馴服暖化猛獸：CO2對抗記

推薦序　氣候研究原來如此精采　柳中明　
一本有人的溫度的書　李偉文　

前言　馴獸記
氣候變遷並不一向溫和
借用廢水處理經驗對付CO2
正視氣候劇變

第1章　追尋猛獸之旅
從金字塔湖展開旅程
小變化也有大影響

第2章　冰河期與軌道週期理論
冰河期研究的開端
軌道週期理論的推演
日照變化影響地球溫度
理論重獲肯定

第3章　對軌道週期理論的驗證與懷疑
沉積物岩心是驗證關鍵
CO2是冰河消融的原兇
一九七五年暖化趨勢捲土重來

第4章　探索CO2與基林曲線
溫室效應的生成
再發現CO2
基林曲線證實大氣中CO2增加
基林曲線的貢獻

第5章　碳到哪裡去了
海洋是CO2的歸宿之一
土地也能吸收部分CO2
對抗氣候猛獸越形迫切

第6章　海洋中的輸送帶
發掘格陵蘭冰層中的氣候紀錄
氣候與海洋研究匯成一氣
輸送帶運轉模式會影響氣候
氣候驟變之迷仍待解開

第7章　輸送帶停擺，氣候乍變
格陵蘭冰核紀錄是氣溫的指標
輸送帶停擺的原因
新仙女木期的大洪水
氣候驟變是事實不是理論

第8章　用不著擔心全球暖化
紐西蘭冰河是人造全球暖化的證據
更多全球暖化的證據及效果
把握時間因應全球暖化
 
第9章　融冰與海平面上升
冰河消融促使海平面上升
融冰速度有多快
冰河崩解是CO2濃度增加的警訊
全球冰層加速崩裂、流動與融化
降雪量不足難抵融冰入海
水世界的日子可能提早來臨

第10章　過去的大乾旱
水循環問題對非、亞影響更大
莫諾湖的乾旱事件
「大乾旱」
年輪是乾旱的好指標
用水是下一個問題

第11章　未來的乾旱危機
聖嬰與反聖嬰現象
珊瑚礁留下的紀錄
暖化是自然還是人為？
如何面對越來越乾燥的地球

第12章　綠能科技是解藥
石油產量仍在擴張
化石燃料還要再用幾個世紀
用「碳派」概念思考
綠能方案緩不濟急
控制CO2有望

第13章　擷取CO2清淨空氣
生物圈二號成功擷取CO2
為研發清淨空氣裝置爭取創投
碳酸鈉與碳酸氫納的妙用
「點源取碳」有技術困難

第14章　利用碳封存清除CO2
把CO2封存在海底
把CO2封存在地底
永久的解決方案：礦封存

第15章　搶救氣候大作戰
更有信心因應氣候變化
處理好CO2人類才得以永續生存

馴獸記

　　二○○二年某個春天的早上，布羅克的助理把每天為他列印的電子郵件影本與一封信一起交給他，那是一封郵局遞送的實體信，寄信人和布羅克一樣有把年紀了，認為實體信件才是正常的溝通方式，他名叫蓋瑞．康莫（Gary Comer），布羅克很快就知道他是郵購成衣商地角公司（Lands?End）的創辦人。康莫似乎很愛開著遊艇出航，尤其是前往北極海域，所以他才會寫信給氣象科學家。

　　康莫在信中提到，前一年的夏天，他把一百五十一英尺長的動力遊艇「騷動號」（Turmoil）開到格陵蘭島的外海。他和船友一時興起，決定看他們能不能航行西北航道，沿著加拿大北海岸一路開到阿拉斯加。康莫知道歐洲探險家花了四個世紀尋找穿過北極浮冰的航道，直到一九○六年羅爾德．亞孟森（Roald Amundsen）才終於找到。之前的多次失敗中，最慘烈的一次發生在一八四○年代，約翰．富蘭克林爵士（John Franklin）指揮的兩艘英國探險船在威廉王島外海浮冰區受困一年半，所有船員最後都不幸罹難，許多人想逃離，有些人慘遭飢餓的船友殘殺吞食。這些先例並沒有嚇阻康莫，因為他的遊艇上還有水上飛機，但是他萬萬沒想到自己可以在十九天內就直接穿過航道，幾乎毫無浮冰阻擋。那次令人錯愕的經驗讓他開始關心全球暖化的問題，從頭開始創辦一家年營業額二十億美元的企業，他想藉此身體力行。從他開始自修這個領域的知識以來，就時常耳聞布羅克的大名。布羅克早在一九七五年就率先預警大家全球暖化的危機，他來信詢問布羅克，是否願意盡早到芝加哥和他會面。

　　布羅克閱讀這封信時，正坐在拉蒙特—多爾蒂地球觀測站的辦公室裡，辦公室就位在哈得遜河畔，紐約市北方十英里處，他已經在這裡任職四十幾年了。

　　布羅克回信告訴康莫，他仍有教職在身，至少兩週內無法到芝加哥一趟。幾天後，他接到電話告訴他：康莫沒辦法等那麼久，他想親自登門拜訪。他們在紐澤西天納弗里（Tenafly）的柯林頓旅社會面，共進早餐。那裡離布羅克的住家不遠，也離康莫噴射機降落的機場不遠。結果科學家和億萬富翁就此一拍即合，兩人沒差幾歲（康莫生於一九二七年，布羅克生於一九三一年），都是出生自芝加哥的勞工家庭，康莫從未讀過大學，兩人都是有話直說的直腸子，在各自的領域中都是頂尖的行家，也都痛恨官僚文化，甚至連最愛的早餐也一樣，他們都愛半熟煎蛋。

　　康莫穿越西北航道後，就把地角公司轉手讓人了，後來他又診斷出罹患末期的攝護腺癌。他想為氣候做點事，而且動作要快。布羅克本身一直在思考退休這件事，康莫的熱情讓他為之一振。後續四年，康莫以毫不官僚的方式運用自有資金贊助氣候研究：贊助科學家召募研究生或博士後研究人員進行研究。由布羅克挑選這個領域的指導老師，為研究設定科學重點。在這個過程中，康莫建議布羅克寫一本通俗的氣候書籍，布羅克覺得他需要科普作家的協助，他很喜歡庫齊格探討海洋學的作品，所以邀他一起寫書，於是他們便合力完成《馴服暖化猛獸》一書。

　　氣候變遷並不一向溫和布羅克研究氣候至今已逾半個世紀，最擅長的領域是研究過去氣候變遷的方式。他一輩子的研究剛好和人類製造全球暖化問題的時機不謀而合。一九五五年夏天，布羅克還在研究所就學，他率先蒐集冰河期末的放射性碳定年數據，當時查理．大衛．基林（Charles David Keeling）第一次測出大氣中二氧化碳（CO2）的可靠濃度。沒幾年，基林就宣布CO2的濃度升高，此後CO2濃度更是隨著化石燃料的使用持續上升。最近幾年上升速度加快，主要是因為煤力發電為主的中印兩國經濟突飛猛進，再加上工業化國家並未約束廢氣的排放所致。

　　這方面的研究量也跟著一起增加，氣候科學的研究在複雜與專業度上，和布羅克當初入行時相比已不可同日而語。一九九○年起，全球各地數百位科學家所組成的跨政府氣候變遷小組（Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC）追蹤大量的證據，這已不是單一科學家可以獨自完成之舉。二○○七年最新的研究顯示，地球正在增溫，過去十二年間，有十一年高居一八五○年來最熱的十二個年頭。研究的結論中有九成以上，確定暖化是釋放溫室氣體造成的，所以這個問題還會持續下去。IPCC檢視十幾個電腦模型的預測，做出「最佳估算」：二一○○年時，地球平均溫度將會上升攝氏一．八到四度，增溫多寡將視未來CO2的排放量而定。IPCC鄭重指出，從上次二○○一年發表報告以來，這項議題已經變得「更值得大眾關切」。

　　對過去幾年關切新聞的人來說（例如北極冰帽的迅速融化、格陵蘭與西南極洲冰河加速入海、澳洲與美國西南部等地的嚴重旱災），IPCC的鄭重聲明似乎還過於保守。IPCC是個規模龐大的委員會（這也是布羅克刻意與它保持距離的原因），和多數委員會一樣都極其保守，正因為他們不是杞人憂天，反應通常比科學研究慢一步，所以提出的這項聲明也變得格外重要，尤其他們並沒有完整透露最值得關切的一大議題：IPCC稱之為「大規模異常的風險」；布羅克的說法比較生動，他稱之為「溫室裡的逆襲」（unpleasant surprises in the greenhouse）。

　　那句話是一九八七年布羅克在《自然》（Nature）雜誌上發表文章時提出的，當時他已經對未來氣候的發展憂心忡忡。那時的電腦運作不像現在那麼快，氣候模型也沒那麼進步可靠，但是簡單的物理學已經可以明顯證明氣溫會隨著大氣CO2濃度的增加而升高。最令布羅克與其他研究人員憂心的不是電腦預測的資料，而是他們開始從格陵蘭的冰核（ice core）與大西洋的海底沉積物所蒐集到的證據，也就是過去氣候變遷的扎實紀錄。布羅克致力投入的研究一再證實：氣候並不穩定，彷如喜怒無常的猛獸，容易驟然生變。

　　在最後一次冰河期的尾聲，格陵蘭的氣溫在幾十年內就升至目前的平均溫度（約升了攝氏二十度），然後維持了一千年左右。類似的氣溫驟變在冰河期一再出現，布羅克認為把熱氣送到北大西洋的環球洋流系統就像輸送帶一樣，氣溫驟變是輸送帶突然堵塞或暴衝所造成的。在暖化的世界裡，冰河期的氣溫驟變不會再以同樣的方式發生，輸送帶不太可能在下個世紀停擺，但是氣候系統中可能還有其他開關是我們所不知道的。

　　目前為止我們只能推測它們是什麼，以及切換這些開關的因素是什麼。康莫開「騷動號」時行經的北極冰帽看起來在未來幾十年內一定會消失，這些冰帽完全消失時，整體氣候會如何改變？格陵蘭或西南極洲冰層的穩定性有多高？如果其中一個融化了，海平面將會上升五到七公尺。世界許多大城市都會淹水，包括倫敦、紐約、上海等地；金夏沙（剛果首都）、拉哥斯（奈及利亞第一大城）、孟加拉等地就更不用說了。如果海平面上升是像IPCC假設的那樣，是在一千年內逐漸發生，居民還有時間可以適應或遷居。如果其中一個冰層在一兩百年內就會崩解，這議題就更值得大眾關切了。

　　布羅克對科學的一大貢獻，就是主張氣候變化不是一向溫和的，而是在截然不同的狀態間突然切換。換句話說，套句流行詞彙，就是有引爆點（tipping point）的意思。布羅克天性並不悲觀，但是那樣的領悟讓他覺得未來前景黯淡。溫室氣體的大量排放就像把氣候推向連串引爆點一樣，如今看來似乎不可能遏止。雖然有京都議定書、雖然近來全球暖化議題受到大眾關注、雖然IPCC最近和高爾一同獲頒諾貝爾和平獎，但是溫室氣體仍然持續增加。從布羅克開始思考氣候驟變的議題以來，二十五年後的今天，太陽能板與風車已經變成某些地方習以為常的景觀，但是它們只占全球能源供給的一小部分而已，化石燃料的消耗仍持續增加。

　　借用廢水處理經驗對付CO2

　　那本身並不是一件壞事，全球暖化問題雖然迫切，但還不是多數人類面臨的最迫切問題，窮困才是。化石燃料讓工業化國家的人民擺脫貧困，讓一般市井小民也能過著工業化前的貴族生活。能源使用與生活品質的關聯（以嬰兒死亡率、壽命長短與識字率等指標來衡量）在達到特定發展門檻後就不再相關了，例如西歐僅一半的能源用量也可以和美國過得一樣好，但是在達到那個門檻之前則有直接密切的關聯。由此可見，未來數十年不管工業化國家採取什麼對策，全球化石燃料的使用都只會增加、不會減少。中國目前每人的能源用量約是德國的四分之一，印度約是德國的八分之一，但中印兩國的人口占全球總人口的三分之一強，當他們的生活達到西方國家的水準時，化石燃料用量勢必會暴漲，因為在可預見的未來，化石燃料仍是最便宜的能源來源。

　　燃燒化石燃料並不糟糕，糟糕的是把廢氣排放到大氣中。這和進食很像，進食本身並不是壞事，我們體內消耗食物時，也會產生廢物，幾百年來，我們都是隨意排放，但是隨著人數增加，化糞池與廁所太靠近井邊，歐美城市不僅得時常忍受臭氣沖天，還常發生傷寒與霍亂等傳染病。如今，貧困國家的數十億人民仍飲用汙染的水。世界衛生組織估計，每年都有六十萬人死於傷寒，但富國已蓋好下水道與汙水處理廠，所以幾乎已經完全消弭這些疾病。

　　想避免地球繼續暖化，就必須想辦法為CO2建造類似汙水排放系統的機制，如今讓布羅克重新燃起希望的是，這項任務看起來是可行的。在本書最後一章，我們將為碳處理系統提出一套遠景，這套遠景是以布羅克的同事克勞斯．雷克納（Klaus Lackner）的研究為基礎，在煤力發電廠的煙囪裡一網打盡CO2，不讓它釋放到大氣裡。這項技術已經存在，只不過成本仍太高。目前世界各地有很多地方都在測試地底「隔絕」CO2的技術，結果看來大有可為。

　　雷克納的遠景最近才剛在亞利桑那州土桑市的倉庫裡展現雛形：那是一台為周遭空氣排除CO2的清淨器。那樣的設備是必要的，因為我們製造的CO2大多來自汽車與飛機，我們不太可能像在馬車末端綁上袋子一樣，在汽車的排氣管或噴射引擎上安裝一網打盡廢氣的裝置，因為每台交通工具所排放的CO2太多了。但另一方面，由於CO2會迅速和大氣融合，所以我們從哪裡移除CO2並不重要，只要可以削減釋放到大氣裡的CO2，大家都能受惠。如果我們可以找到經濟實惠大規模潔淨大氣的方法（背後的科學原理並不複雜），或許有一天，不僅可以阻止大氣內CO2濃度的攀升，甚至還可以回歸我們想要的境界。

　　這種彷如烏托邦的幻想聽起來好像是很浩大的工程，但是以前潔淨汙水也是一大工程，如今我們視為理所當然的許多基礎建設，其實都是沒多久前才落實的。一九六○年代，美國的多數汙水還是直接排放到河裡與海中，自從一九七二年尼克森通過淨水法案以後，美國已在汙水處理設備上投資超過兩千億美元，其中有一千多億來自聯邦政府。即使時至今日，很多水道還是不乾淨，但是這一路走來，我們已有長足的進步。

　　十九世紀中期，美國建造第一座市區下水道系統時，有很多人還是對下水道抱持懷疑的態度。有段時間科學上顯示，下水道與疾病之間的關聯還不太明朗，當時巴斯德（Pasteur）與柯霍（Koch）才剛確立傳染病是由細菌引起的理論。即使後來科學論點確定了，有數千人已因用水不潔而身亡，但還是有部分人強烈主張老式化糞池就已經足夠。不過最後，質疑下水道的人終究還是消失了，有些顯然是罹患傷寒與霍亂而死的。如今美國人和其他已開發國家的人一樣，他們也逐漸接受這種觀念，認為自己無權任意排放廢物，應該付費妥善處理廢物。

　　大眾對CO2的看法似乎也有類似的變化。美國每年排放的CO2量約六十億噸，只占美國下水道汙水量的十分之一。清除CO2是一大工程，但是如果我們下決心去做，並沒有那麼大不了。

　　正視氣候劇變

　　最終而言，當然是完全不排放CO2最好，太陽能、風力、核融合能源（fusion energy）或許可以幫我們達成那樣的夢想，但是在本世紀，我們無法寄望那種情況發生，化石燃料年代也不太可能就此結束。不過研究過去氣候的資料顯示，我們現在就該遏止大氣的CO2濃度持續上升。懷疑論者往往會以氣候會自然變化為由，藉此自尋安慰，彷彿這樣可以反駁人類正在迅速改變氣候的事實，或意指氣候變化必然是溫和的一樣。如果你也和布羅克一樣探索冰河期那麼久，又深入探究冰河期的氣候劇變時，你就不會認為氣候的自然變化是溫和的了。

　　對冰河期有興趣的研究人員大多擁有《瓦力眼中的冰河世界》（The Glacial World According to Wally）一書，這是布羅克為學生撰寫的非正式教科書，他自費出版，並以成本價賣給讀者。幾年前他寫了另一本書，封面是一幅漫畫，上面畫著一位戴著眼鏡、一頭亂髮的小男孩，有點像布羅克，但其實是代表一般人。那名男孩拿著一根寫著CO2的棍子，戳著名叫「大規模異常」的噴火龍，那本書的書名就是《化石燃料CO2與氣候猛獸》（Fossil Fuel CO2 and the Angry Climate Beast）。

推薦序一

　　氣候研究原來如此精采

　　台灣大學全球變遷研究中心主任∕柳中明

　　這是本讓人無法停止閱讀的好書，譯者流暢的文筆，配合原書講故事式的述說方式，讓科學解惑過程變成像偵探小說一般精采。本書的內容提供了許多目前視之為氣候定論的解析，更讓人窺見一九五五年時二十三歲年輕小伙子，如何變成古氣候研究學者中的菁英、今氣候變遷的警覺者，與未來氣候猛獸的控制先驅者！

　　本書是以瓦勒斯．布羅克的一生研究為基礎，逐步說明每十萬年一次冰河面積大擴張的現象，是如何被發現、理解與證實，更探究大氣中二氧化碳測量的方法，解說基林曲線的取得與影響，分析空氣中碳進入海洋的過程、海洋溫鹽環流的機制，以及突然氣候變化的理論，氣候持續暖化的必然，冰棚融解如何造成全球海水位上升，各地氣候異常發生的趨勢，特別是某些特定區域的長期大乾旱是否會成真，以及綠化、減排甚至吸存空氣中過多碳的管理與科技發展。

　　很驚人的，布羅克在每一個新議題出現前後，都扮演著相當重要的關鍵研究學者角色。他的努力不僅讓他在其專業的地質領域中，成為佼佼者，更影響其他地球科學領域，當然更影響到因應氣候暖化的政策形成，以及吸存碳的科技發展。

　　專業的科學解說，卻以平實的科普敘述方式鋪陳，應該可以讓許多想了解但卻不願面對冰冷學術論文者，一窺究竟。或許，許多讀者習慣閱讀言情小說、偵探小說、科幻小說、勵志文集、心情小品等，打發時間。本書可以閱讀名人傳記與科學偵探的心情來品嘗，特別是所述說的事件都是發生在不到六十年內，確實具有相當重要的氣候研究影響角色。

推薦序二

　　一本有人的溫度的書

　　荒野保護協會榮譽理事長∕李偉文

　　這幾年，在國際各種媒體或各國政治人物口中最流行的用語，大概就是全球暖化、氣候變遷，以及節能減碳。因此市面上，也出現了數以千百計的書，告訴民眾該做哪些事，電視新聞也不時恐赫著大家。可是，當一個訊息不斷被重覆播送之後，人是會麻痺掉的，甚至會失去對事件本身意涵的真實體會。

　　因此，在眾多有關暖化的訊息與資料當中，這是一本非常有意思，也很好看的書。溫室效應是科學問題，也是政治議題，更是將影響我們未來生活的決定性因素，可是作者卻像是在寫文學小說，用好萊塢影片劇本構架的形式，敘述這段歷史，也就是二氧化碳在全球暖化扮演的角色，從發現到確定的數十年崎嶇有趣的歷程。

　　我總覺得，現代人對於科學研究總是太重視結果，往往輕忽了過程，更不用提過去令人困窘的失敗歷史。這本《馴服暖化猛獸》把科學發現中的機遇，甚至誤打誤撞的幸運，都有很真實且生動的描述，因此，這可以說是一本充滿人的溫度的精采科普書籍。

　　對於生長在台灣的我們而言，全球暖化是一場迫切的危機，很希望大家能在看完這本書之後，能更真實地理解這個議題，並且採取一些行動。台灣總人口的年平均碳排量是亞洲各國第一名，若再不採取國際能夠接受的溫室氣體減量措施，很有可能在不久的將來遭受國際社會的抵制。

　　這幾年來，全世界各國莫不卯足勁，在為進入「碳管制」的時代而努力，可是台灣從政府到民眾，不僅沒有降低二氧化碳的排放，還年年急速增加（這十年增加了一倍以上），名列全球二氧化碳成長第一名。每人平均的排放量，也高居全世界第四，是全球平均值的三倍（若以城市的排放人均數而言，高雄是全世界碳排放第一名，比全球平均數還高八倍）。

　　碳排量大，意思就是能源消耗量大。台灣能源消耗多，卻沒有相對應的經濟成長與國民所得，意思就是，台灣的能源使用效率非常的差（甚至比我們常批評「高汙染、低效率」的中國大陸，還差百分之四十）。

　　當不久的將來，進入高油價以及「受排碳限制的世界」裡，能否減碳已經成為企業與國家競爭力決勝的關鍵。

　　同時，對於氣候會怎麼改變，以我們個人的力量，或是政府，甚至對於全人類來說，似乎都是艱困的挑戰，但是無論如何，我們的確必須增強面臨危機的應變能力！縱觀歷史，人類社會敗亡的原因，大致來說，自殺的成分多於他殺！

　　而一個社會的應變能力，取決於政治、經濟和社會制度，以及文化價值觀，這些的確都是我們每一個人，每個團體或機構，都可以努力而加以改變或塑造的。

　　只要我們願意改變生活方式，願意給政客們壓力，當然，還要祈禱，祈禱我們有改變的力量，並且一邊祈禱，一邊行動！