地球上的生命度过了巨大的变化,有许多物种现在活着,其中一些在全球气温比现在高得多,很多稳定的气候可以支持丰富的生活水平。但大量的物种灭绝的气候变化。今天地球大约是4 - 5°C比在最后一个冰河时代,暖和曼哈顿下一英里的冰的时候,所以小的变化可以极大地问题。气候变化,而不是实际的水平在允许范围内,是给生活带来麻烦——适应不是即时的,“大灭绝”强调。
信息从许多科学熊灭绝的原因和后果,在化石记录中看到——气候变化。证据组成的空气被困在岩石的形成,建立煤炭和石油存款从古老的热带森林,在冰核的长期数据,和多次冰期揭示了运动的巨石从他们的起源,共同揭示了一个广泛的过去的气候——从很冷很热(见,例如,霍夫曼和施拉格2000),和非常wet.1非常干燥
气候科学
许多气候图是很好理解的关键成分,即使太阳,地球轨道和倾斜,其大气,土地,和全球海洋“传送带”系统是复杂的互动过程。能量平衡模型描述传入的,外向的,热量的传递太阳和各层次之间的大气、陆地和海洋,基于已知的物理(保护)法。这四个最重要的温室气体是水蒸气(H2O),二氧化碳(CO2),一氧化二氮(一氧化二氮)和甲烷(CH4),其中前两个是生活的基础。的科学建立了大气中温室气体的影响在气候变化成为一个问题。2美国国家科学院(2008)提供了一个清晰的解释为什么地球将是一个冰冻的球没有浓密的大气层,温室气体,还提供了一个优秀的接收和发射不同波长的紫外线和红外线,以及最近的相对重要性。
所有四个温室气体增加从人类活动,以不同的速率和农业的起源以来约10000 - 12000年前,慢慢开始,现在快得多。3他们改变气候等增加问题。
气候变化和5亿年的物种灭绝
化石记录显示背景灭绝,“时间轴”爆发的主要地质边界。图1显示了海洋生物灭绝,厘米=寒武纪;O =奥陶系;S =花纹;D =泥盆纪;C =石炭系;P =二叠纪;Tr =三叠纪;J =侏罗纪;和K = Cretaceous.4
图1。海洋动物属物种灭绝(百分比),数百万年前
资料来源:维基百科。
寒武纪之后的第一次大灭绝发生在约4.4亿年前,可能由于全球变冷(这里所有日期是圆形为简单起见)。第二个在大约3.75亿年前植物在陆地上的迅速蔓延,减少大气中的二氧化碳的光合作用,所以导致冷却。第三个和最差,在二叠纪-三叠纪(P / Tr)边界大约2.5亿年前,消除约80 - 90%的海洋居民,和70%的植物,动物,昆虫(见1996年欧文,2006)。气温高出6°C今天结束,可能从甲烷释放相对浅海通过岩浆流创建西伯利亚陷阱(见Heydariet al。2008年和2006年病房)。第四个大约2亿年前灭绝的恐龙在侏罗纪的生态位,打开全球变暖可能通过释放天然气水合物的诱导。第五,最著名的大灭绝发生在白垩纪—第三纪(K / T)边界,大约6000万年前,当大多数恐龙灭绝(除了禽流感的后代)。煞有介事地归因于一个外星人影响诱导快速气候变化,尽管在印度德干地盾的形成也起到了一定作用,今天气温高出4°C(见Prothero 2008)。
梅休et al。(2009)表明,全球生物多样性的陆地和海洋环境与海洋表面温度,生物多样性是相对较低的温暖时期(1993年也看到克拉克)。所有五次大规模物种灭绝与气候变化有关。被剧烈的变暖灭绝的可能机制是含氧水之间chemocline上面和缺氧的水下面随温度上升(见,例如,Riccardiet al。2007)。当chemocline到达水面,古生菌和厌氧细菌,如绿色硫细菌、增殖并产生硫化氢(H2S),由于其毒性与氰化氢。碳同位素证据chemocline的向上偏移在二叠纪灭绝,与大量增加光养硫细菌取代藻类和蓝细菌,符合海洋生命的巨大损失。与二氧化碳,硫化氢是比空气重,所以有一个表面积累的倾向。黑海的最近的行为揭示了chemocline可以上升的速度和缺氧层达到表面,虽然这是由于化肥流失,而不是全球变暖本身,也更容易纠正(看到梅伊2006)。
目前的证据:温室气体的增加
什么是大气中二氧化碳当量的积累的证据吗?记录在夏威夷的莫纳罗亚山自1958年由查尔斯·基林表明二氧化碳的增加的趋势,大的季节性变化,如图2所示(a) (ppm, ppm),在面板(b)记录的趋势每年二氧化碳的变化,(c)显示了全球平均地表温度偏差,和(d)显示海洋热含量偏差为0 - 700米。
图2。(一)莫纳罗亚山二氧化碳数据;(b)年度二氧化碳的变化;(c)表面温度;(d)海洋热量
来源:二氧化碳——美国气象局和国家海洋和大气管理局;温度-汉森et al。(2010);海洋热含量-莱维图斯et al。(2009)。
172 - 300 ppm的大气二氧化碳水平深冰芯中发现过去800000年来超过400 ppm(见2010斯克里普斯二氧化碳项目)。大气中的甲烷在时间(见Loulergue也翻了一番et al。2008),最近有大量增加的一氧化二氮如上所述。大气是一个关键的毯子,但它是一个薄,如图3。
图3。升起的太阳突出了地球大气的薄层
来源:美国国家航空航天局/ SPL来自国际空间站的照片。
它的成分可以改变任何稳定的气体吸积(见,例如,国家科学院2008)。
因此,全球气温逐渐上升高方差的随机趋势,打击了许多影响如图2 (c)所示(见气象局2008年和2013年Pretis和艾伦)。海洋热含量也在不断上升。这两个趋势与北极冰融化的增加相一致。虽然海洋吸收二氧化碳,可以吸收更多的(森林),不利影响了海洋生物(见2007石)-酸化浮游生物和无脊椎动物的增长放缓,这是海洋食物链的基础。低pH值可以防止硅藻和珊瑚礁形成碳酸钙外壳。此外,海洋吸收二氧化碳最初,一些泄漏到大气中,认为苏打水启封。自人类活动显然是负责额外的排放,它负责随后的温度变化,伴随着增加的速度灭绝(见2014年世界自然基金会)。
经济分析可能的角色
有一个巨大的经济分析文学相关的气候变化的许多方面(见古尔德和Pizer 2006概述)。一个关键方面是有不确定性的长期演化环境,大灭绝的关系,和现在的证据如何快速全球温度变化应对温室气体——有许多“未知的未知”(见,例如,2009年和Ceronsky Weitzmanet al。2011)。但是如果你不确定蒙着布的一篮子是否真的有一个坚实的基础,担心把你所有的鸡蛋,有潜在的严重风险许多地球上的生命形式,所以减轻气候变化的经济学问题。
突然变化不仅仅是一个更快速的版本逐步改变,符合证据从过去的大灭绝;相反,需要不同形式的分析,讨论了亨得利和Mizon (2014)。大部分股票的大气温室气体将持续了几千年,所以气候变化不是一个容易可逆过程,物种灭绝也不会永久地改变生物多样性。有许多潜在的“临界点”快速变化,相当于全球温度分布的变化(见莱顿et al。2008年和2010年Katz)。我在亨得利的类比(2011)汽车加速的山没有停止,面对一个未知的未知距离下降。你:
(一)折现未来的以后再决定何时跳;
(b)希望救援会出现;
(c)跳出现在当你可能生存目前速度?
下降是潜在的大规模灭绝如果缓解太延迟了。作为传统的跨时期的数学评估失败分布转变时,选择“折现率”远不如组织技术或相关社会救助,或者现在开始缓解。
奖应对气候变化
刺激第一的一个方法是创建一个大型全球基金奖在实现预定义的目标,如廉价的碳捕捉和封存,高效non-carbon-producing能源系统,一个生物体吃二氧化碳生产燃料,等等。过去的成功的例子,和便宜,奖品解决主要问题有:经度问题,哈里森的天文钟解决;斯蒂芬森的Rainhill试验发明了他的火箭;或最近,美国国防部高级研究计划局大挑战奖机器人车辆穿越莫哈韦沙漠的不到10小时,而只用了2年时间四个完成241公里竞赛时间;和安萨里X奖10美元的飞船让人类两个亚轨道飞行,这是实现在十年。人类并不缺乏想法,其中一些可能是突破性的技术。虽然专利也对气候变化为技术创新提供激励,强调的“双外部性”大厅和赫尔默(2010)(包括环境和知识外部性)让他们的吸引力,而且可能难以保护知识产权的重大进展,解决气候变化关键驱动力。
过去的环境谈判
关于第二、社会救援,有许多有关过去的减排谈判,其中大部分在当时就引起了强烈反对虚假断言的“减排成本高”——然而没有显著的影响在任何一个国家的国民生产总值。“清洁空气行动”导致主要减少空气污染,但伴随着大声抗议高成本。所谓的“囚徒困境”在国际集体行动”只适用于小国家不伤害自己的气候,但对清洁空气,许多大型独立国家立法。同样限制减少酸雨的二氧化硫(SO2)排放,虽然又独立的国家立法面临严重的反对。帕里et al。(2014)强调单方面的潜在国内健康和效率效益二氧化碳减排。
氯氟碳化合物(含氯氟烃)当所谓的惰性发生破坏臭氧层的氯的释放辐射,他们在1987年的蒙特利尔议定书,迅速消除同意生产的帮助下被限制为几个球员,和一个小的多边基金1.6亿美元来帮助发展中国家。臭氧层已经似乎正在缓慢复苏,但替代氯氟烃,hydrochlorofluorocarbons,似乎和氟强大的温室气体,莫利纳et al。(2009)提出基于《蒙特利尔议定书》以减轻日益严重的问题。在每种情况下,有输家老在新产业,但受益者,和谈判人员致力于减缓气候变化应该强调早期进入者的优势刺激新产业。
可交易的许可、税收和能源效率标准
第二个和第三个,现在开始缓解,主要有不同的速度实现。拍卖理论(见证其对英国产生巨大影响的3 g拍卖-看到Binmore和克伦佩雷尔2002),机制设计,和税收都发育良好,尽管他们的名声“大规模杀伤性金融武器”,是现代金融理论的潜在作用在设计选项和许可。麦基宾和Wilcoxen(2002),例如,提出排污权交易和税收的组合来减少排放。谨慎的分析建议是必要的,以确保激励正确对齐和合理估价,不产生“替代”监管领域,并且不破坏最贫穷的生活水平(见2009克伦佩雷尔)。这些要求,但并不是不可行的,需求。另一个快速影响政策是通过强制“最佳实践”的能源效率标准运输、建筑和家电,以及在所有的能源生产和分销模式,随着时间的推移与需要改进(见,例如,哈维2014)。然而,累计排放量确定温度,所以减少碳排放的政策帮助,但并不是一个完整的解决方案(见艾伦et al。2009)。
结论
经济分析提供了许多见解——外部性需要定价或监管,以及全球气候变化是有史以来最大的外部性。所有方法都受到突然的变化和由此产生的未知的可能性的不确定性分布转变时,让行动更迫切,以避免未来可能的变化。适应是没有意义的,如果食物、水和土地资源变得不足。相反,缓解步骤不需要昂贵的,并可能刺激创新。国际谈判更有可能成功如果最大的球员第一次在自己的县或团体——也为他们的社会随着新技术的发展创造了机会。
地球将生存人类做的事情,关键的问题是目前气候变化对居民的影响。什么都不做是一个冒险的策略是否有潜在的巨大成本的初始行动的成本很小。现在明显的时候,明显的行动的许多低成本实现减少温室气体排放(见2008年斯特恩一个列表),以防。
引用
艾伦,M R D J框架,,C霍亭福特博士C D琼斯,J劳,M Meinshausen,和N Meinshausen (2009),“气候变暖引起的累计向一万亿吨碳排放”,自然458:1163 - 1166。
阿伦尼乌斯,年代(1896),“在碳酸的影响空气的温度”,伦敦、爱丁堡和都柏林哲学杂志和科学期刊(第五系列)41:237 - 275。
Bellwood P (2004),第一个农民:农业社会的起源牛津大学:布莱克威尔。
Binmore K和P克伦佩雷尔(2002),“有史以来最大的拍卖:英国的销售3 g电信许可证”,经济日报112:C74-C96。
Ceronsky, M, D Anthoff, C·赫本,和R S J托尔(2011),“检查价格标签在灾难:碳在非线性气候响应的社会成本”,ESRI工作论文392,经济和社会研究所,都柏林。
钟,学位,B Soden B J孙,施和L (2014),“上层对流层湿润响应人为气候变暖”,美国国家科学院院刊》上111 (32):11636 - 11641。
克拉克(1993),“海洋温度和灭绝:生理学家的观点”,古生物学19日:499 - 518。
欧文,D H(1996),“大规模灭绝的母亲”,科学美国人,275 (1):72 - 78。
欧文,D H (2006),灭绝:地球上的生命如何近2.5亿年前结束,普林斯顿:普林斯顿大学出版社。
古尔德,L H和W Pizer (2006),“气候变化的经济学”,为未来资源06-06讨论论文。
大厅,B H和C赫尔默(2010),“专利保护的作用(清洁)技术转让”,圣克拉拉电脑和高科技法律期刊26日:487 - 532。
汉森J R鲁迪,M佐藤,和K罗(2010),“全球表面温度变化”,地球物理评论48 (4)。
哈维,H(2014),“如何设计能拯救地球”的政策,INET研讨会,牛津马丁学院,牛津大学10月6日。
亨得利,D F(2011),“气候变化:从遥远的过去对我们未来的教训”,在迪茨,J米奇,和C Oughton (eds),的政治经济环境伦敦:劳特利奇:19-43。也可用牛津大学的经济学讨论文件485。
亨得利,D F和G E Mizon(2014),“不可预测性在经济分析、计量经济建模和预测”,计量经济学杂志182:186 - 195。
亨得利,D F和F Pretis(2013),“人为影响大气中的二氧化碳”,在R Fouquet, R(主编),手册在能源和气候变化切尔滕纳姆:爱德华。埃尔加:287 - 326。
Heydari E、N Arzani和J Hassanzadeh(2008),“地幔柱:看不见的连环杀手-应用二叠纪-三叠纪边界的大灭绝”,古地理学、古气候学、古生态学264:147 - 162。
霍夫曼,P F和D P施拉格(2000),“雪球地球”,科学美国人282:68 - 75。
联合国政府间气候变化专门委员会(2013),2013年气候变化:物理科学基础、剑桥和纽约:剑桥大学出版社。
Katz, R W(2010),“极端气候变化的统计数据:一篇社论文章”,气候变化100:71 - 76。
倾覆,C D, T P沃尔夫,M惠伦和J van der Plicht(1995),“年际极端自1980年以来,大气中二氧化碳的加息”,自然375:666 - 670。
克伦佩雷尔,P (2009),“在气候变化问题上的首要任务是什么?”,H-J舍恩胡贝尔,M莫利纳N Stern V Huber和S Kadner (eds),全球可持续性——诺贝尔的原因》,剑桥:剑桥大学出版社:231 - 240。
莱顿T M H, E Kriegler J W大厅,W在埃博拉病毒病,拉姆斯托夫,舍恩胡贝尔和H J(2008),“引爆元素在地球的气候系统”,美国国家科学院院刊》上105 (6):1786 - 1793。
莱维图斯,年代,J安东诺夫,T波伊尔,R Locarnini, H·加西亚和Mishonov (2009),“1955 - 2008年全球海洋热含量的最近揭示了仪表问题”,《地球物理研究快报36 (7)。
,Schilt Loulergue L R Spahni, V Masson-Delmotte T Blunier B Lemieux J-M Barnola, D雷诺现象,T F储料器和J Chappellaz(2008),“轨道和millennial-scale大气CH4的特点在过去的800000年里”,自然453:383 - 386。
梅休P J, G B詹金斯,T G本顿(2009),“一个长期的全球气温和生物多样性之间的联系,在化石记录中筹措和灭绝”,《皇家学会学报B275 (1630):47-53。
麦基宾,W J和P Wilcoxen(2002),“气候变化政策经济学的作用”,《经济视角16:107 - 129。
梅伊,L(2006),“振兴死区:我们如何才能恢复沿海海域被失控的植物和藻类的生长引起的人类活动?”,科学美国人295:78 - 85。
气象局(2008),“气候变化——大局”,讨论论文,气象局,英国埃克塞特。
莫利纳,M, D, K M Sarma S O安徒生,V拉马纳坦,和D Kaniaru(2009),“减少突然气候变化风险使用《蒙特利尔议定书》和其他监管行动补充削减二氧化碳排放”,美国国家科学院院刊》上106 (49):20616 - 20621。
国家科学院(2008),“理解和应对气候变化”,报告中,美国国家科学院。
帕里,C Veung,和D海涅(2014),“碳定价是多少国家的自身利益?的重要作用方面的好处”,国际货币基金组织工作报告14/174。
Pretis F和M·艾伦(2013),“趋势”气候科学:休息,自然地球科学6:992 - 993。
Prothero D R(2008),“影响真的引起最大规模灭绝?”,在J Seckbach和M沃尔什(eds),从化石到天体生物学荷兰:施普林格:409 - 423。
作为,R, J S丹尼尔,和R W Portmann(2009),“一氧化二氮(一氧化二氮):21世纪的主要消耗臭氧层物质排放”,科学326:123 - 125。
Riccardi, L R坎普,M亚瑟,和S D 'Hondt(2007),“碳同位素证据chemocline向上偏移在二叠纪末事件”,古地理学、古气候学、古生态学248:263 - 291。
罗德,R和R穆勒(2005),“化石多样性的周期”,自然434:209 - 210 (补充材料)。
•鲁丁曼,W (2005),犁、瘟疫和石油:人类如何控制了气候,普林斯顿:普林斯顿大学出版社。
施耐德,S H(2008),“斯特恩评论辩论:一篇社论文章”,气候变化89:241 - 244。
斯克里普斯二氧化碳项目(2010),“基林曲线“斯克里普斯海洋研究所的拉霍亚,CA。
Sepkoski J J(2002),“海洋动物化石属的纲要”,在D Jablonski和M富特(eds),公告的美国古生物学363年。
斯特恩,N (2006),气候变化的经济学:《斯特恩评估报告》剑桥:剑桥大学出版社。
斯特恩,N(2008),“气候变化的经济学”,美国经济评论:文件和程序98 (2):1-37。
石头,R(2007),“一个没有珊瑚的世界吗?”科学316:678 - 681。
病房里,P D(2006),“影响深”,科学美国人295:64 - 71。
Weart年代(2010),“全球变暖的发现”。
Weitzman, M L (2009),“添加剂损害、厚尾气候动力学和不确定的折现”,经济学:开放、Open-Assessment电子期刊3(2009 - 39):22页。
世界自然基金会(2014),地球生活的报告。
脚注
1。概述近期的气候变化,看到斯特恩(2006),施耐德(2008),Weart(2010),以及最近的IPCC报告(2013年联合国政府间气候变化专门委员会)。
2。见,例如,二氧化碳阿伦尼乌斯(1896)。
3所示。见,例如,Bellwood(2004)和•鲁丁曼(2005)。Chungaet al。(2014)表明,在对流层水汽增加,而倾覆et al。(1995)文档增加大气中的二氧化碳水平。亨得利和Pretis(2013)建立的人为来源增加,作为et al。(2009)提高水平的一氧化二氮。甲烷是自然产生,但也从冻土融化渗。
4所示。数据来自纽约和穆勒(2005),基于Sepkoski(2002),和不代表所有属,但海洋属只有一个选择,很容易以化石的形式保存。
