你自己大概會想到的東西 這 例如 擁有更高效的車輛就會是其中一個楔形 如果將普通交通工具的燃油效率提高一倍 這 就是其中一個楔形 如果你停止建造舊的燃煤電廠 並開始建造這些新的零排放或更 高效的燃煤電廠 以便能夠捕獲碳排放 這就是另一個減排策略 碳捕捉技術實際上是從大氣中吸 收二氧化碳 將其固定 然後與 礦物岩石結合或儲存於深層地層 這也是另一個潛在的減碳方案 生質燃料、核能、風能、太陽能 這些都是潛在的楔形技術 重點不是找出某種萬靈藥 能夠解決所有問題 這碳不會消失 而是利用現有技術 擴大規模 基 本上是試圖減少原本會排放到大氣中的碳 基本上是 尋找不會首先釋放碳的新能源產生方式 簡而言之 只想說現在我們已經確知全球氣候正在改變 我們觀察到的暖化現象是一致的 這是在全球各地都能看到的現象 暖化的速度正逐漸加快 這項暖化帶來了重大風險 其中一些風險已知 一些則未知 但有一些重要的問題正在討論中 例如海平面上升 水位或淡水的可得性 我們正邁向所謂的臨界點 當我們達到這個點之後 大氣中二氧化碳濃度約為每百萬份450份 這個數字可能引發一些令人 不快的氣候反應 我們也有證據顯示 現有技術可以穩定二氧化碳的排放量 未來 我們目前確實有解決方案 可以真正為此找到一條出路 我想 思考未來最有力的方式 其實是 對未來所承擔的責任有一種個人的覺悟 有一篇紐約時報的文章 實際上是我其中一位學生寄給我的 內容是 關於麻省理工學院能源俱樂部 他 們正在努力研發一種非常高效的車輛 在這個過程中 他們發現自己真的無法在麻省理工 學院的現代體制內工作 他們並沒有得到太多的幫助 因此他們轉向自己說 好吧 我們就是我們一直在等待的那群人 我們就是那群將努力讓這件事實現的人 他們確實已經建立了自己的行動方案 努力追求自己的目標 我認為這就是我們目前所處的狀況