50多年前，他为何能精准预测气候变暖

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近几年这样的热搜频频出现：连续数月气温创历史新高；今年是最热的一年；2024年，出现了63年来最热三伏天……难道每年都‘最热’吗？”

“未来你很有可能每年都会听到类似的说法——‘今年是最热的一年’。”

面对记者的提问，中国科学院大气物理研究所研究员魏科的回答幽默中带着严肃。

今天，公众大多知道了全球变暖背后的罪魁祸首是温室气体，也切身感受到天气一年比一年热。但在三四十年前，二氧化碳浓度增加导致气温升高的预测还不被大多数科学家认可。50多年前就得出“二氧化碳翻一倍，气候升高2.4℃”的日裔美籍科学家真锅淑郎，直到2021年他90岁那年才因此获得诺贝尔物理学奖。

为什么我们的地球会变暖，为什么二氧化碳浓度的增加是全球气候变化的主因，真锅淑郎是如何量化预测的？近日，国内引进出版了《气候变暖与人类未来》一书，该书源自真锅淑郎在美国普林斯顿大学讲授研究生课程时的讲稿，其中对气候变暖问题进行了详细阐述。

靠天赋、靠高效率的科学家

90岁才获得诺贝尔奖的真锅淑郎并非是大器晚成的科学家，实际上，量化预测气候变暖是他30多岁时做出的成果。“他是思维非常敏锐的科学家，靠的是高效率。”在《气候变暖与人类未来》的序言中，中国科学院院士吴国雄这样评价真锅淑郎。

吴国雄认为科学家有两种类型：一种是很勤奋的科学家，一天工作十几个小时；一种是依靠天赋和思维敏锐度的科学家。真锅淑郎就属于后一种。1989到1991年，吴国雄以高级访问教授的身份在美国普林斯顿大学访问，真锅淑郎是当时负责联系与合作的顾问。两人经常在一起吃饭，吃完饭会从校园到食堂散步一段路。吴国雄说真锅淑郎几乎每天下午都要游泳和跑步，生活非常有规律，花在运动和生活上的时间不少。

在普林斯顿大学，几乎每周有一次学术报告，真锅淑郎都会参加。每次真锅淑郎都坐在第一排，斜靠着椅背，有时候闭着眼睛，看着像在睡觉但实际上不是，因为他睁开眼睛问问题的时机非常精准。“此时往往是普林斯顿大学学术讨论的高潮和精华。”吴国雄说。

“生活中的真锅淑郎更像是武侠小说里的‘老顽童’，风趣幽默又纯真开朗，给大家带来了很多快乐。”本书的译者之一魏科说，“朋友圈里流传着他的一则逸事，据说退休后，他不喜欢别人寄信过来打扰自己，就做了一个刻有‘已逝’（Deceased）的图章，把来信盖章退回。可以想见收到退信的人是多么哭笑不得。”

极简模型实现“最复杂”的预测

真锅淑郎获得诺贝尔物理学奖的原因是“为地球气候进行物理建模，量化其可变性并可靠地预测全球变暖”。在上世纪60年代，真锅淑郎是如何做到的？他将全球气候变化这一极其复杂的过程用简单的方法处理，在有限的计算条件下，把整个地球大气简化为一个18层的“单柱模式”。

魏科解释到，在地面上只有一个点，向上伸展到平流层高层，垂直分为18层，仅考虑太阳辐射、长波辐射、向上热通量、对流的垂直输送过程。这种极致的简化抓住了地球能量平衡的主要过程，即从太阳获得短波辐射，再通过长波辐射和各种热量输送过程，将能量传输到全球，最终达到地气系统的能量收支平衡状态。

二氧化碳致气温升高的过程，就是通过吸收地面发射的长波辐射，像被子一样盖住地面，使得地球无法释放长波辐射能量，从而导致底层大气变暖。

真锅淑郎用三组模拟实验进行验证，在300ppmv的标准二氧化碳浓度条件下，地表温度为15℃，与全球平均地表温度观测值相近。随着大气二氧化碳浓度翻倍至600ppmv，不仅地表温度升高了2.4℃，而且整个对流层温度都升高了。相反，当二氧化碳浓度从300ppmv减半至150ppmv时，地表温度降低了 2.3℃。这是国际上首次定量评估了二氧化碳对全球变暖的贡献。