12月21至22日，全球气候变化领域的先锋学者、美国哥伦比亚大学教授詹姆斯·汉森（James Hansen）应邀做客北京大学“大学堂”顶尖学者讲学计划，并就气候变化的机遇与挑战发表了演讲。

汉森曾在爱荷华大学取得物理和数学学士、天文学硕士以及物理学博士学位。1967年博士毕业之后，他加入美国宇航局（NASA）戈达德空间研究所（GISS）。在早年的研究生涯中，汉森主要研究金星的辐射传输和它的温室逃逸效应，之后转而研究全球气候变化的相关领域。在1981年到2013年间，他一直担任戈达德空间研究所的所长，2013年从NASA退休后继续担任哥伦比亚大学兼职教授，并主持气候变化、认识与应对项目。

汉森是全球最有影响力的气候学家之一，他于1981年在Science发表的文章首次使公众意识到了人为排放的温室气体对气候产生的重要影响，并成功预测了气候变化的趋势。他的一项最知名的工作是1988年在美国国会为气候变暖作证，在全球产生了广泛的影响。由于汉森在气候变化领域的突出贡献，他于1996年当选为美国科学院院士。除此之外，他还获得过多项学术与社会荣誉，包括2006年入选《时代》周刊 “全球最有影响力的100人”， 2010年获颁环境与可持续发展苏菲奖（“诺贝尔环境奖”）等。此外，詹姆斯·汉森还积极推动公众对气候变化的关注，著有大量科普文章和书籍。

气候现实：现已处在失控边缘

在演讲中，汉森首先表示希望青年一代能认清不容乐观的气候现实，他说：“在座的各位都是中国未来的领袖，我想留出一些时间来和年轻人们交流。在之前几天的行程中，我一直在与能源和气候领域的专家们交流能源在气候变化中的作用，我希望能让在座的年轻人们认识到现在的情况，因为这关系到你们的未来”。

相对于我们天天都能体会到的空气污染问题，我们并不能很直观地感受到气候变化带来的影响，因为地球系统的惯性很大（地球的海洋约4千米深，冰川约3千米厚，它们的热容量大大超过大气层），对外界强迫变化的响应相对缓慢，当下的排放不会在瞬间明显地表现出来；但是他们的响应确实存在，而且会受到正反馈作用（如冰雪反照率变化等）的加强。

全球变暖是几百年人类活动积累的结果，这一效应是处在逐步放大、显现的过程中。当我们现在意识到全球气候变化问题的时候，现实已经十分严峻，甚至在某种意义上处于失控的边缘了。如果等到下一代人发现气候明显变化之时再做应对就为时已晚了。由于工业时代的粗放型发展，人类活动已经使得二氧化碳上升至400ppmV（百万分之四百），同时我们的排放还在不断增加，因此必须马上采取措施减少化石燃料的使用。汉森指出，现在的科技水平使得我们已经有能力解决这个问题，更重要的是，这些解决方案很多都在经济上是可行的。但令人沮丧的现实是，我们采取的实际行动远远不够。

潜在的不公：代际、区域、物种

正如全球经济发展不均衡，气候变化对代际、区域、物种的影响也不一样。

首先，当下气候变化的现状是几代人共同累积的结果。对当代人的影响还不大，但将会对下一代人产生深远的影响。这是一种对后代的不公平。我们这代人有义务控制气候变化，不能给未来的年轻人留下无法解决的困境。

其次，在南北半球也会存在差异甚至不公平的现象，因为大多数化石燃料的排放都集中在北半球高纬度地区，但是其影响却以低纬度以及南半球更甚，这样就给本来消费更少化石能源的人带来更多的影响。

第三，其他动物相对于人类也忍受着不公平的待遇：如果人类不采取任何减排措施，政府间气候变化专门委员会（IPCC）估计到本世纪末会有25%-50%的物种灭绝。

汉森还提到，虽然现在中国是全世界最大的化石能源使用国家，但是气候变化很大程度上取决于累积的排放。因为二氧化碳在沉积到大洋底部之前，会在大气中存在超过千年的时间，当下大气层中人为活动增加的二氧化碳是几百年来人类工业化进程中所留下的产物。从最近的研究成果来看，在1751年到2014年间，美国和欧盟的排放总量的占比都大于四分之一，而中国和印度只占到10%和3%。但是如果平均到人口数上，中国的排放更是远远低于美国、欧盟、德国和其他很多发达国家。

气候变迁的三大不可逆影响

（1）物种灭绝

讲座中，一幅只有半边翅膀的蝴蝶照片引发了大家的注意，汉森解释道，全球变化不止是人类的危机，也祸及地球上的其他生物。由于气候变化，地球上的主要气候区都发生了漂移，而人为影响比气候自然变化速率快得多，很多物种不能适应这些变化，从而导致物种灭亡。

举例来说，黑脉金斑蝶在一年中迁徙往返于墨西哥中部和加拿大之间，但是它们现在正在遭遇灭亡，主要的原因是这种蝴蝶幼虫的主要食物—马利筋(milkweed)因为干旱而减产，而干旱是气候区迁移的一个重要结果。另外一个例子则是我们熟悉的珊瑚礁，地球上每年都会有1%的珊瑚因为海洋的变暖而死亡。其实不仅是珊瑚，洋流的酸化也会导致有碳酸盐骨架的生物，比如贝壳类动物因为骨架溶解而死。这些令人痛心的事件一旦发生，就再也难以挽回，我们不应当亲手将地球上这些友好的邻居一个一个送向毁灭。

（2）冰盖融化、海平面上升

在汉森看来，气候变化另外一个不可逆的影响是冰盖的崩溃和海平面上升。冰盖的形成需要上千年的时间，而全球气候变化正使得它们以比这快得多的速度溶解。以格陵兰岛为例，由于温度升高，夏天冰盖融化后产生的水会流到冰盖底层，润滑冰盖使其加速向海面移动；另外升温后的海水也会加快洋面上冰架的融化速度，从而加速冰盖向海面移动。

现在科学家们能够借助卫星对地球引力进行精确的测量，从而反演出格陵兰岛和南极冰盖质量。不容反驳的观测揭示出这两个冰盖都在加速融化。与此同时，当前模拟表明，全球海平面高度将以约每世纪33厘米的速度上升。更严重的是，这可能是一个低估的数值，从地球历史来看，如果我们继续排放温室气体，冰盖很可能以更快的速度融化。

汉森教授最近的研究显示，融化的冰会减少海水的盐分，从而影响洋流，阻碍深层暖和的、大密度的海水向太空中释放能量，形成正反馈作用加剧冰盖融化，这也是我们观测中发现的不断加快的海平面上升速度的一个原因。

以史为鉴，可以知兴替。从地球古气候角度看，上一次全球温度达到高于工业革命全球气温前2摄氏度的时候，全球海面上升了5-9米；上新世时期（地质时代中第三纪的最新的一个世，它始于距今530万年前，终于距今258.8万年前——作者注）海平面则由于3-4摄氏度的温度变化而上升了15-25米。考虑到世界上很多大城市都处在海岸线上，这样的上升将是致命的。汉森确信，如果我们继续排放过量的二氧化碳，全球海平面会在本世纪末上升数米之高，很多近海城市将会被淹没。

由于气候变暖，冰川融化产生的淡水注入海洋，海平面将会相应上升，从而淹没沿海部分区域。上图中，不同颜色对应着海平面上升相应尺度将被淹没的地域范围。

（3）极端天气肆虐

汉森教授随后展示了一副钟形曲线图。他强调，如果以1951-1980年为标准态，2010年后在北半球夏季地面气温均值已经漂移超过了1.5个标准差，而且在1980年前很少发生的事件(大于3个标准差)如今发生的概率已经大于10%了。同时，这些漂移也因地域的不同而不同，在美国的夏季，漂移超过了1.5个标准差，但是在中东地区的夏季漂移已经超过了2个标准差。

这些漂移有什么影响呢？第一，因为温度高的空气会携带更多的水汽，这样就会产生高于气候平均态的降水；而风暴来自水汽凝结释放的潜热，所以更大的降水意味着更强的风暴。第二，如果夏天平均气温过高，会导致低纬度地区的户外工作变得让人难以忍受，与此相比半数的非家务工作都在户外进行，所以气温的漂移会使得国家经济受到影响。第三，多达30项研究表明，气温的升高将加剧冲突和暴力行为，由于之前提到的气候区的变化，特别在相对不发达地区由于缺少相应的资金、技术来应对气候变化，为了水源、作物生长区等等的争夺也会增加。这些冲突、暴力行为不仅仅局限于人际间，还存在于团体甚至国家间。

气候变化的人类因素：地球已经能量失衡

人类对环境改变到底了解多少？汉森对全球变暖的原因做了深入浅出的分析。

大气中的二氧化碳就好比给地球穿上了一件棉衣。当我们向大气中排放二氧化碳等温室气体时，这些气体会吸收长波辐射，从而减少地球向外部散发的能量，改变了气候系统的热量收支平衡：进入到地球系统内部的能量大于向外辐射的能量，这就是气候变暖的原因之一。不过，地球的气候系统需要时间来对温室气体做出反应，我们现在看到的变暖只是总反应的一部分，其余的热量则像定时炸弹一样隐藏在深处。

幸运的是，我们现在能准确地测量变暖的隐藏部分。能量的绝大部分被储存在海洋里，因为空气吸收的热量较少，而陆地传热又比较慢。这就像我们在微波炉中解冻一锅汤一样，乍一看表面可能热气腾腾，实际上大部分热量都隐藏在汤里，而骨头和肉可能还是冰的。通过国际合作的项目，我们向全球的海洋里释放了多达3000个测量海洋的温度和盐度的浮标。大量数据告诉我们，现在的地球确实已经能量失衡了，随着时间推移，海洋在持续地吸收热量。这些隐藏的能量目前还没有显露并反映在气温的变化上，但我们必须时刻牢记他们的存在。

应对气候变化的可行之道

针对全球气候变化，汉森教授举出了几个解决方案。

（1）征收碳排放费

首先是碳排放费的征收，所得全部用于补贴和奖励低排放的人群，最终实现收支平衡。这一思路的来源是化石能源的价格过低，而且使用者没有为自己造成的排放买单。所以应该为化石能源引入一个递增的价格，具体来说就是向化石燃料公司收取一定的费用，再均衡分配给大众，这样节能减排的人们就会从中获利，而过度消费化石能源的人就会付出一定的代价。这一举措能够培养人们在碳排放方面的意识，使公众认识并参与到气候变化问题的解决中来。

与此同时，这个做法还会刺激新能源的创新，因为化石能源价格的上涨会驱使人们寻找更加低廉的获得能源的方式，比如优化新能源、增高效率、寻找替代品等等。另外递增的价格也会给人们足够的时间去寻找替代品，让市场有足够的时间去研发，不至于令所有人都支付不起能源消费。更重要的是，经济学研究已经表明，这一举措在解决气候问题的基础上并不会对经济有负面影响。汉森强调，不合适的税收将会影响经济，但碳排放费不是税收。

但是，这个方案在前不久的巴黎气候峰会上遭到了多数人的反对，不少政界人士坚持京都议定书所提出的设定国家碳排放上限和开展碳交易的方案。但汉森认为，在190个国家间协商制定一个公平可行的排放上限和交易机制十分困难，这也是这些年气候变化谈判举步维艰的原因，这种一刀切的做法与现实复杂的情况并不相称，其导致的结果是，“我们会继续燃烧化石燃料，因为它们越来越便宜。巴黎协定没有任何实际的解决方案，有的只是国家间的作秀：‘我们比哥本哈根那次更加努力。’”

（2）推行核能

最后，汉森给出了一个能立竿见影的方案：安全、洁净的核能。他认为，核能将是对于气候变化和空气污染这两个问题一箭双雕的良药。提到笼罩在北京上空的空气污染红色警报，他指出在过去几十年中，中国的发展举世瞩目，人民生活水平得到很大提高，但这一努力很可能将被严重的空气污染所削弱。汉森目前致力于促进美国和中国在核能与气候方面的合作，因为中国经济依旧处在高速增长的步伐中，未来对能源的需求非常旺盛，有很大的发展空间。和现有的旧核电厂不同，新一代使用钍作为反应元素的反应堆拥有良好的被动安全性，这也是物理学家间的共识。

传递真相是科学家的责任

“不能仅仅告诉下一代我们有麻烦了，这是我们自己造成的问题，我们应当承担责任解决问题。”讲座最后，他展示了两个孙子的照片，饱含深情地说起他8岁的孙子在他一次全球变化的讲座后忧心忡忡，眼含泪水地询问有什么办法来拯救地球。

他还提到，在美国要诚实地告诉公众这些信息越来越难，因为工业界，特别是能源企业的势力强大，他们通过影响媒体，向公众传达不正确的信息，使得科学家传递真相的步伐举步维艰。“美国的民主在我看来并没有那么好，在某种意义上已经演变成了一美元一票而不是一人一票。”汉森在交流以及讲座中都一再强调他对中国文化中家国意识、年轻人社会责任感以及领导层快速有力决策的赞赏。

说到未来的打算，汉森表示他还在不断地进行着学术研究，他希望将最新的、正确的进展不断地传达给公众。去年1月，他为了完成一篇论文，还曾闭门进行了几个月的研究。已经74岁高龄的汉森教授至今仍然活跃在学术和社会活动第一线，为气候变化问题而奔走。他的钻研精神以及社会责任感令在场学者感慨不已。