海纳百川》真锅教授获首座气象学诺贝尔奖有感(简汉生)

瑞典皇家科学院5日宣布,日裔美籍学者真锅淑郎(左)、德国科学家哈斯曼(中)及义大利学者帕里西(右)因在「理解复杂物理系统方面的开创性贡献」,获颁今年诺贝尔物理学奖。(美联社)

50年前,我在美国普渡(Purdue)大学修气象学博士时,就读过不少真锅(Manabe)教授的文章。当然以今天的电脑科技的发展看来衡量,当时他所设计的大气环流和气候变化的数学模式是相当原始的,但毕竟是开了用电脑数学模式来研究气候变化的先河,所以他获诺奖是气象界全体的光荣。

因为是数学模式,很多影响气候长期变化的因子都可以用参数,并控制其大小及时间长短的型式加入运算,用以推算出未来一定时间后的结果。而原始资料的输入就因须把大气分成至少十层且涵盖全球,所以data volume(资料量) 非常之大,一观测站的资料就至少有几十种 ,乘上全世界测站数及一天24小时的观测结果,那资料量就已近天文数字(以当时电脑言),再用至少7个微分方程求解,所以工程浩大。但二氧化碳排放量,臭氧增加量等的影响已开始引起大家注意。

只是当时对二氧化碳排放增加影响气候变化有两三派说法。一派学者认为二氧化碳排放增加而使地球暖化的效果,是因二氧化碳可让太阳短波幅射无障碍地穿透.它达到地面,但它却对地球本身的长波辐射有极强的吸收作用。因此二氧化碳像是让地球盖了一层玻璃盖子的温室一样而有增温的效果。上述理论都绝对正确且成立。

但另一派学者认为固然二氧化碳增加而使全球平均气温上升的温室效应理论正确,但温度上升必然会加强并加速海水蒸发,因而会使大气中水蒸气的含量大幅增加,而水蒸气的增加会在大气中不同高度形成对太阳辐射的吸收和反射,因此反而有降温的作用。我们最习惯的就是浮云蔽日后立刻就不那么热了(有些水蒸气并未形成肉眼可见的云,但仍有吸收并反射太阳光的效果)。所以二氧化碳增加后的连锁反应反而是对地球有降温的效果。

另有一派学者认为虽然二氧化碳大量排放入大气层,但这些排放都在约7-9KM的对流层内,且排放区都较集中在热对流或锋面引起对流的降雨较高区域,年均雨量基本都在1000或1500mm以上,在雨量少于600mm的地区鲜有大量排放的工商中心或大都市。因此某区域虽二氧化碳排放量大,但在同区域都是上下对流强且雨量高的地方,因此排出了也就很快被上冲下洗回到了海洋或地面,并不容易长期累积在大气的对流层中。且不仅上冲下冼,水平方向的大气各种运动也可造成稀释二氧化碳的效果。

还有一派学者最担心的反而是超音速航空运输SST(Super Sonic Transport)的问题。因为所有超音速飞机几乎全部都在7-10公里高以上的平流层中飞行。顾名思意,平流层裹大气是几乎都是在水平方向运动,没有垂直方向的运动,更没有降雨。因此,自从有了超音速喷射机后,每天全球有上万架次超音速飞机24小时不停地在我们看不见的平流层中大量地排放二氧化碳,而最可怕的是排出后就永远停留在那里,掉不下来也上不去了,因为在那里大气只有水平方向的扩散,而没有垂直方向的运动。从上世纪约50年代后开始发展起来的全球SST至今约70年,所有喷射机在平流层所排的二氧化碳就永远在那里累积,这才真正是给地球盖了一层拿不掉且厚厚的毯子,或是玻璃罩;也才是大气平均温度上升的主因。也有人大致计算一下大气近70年气温逐渐暖化的曲线与SST的架次,航班数,及耗油量发展曲线的正相关是大过与世界工业发展或都市发展曲线的正相关的。

我个人比较赞同这一派的学说,也记得这一研究的方向在上世纪70年代只昙花一现就消声了,且二氧化碳排放影响全球暖化的研究也都没怎么继续下去。直到本世纪开始,因全球暖化较明显了,二氧化碳减排才变成显学。但如何减排变成了大国权力博奕斗争,和已开发国与开发中及未开发国家之间的政治角力问题。未来有关减碳标准,减碳分配,碳权交易,出口限制等等,无一不是会影响世界发展全局的大事,甚至是可能引发国际重大争议与矛盾,乃至战争的可能因素之一。

2017年我代表中华民国出席在伦敦召开的国际商会总会(ICC International Chamber of Commerce)年会的气候变化小组中发言,我提出与其花那么多精神时间去协商各国或各行业减碳,不如去协商逐步禁飞SST,空中交通只能用螺旋浆飞机或其他只在对流层中飞行的航空器,且也要限制其碳排放。如此协商必然容易得多,且监管便利又易行,降温效果又绝对明显。其实就是要让这世界在各方面都「慢下来」,人类才有救药,否则以现在发展的「速度」看,人类很快就会自取灭亡,陷入万劫不复之境!

我发言后,主席未置可否,只表示过去也讨论过SST的问题,但目标和针对性太明显,所以再研究吧。会后有代表私下对我说,你的看法也有很多人认同,但如讨论其实就是针对美法英德的波音和空中巴士两大公司,所以站在国际商会总会的立场不便表态。我才恍然大悟,一切这些科学上的问题其实都已变成活生生的国际政治角力斗争和商业利益的活靶。将来相关的协商,争议,是非,争斗真将不知伊于胡底。

我个人觉得言责己尽,倒也释然。虽然自美国普渡大学拿了气象博士后,只在巴西圣保罗大学当了五年天文与地球物理学院的教授,愧对气象学本身毫无贡献,仍愿以此文献给互不相识的真锅教授,并对他能开历史之先河,以气象学研究成果获诺贝尔奖的肯定与殊荣,表示由衷的祝贺。并对国内及全世界气象从业,教育,研究人员表示最诚挚敬意和谢意,您们的敬业精神,在风雨中的坚守岗位才能使近百年来气象学有如此飞跃的进步与发展。希望人类能真正找出解决各种自然问题的良方,走向永续发展的坦途。(作者曾任立法委员、中广董事长)

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