宏大的全球变暖实验
通过研究极地冰芯样品，我们得知在蒸汽的嘶嘶声和金属的碰撞声宣告了工业化的来临以前，大气中温室气体浓度自上次冰期末冰川消退后一直保持同一水平。但是，自从前工业化时期以来，大气中的二氧化碳水平上升了30％，与此同时，其他温室气体浓度也显著增加，特别是甲烷和氮氧化物。目前，大气中二氧化碳浓度至少比过去42万年中的浓度高，也许过去2,000万年的历史中也没有出现过超过当前二氧化碳浓度的情况。二氧化碳的增长速度也是空前的，上个世纪的增长速度至少比过去两万年中的任何时候都快。氯氟烃（CFC）和氢氟烃（HFC）等其他污染气体是20世纪的产物，在几个世纪前的大气中还没有出现。随着这些气体在地球大气中的积累，它们几乎就像温室气体一样，使得太阳辐射能够到达地球表面但无法再次返回外层空间。事实上，地球大气在过去几十亿年一直如此，通过温室效应调节地球温度的涨落，而人类活动引起的污染大大增强了温室效应，使得地球在上个世纪绝大部分时间内一直在逐渐变暖。
然而，气象机制非常复杂，很多因素都会影响全球温度，我们不能孤立地看待任何一种影响。太阳的出射辐射就是因素之一，它也会随时间变化，在把升温趋势完全归因于人造温室气体的积累之前，也必须考虑这一因素。太阳的活动周期——太阳黑子周期——为11年，在此周期内，太阳出射辐射变化大约为0.1％。另外，太阳辐射还存在几百年到几万年的周期变化，这些长周期变化可能对调节地球大气温度起到重要作用，在最近几百年，它们降低或者掩盖了人类活动产生的气体所带来的影响。正如我在第四章中要谈到的，火山喷发对地球气候也有重要影响。详细情况可能有些复杂，但总体来说就是大型火山喷发将大量二氧化硫和其他硫化物气体注入大气平流层，使到达地球表面的太阳辐射减少，从而起到显著的冷却作用。1982年埃尔奇琼火山（墨西哥）爆发和1991年皮纳图博火山（菲律宾）爆发后，全球温度显著降低，虽然时间不长。有时候，火山爆发和太阳活动的共同作用会产生更长期的气候变化。例如，太阳辐射减弱和火山活动增强使中古时代地球温度骤减，气候学家称这一时期为小冰期。小冰期大约从公元1450年持续到19世纪末，在这期间，伦敦泰晤士河曾经冻结，世界其他很多地方也出现了严冬。
要确切地描述过去1,000年内全球温度变化是困难的，部分原因是因为距今几百年以前的记录不可靠。更复杂的原因在于：虽然世界某些地方在逐渐变暖，但其他地方可能逐渐变冷。那些反对人类活动引发全球变暖这一观点的人至今还在引用一个证据，即全球温度在1946年至1975年间显著变冷，因此，温室气体浓度的上升必定导致全球变暖的观点并不正确。然而，对这一时期资料的进一步研究表明，尽管北半球的多数地区明显变冷，南半球的情况却截然相反，在显著变暖。实际上，虽然这一时期的整体温度略有下降，但这只是硫化物气体造成的“遮蔽效应”掩盖了变暖趋势，这些硫化物气体源于火山喷发和没有清洁大气法约束时期的重工业。这种“遮蔽效应”，时下称为全球变暗，可能意味着温度将比预测值有更大的上升，情况十分不利。不管怎样，尽管存在全球变暗，仪器观测资料仍表明自1861年有记录以来，全球温度一直在不断攀升。资料还显示20世纪90年代是19世纪中期以来最热的10年，而1998年是这10年中最热的年份。2003年夏季，人们深刻体会到了全球变暖的真实性，欧洲大陆破纪录的普遍高温使3.5万人死于酷热。
如果说我们设计宏大的实验是为了使地球更热，那么目前看来，我们可以击掌相庆、高枕无忧了，实验会自动进行，温度会继续上升，出人意料的结果会越来越多。然而，这显然不是我们的初衷。实际上，直到最近几十年，我们才开始从这些角度思考人类活动造成的污染对全球环境的影响。宏大实验正是人类贪图更多增长、更多物质、更多财富的副产品。很显然，我们一直在扰乱地球的自然运行，虽然我们不愿承认。既然如此，我们别无选择，只有结束实验。然而，由于政府行动拖拖拉拉、反对减缓全球变暖提案的既得利益集团将科学界搅成了一潭浑水，现在已经批准的《京都议定书》（the Kyoto Protocol）远远没有实现它的目标，即在2008–2012年前，全球温室气体排放量减少5.2％（低于1990年排放水平）。失败的主要原因是美国和澳大利亚等国家拒绝签署该议定书，或是连削减一点点排放量的要求都做不到。只有排放量削减60％，大气中不断增加的温室气体浓度才能真正减少。如此看来，要有效控制全球变暖的趋势，前景堪忧。
气候系统就像一艘超级油轮，在转向时其固有的惯性将继续发挥作用，即使我们已经醒悟，并在未来几年大幅减少排放量，温度和海平面高度仍将在接下来的几个世纪中继续上升。因此，人类似乎注定要面对巨大的环境变化，有些可能变好，多数则可能恶化。可以肯定的是，我们的孩子和他们的后代将会看到一个非常不同的地球。
