本文由《唐獎教育基金會》委託，泛科學企劃執行
- 作者／潘昌志
如果溫室氣體含量持續上升，能量不平衡而日漸暖化的地球，就像一顆令人憂心的定時炸彈……
──詹姆士 ‧ 漢森博士（Dr. James E. Hansen）
入世的科學家、秉持科學信念
1988 年美國國會聽證會上，今年（2018）獲「唐獎」的漢森博士作證發言：「全球暖化已經發生了。」警告溫室效應會造成極端氣候、冰原融化、海平面上升。他的發言正式吹響了關注全球暖化議題的號角。
在遏止源自於溫室氣體排放的全球暖化已成為全人類共識的今日，需要稍稍回顧一下當代背景，才能明白漢森博士這句證詞的關鍵性。現今主導研究、評估全球氣候變遷效應的聯合國「政府間氣候變化專門委員會」（IPCC）直到 1998 年才成立；美國政府基於政治、經濟立場對於氣候變遷效應始終採取不積極應對的態度，直至今日仍未簽署「京都議定書」。更別提來自於各種意見團體、石油公司基於利益或懷疑論，對全球暖化始終抱持持懷疑或反對的態度。此舉種種讓「抑制二氧化碳排放以減緩全球暖化」的議題直至今日仍十分複雜。
也因此，作為一個研究大氣與氣候的科學家，漢森博士的關鍵證詞「全球暖化已經發生了」在三十年前可說是石破天驚。為求客觀與精確，科學家鮮見將論述內容表達得斬釘截鐵。漢森博士於國會上的發言，不僅僅由於議題之嚴重性需要引起世人注意，更是基於他長年研究的所獲得的科學證據。
由 1970 年末至 1980年代初期，已有許多證據指出大氣中二氧化碳濃度的急速上升與全球暖化有關聯，亟待更多研究。1981 年漢森博士的團隊的研究發表於期刊《科學》（Science），團隊進一步分析「如果二氧化碳持續排放、增加，會如何影響全球？」分析燃燒石化燃料造成的影響，將探討範圍由短期延伸至長期，並模擬擴展到未來可能發生的情境。這是首份研究點出人們對於環境的影響已然甚大，而很可能因氣候變遷而產生進一步如極端氣候、海水上升等影響生命財產的氣候災難。以目前經過無數科學家努力的研究成果來說，漢森博士當初提出的針對氣候變遷的科學預測大多是正確的，他持續三十年對此議題的堅持，可謂先知先覺。
漢森博士的研究不僅僅點出問題，更為人類尋找全球暖化的「解方」。
但即使是事關人類生存永續的氣候變遷議題，現階段縱然獲得解方依然「知易行難」。溫室氣體二氧化碳的排放，與人類大量使用的能量來源──化石燃料息息相關。而再生能源發展、修改能源政策替換化石燃料的使用，都非一蹴可及之事。有感於美國近年的能源政策的變動遠遠不足以改善氣候變遷的趨勢，漢森博士近年來更加積極推廣關於氣候變遷的議題與相關理念，如提出增加「碳稅」增加化石燃料的使用成本，經由市場機制減少化石燃料使用等能源政策提案；甚至直接加入抗議活動，提出司法訴訟等方式設法影響政策走向。
「如果你知道我所知道的，你會怎麼做？」在 2012 年的 TED 講座中，這位氣候變遷議題最具代表性的科學家對台下如此提問。
長期任職於美國太空總署（NASA）的漢森博士和其他科學家最大的不同，在於退休前由於他對於全球暖化的發言飽受美國政府的壓力；退休之後更進一步設法對政府施加壓力，採取訴訟等手段希望迫使美國政府提出新的能源政策。但他最主要的動機，跟所有的科學人相同：著眼科學證據，讓人類的未來更加美好。
二氧化碳以外的多種溫室氣體
談到溫室效應，討論二氧化碳的排放其實只談論了一半的問題。其他種類的溫室氣體還包括甲烷、一氧化二氮、CFC-12、HCFC-22、四氟化碳等，總和效應與二氧化碳相比也不枉多讓。本次「唐獎」永續發展獎的另一位得獎者，維拉布哈德蘭‧拉馬納森教授 （Dr. Veerabhadran Ramanathan）主要研究領域即是聚焦於「非二氧化碳」的溫室氣體研究。
平平是肝藥…啊不是，平平是溫室氣體，都會吸收紅外線，化學式不同，壽命、效果也不同。不同的溫室氣體，會有不同的「效果」，也就是溫室氣體造成的全球暖化潛勢（global warming potential, GWP），用來說明溫室氣體和二氧化碳相比之下能加熱大氣的能力，而這個值還需要考慮由於化學物質生命週期，在不同時間尺度會有不同的影響，圖表如下：
上表中的計算把二氧化碳的潛能視為 1，以 20 年的時間跨度來判斷，可以發現甲烷提升全球暖化潛能的程度是二氧化碳的 84 倍，而最下面的氟化物則是數千或數萬倍；即使這些氣體的人為產生量遠遠不及二氧化碳，但效應龐大不容忽視。另一個重要的因素是「生命周期」（指該氣體發揮溫室效應作用的時間），氣體的生命週期越長，計算 GWP 時長期來說它的影響會越大，簡單來說也就是「遺禍萬年」。
但即使是像甲烷、CFC-12 這類短生命周期的溫室氣體，單位排放量造成的暖化潛能依然十分驚人。換句話說，如果我們想要「快速」的減少溫室效應，減排這些非二氧化碳的溫室氣體，確實是很速效的手段。我們對於這些氣體的理解，起源自拉馬納森教授的研究，他是率先指出氟氯碳化物也屬於溫室氣體的學者，並且還進一步發現了「非氣體但也會造成溫室效應」的物質：大氣黑碳。
大氣黑碳就是通稱燃燒排放的懸浮粒子，也就是近年關心環境議題的大眾很熟悉的 PM10、PM2.5 ，不是只有含「碳」；主要來源是物質燃燒不完全所致，可能是工業廢氣、也可能是燃燒煙煤的附加產物。黑碳在某些地區的排放量相當大，甚至可能比二氧化碳來得多；其生命周期相當短，所以減排的措施一旦落實執行，理論上對於溫室效應能達到立竿見影之效。這類汙染物對人體、環境都是額外負擔，實務上的減排相對容易執行。舉例來說，拉馬納森教授協助推動的 Surya 計畫，透過改善家庭烹飪能源、燃燒效率、替換燃燒能源，就能有效達到減少當地大氣黑炭排放，並且影響了數百萬民眾的健康。
在發現了非二氧化碳溫室氣體的影響之後，拉馬納森教授亦實地加入了第一次「非二氧化碳」溫室氣體對氣候系統衝擊的評估會議；並且由他的研究起始，目標為減少端生命期氣候汙染物的「氣候和乾淨空氣聯盟」已有 33 個國家加入。
改善地球大氣系統的處境是條漫漫長路，但有了他們的研究，人類才終於有了覺醒改善的機會。
由基礎科學研究帶出的社會責任
在漢森博士、拉馬納森教授進行研究的初期，關於大氣與溫室效應的研究尚於起步階段，這類的研究起初可能被認為僅侷限於基礎研究、並未受到太多重視。但豈料這些研究成果最終證實與人類現在、未來的生活方式息息相關。
除了完成重要的研究成果，兩位研究者的貢獻更在於走出學術象牙塔，讓科學不再高不可攀，提供數據佐證，使環保不再流於濫情的口號。要讓人類的未來更加美好，我們需要基於科學證據，持續改進生活方式，走上「永續發展」的道路。
而或許，這也是科學能帶領我們走向的最好的道路。
延伸閱讀：
- 漢森（2004）拆除全球暖化定時炸彈。科學人
- 泛科學（2015）別再糾結於溫度！對抗全球暖化，二氧化碳濃度可能才是關鍵
- 科技部臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台
- 氣候學者：暖化 有直接證據。環境資訊中心
- Hansen, J., Johnson, D., Lacis, A., Lebedeff, S., Lee, P., Rind, D., & Russell, G. (1981). Climate impact of increasing atmospheric carbon dioxide. Science, 213(4511), 957-966.
- Ramanathan, V., & Carmichael, G. (2008). Global and regional climate changes due to black carbon. Nature geoscience, 1(4), 221.
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